徐圩新區應急備用水源地生態工程關鍵性技術及實踐

徐聆溪 冉宗信* 郭 磊 姜 萬

（1、江蘇方洋集團有限公司，江蘇 連云港 222000 2、江蘇方洋水務有限公司，江蘇 連云港 222000）

1 項目背景

徐圩新區地處連云港東部沿海地區，為國家七大石化產業基地之一。該區域處于調引江淮水的末梢，水資源年內分配不均且總量不足，主要依賴外調水源。目前善后河是徐圩新區唯一的飲用水水源，但是善后河沿線工農業及生活污染形勢嚴峻，超標事件時有發生，飲用水供水安全急需保障。此外，隨著新一批石化產業的陸續建成投產，產業供水能力急待提升。從全區整體發展需求考慮，徐圩新