某河道水環境整治工程水質改善及提升方法研究

張芳芳

(盤錦海路土木工程有限公司，遼寧 盤錦 124000)

1 河道水環境現狀及成因

某河道河長5.21 km，流域面積4.64 km2，天然平均河床比降7.48‰。本次水環境整治總整治長度為1.965 km，從現場踏勘來看，水庫路上游段由于沿河居民區較少，河水無明顯黑臭問題，河道中游段水質呈現發黑發臭，下游段水質顏色加深，氣味愈加刺鼻。根據流域范圍經濟、社會發展現狀分析，河道受污染較嚴重的原因如下：(1)污水直排入河。河道流域范圍內為密工業區、生活區，河道未采取任何污水截流措施，大量的排污口直接排放進入河道，對河道污染嚴重，對周邊環境及居民生活造成影響。據統計，目前兩岸還有各式排污口共有24個未截排。河道中上游河道沿岸有多處餐飲業，均臨河而建，其產生的污水、廢物均直接入河，對河道水體造成一定污染；(2)缺乏管養設施，沿河垃圾成堆，影響河道景觀及水體水質。由于整個河道缺乏管養及相應設施，沿河居民的生活垃圾、工業垃圾和廢棄菜葉等被隨意侵倒河岸邊，嚴重影響河道的生態景觀，同時各類垃圾被雨水沖入河中，造成河道淤塞，從而影響河道過流能力。

2 水質改善思路及方案

2.1 水質目標

依托已建和新建污水收集處理系統，進一步完善沿河污水收集輸送系統，提高污水收集處理率，實現旱季污水100%截排，雨季入河水污染負荷大幅減少，使河道水質得到顯著改善。

2.2 水質改善的思路

根據河道現狀水環境問題以及現狀污水系統存在的問題，水質改善思路采用沿河截污方式，即沿兩岸布設截污管，截流所有漏排口，旱季污水100%截流，雨季截流5倍截流倍數的雨污混流水，截流污水最眾進入污水處理廠。

2.3 水質改善方案

在雨污分流近期難以實現，沿河仍有部分漏排口的情況下，為保證全流域干流實現100%污水截流，本工程提出新建沿河截流管的方案，作為近期已有系統的補漏拾遺和完善，解決沿河漏排污水以及轉輸境外污水的問題，保證河道水質達到預期目標。遠期該沿河截污管作為初小雨排水收集管道，進一步保證河道水質。

3 截流污水量計算分析

3.1 污水量計算

對于污水量的計算，通常以給水量預測為基礎，考慮一定的折減系數后得到總的污水量。城市需水量的預測是確定城市供水規模、工程投資及水資源分配的依據，城市需水量的確定受居民生活、氣候條件及工業生產等多方面的影響[1]。

本流域法定圖則已覆蓋，但處于管網末梢，污水收集不徹底，本次污水計算采用實測污水量法，用分類建筑面積法、人均綜合用水量指標法進行復核，最后確定污水量。

(1)實測漏排污水量

根據測量結果顯示，河道沿河排放口共計44個，管徑DN300以上的排放口共25個，管徑DN300以下的排放口共19個。根據統計資料，河道漏排污水量為1.36萬m3/d。

(2)分類建筑面積法

①用水量指標

本方法根據不同功能分類建筑面積和分類建筑用水指標預測用水量。分類建筑用水指標根據流域內《城市規劃標準與準則》確定，不同用地性質污水排放系數為：生活性污水0.9；工業和倉儲用地污水0.85；道路廣場和公共綠地不計污水量；其它用地性質污水0.7；地下水滲入量按平均日污水量的10%計算，結果見表1。

表1 分類建筑面積用水量指標

②建筑面積

根據法定圖則：各地塊用地性質統計出用地面積，流域內總用地面積為163.73 hm2，其中居住用地15.554 hm2，占12.31%；商業服務業用地3.403 hm2，占2.69%，行政辦公用地21.025 hm2，占16.67%，澆灑綠地及道路廣場用地30.013 hm2，占23.76%；發展備用地55.768 hm2，占44.16%；市政公用設施用地0.129 hm2，占0.10%，交通設施用地0.403 hm2，占0.32%。

③計算結果

經計算，采用分類建筑面積法計算本流域污水量為1.09萬m3/d。

(3)人均綜合指標法

根據2016年第六次全國人口普查結果，流域內常住人口密度5125人/km2，平均日綜合生活用水定額為0.4m3/(cap·d)～1.0m3/(cap·d)，本次取0.8m3/(cap·d)。污水排放量取平均用水量的90%。根據《給排水設計手冊》，居民生活污水量設計流量按下式計算：

(1)

式中：q1i為平均日居民生活污水量標準，L/(cap·d)，按平均日人均用水量定額的80%～90%確定；N1i為設計人口數，cap；Kz1為生活污水量總變化系數。

計算結果：采用人均綜合指標法計算本流域污水量為1.02萬m3/d。

3.2 計算成果匯總

通過對河道沿河兩岸漏排污水口的現場勘察實測，及流域內各區域的旱流污水量的計算分析，計算成果統計見表2。

表2 河道流域旱流污水量計算成果統計表

對以上實測漏排水量與分類建筑面積法和人均綜合用水量指標法計算的污水量對比，三者基本接近并取大值，故本次采用實測法計算污水量作為本次截流規模計算依據，即本流域內污水量為1.36萬m3/d。綜合考慮可取5倍截流倍數。最終確定本工程旱季截流污水量為1.36萬m3/d，雨季截流量為8.16萬m3/d。

3.3 沿河截流管布置方案

(1)沿河截流管接入點方案對比

本工程污水考慮接入下游污水處理廠配套主干管和河道干流沿河初(小)雨截流箱涵這兩個污水系統，但污水處理廠配套主干管設計截流倍數為2倍，而本工程截流倍數為5[2]，接入此系統需考慮分流部分污水到河道干流沿河初(小)雨截流箱涵。

1)方案一：分流方案

近期：旱季時污水接到污水處理廠配套主干管，雨季時與旱季污水等量的雨污混流污水進入河道干流污水系統，剩余混流污水接到河道干流沿河初(小)雨截流箱涵，水量由限流閥控制。遠期：流域內排水管網分流制完善后，將不會再有漏排污水進入本工程設計的截流管內，因此，可將旱季污水截流管封堵廢除，保持雨季污水截流管通水順暢，旱季時管道內無污水，雨季時所收集為地面面源污染污水，通過雨季污水截流管截入河道干流初(小)雨截流箱涵，平面布置見圖1。

圖1 方案一平面布置圖

2)方案二：接到河道干流沿河初(小)雨截流箱涵

近期：旱季時的純污水進入河道干流沿河初(小)雨截流箱涵，箱涵內也為純污水，直接進入污水處理廠，對污水廠沒有影響；雨季為混流污水，進入污水處理廠會對污水處理產生影響。遠期：流域內排水管網分流制完善后，將不會再有漏排污水進入本工程設計的截流管內，因此，旱季時管道內無污水，雨季時所收集為地面面源污染污水，接入河道干流沿河初(小)雨截流箱涵。

沿河截流管接入點方案對比見表3。

表3 沿河截流管接入點方案對比表

經分析對比，方案一近期雖進行了分流，旱季時純污水能全部進入河道干流污水干管，但雨季時污水遭到稀釋，同樣都進入污水處理廠，對污水處理廠產生沖擊，影響污水處理；而遠期與方案二一樣都是接進河道干流沿河初(小)雨截流箱涵，方案二污水直接接進河道干流沿河初(小)雨截流箱涵，旱季時箱涵內都是純污水，進入污水處理廠，與方案一一樣，并未對污水處理廠產生影響；雨季為混流污水，與方案一一樣都會對污水處理廠產生沖擊；遠期兩方案相同，考慮運行維護管理方便，故本工程采用方案二。

(2)河道過城區段布置方案比選

對于河道過城區(1+472～1+004)段，通過現場踏勘，以及搜集的現狀資料，此段河道較為狹窄，且房屋直接建在擋墻上，截污管布置較為困難。本次綜合整治對1+409.20～1+004.63段左側擋墻加固，1+479.04～1+319.14段右側擋墻加固，1+319.14～1+004.63段進行拆除重建。針對此種情況，初步擬定2個布置方案進行比較。

方案一：沿河兩側布置截流管，1+409.20～1+004.63段左岸截污管布置于擋墻墻角，管徑DN600，外包C20砼；1+479.04～1+319.14段右岸截污管布置于擋墻墻角，外包C20砼，1+319.14～1+004.63段布置于新建擋墻后，收集兩岸排放口。對于擋墻加固段，口徑較大排放口(>DN300)，采用河內截流方式截流，口徑較小排放口(≤00)采用掛壁管方式截流；對于擋墻拆除重建段，全部采用截流井截流。此方案優點在于開挖量小，不會破壞現狀擋墻結構，且雙側布管便于污水的收集，缺點是占用行洪斷面。

方案二：在河底新建一截污箱涵，埋設于河底，經計算，箱涵需500 mm×600 mm大小，過流能力滿足400 L/s。箱涵埋設于河底，施工時工作面不夠，需雙側打鋼板樁，靠一側敷設。對于沿河排放口，較大排放口(>DN300)采用河內截流井截流，通過截流支管接到截污箱涵；較小排放口采用掛壁管方式截流，穿河底接到截污箱涵。此方案優點在于不占用行洪斷面，缺點是施工難度大，施工作業面小，開挖過程易對原本不甚牢固的擋墻造成破壞，存在安全隱患，與水工對兩側擋墻進行加固處理方案相悖，且埋設于河底也不易于箱涵進行檢修。兩種方案典型斷面設計圖見圖2。

方案一

方案二

經分析對比，方案一雖占用部分行洪斷面，但不會破壞現狀擋墻結構，且較便于施工，因此本工程采用方案一管道布置方案。

4 結論及建議

通過沿河道兩岸敷設截污管道，將河道沿線漏排污水排水口、雨污混流口進行截排，分點分段接入市政污水管網，保證現階段旱流漏排污水的截污率達100%，并且根據河道改造特點，盡量截流初期雨水，進一步改善河道水質，提高污水收集處理率、污水資源化，減少污染排放總量。工程實施后，總截流流量112萬m3/d，則年截流量為40880萬m3，河道污水治理后工程效益顯著。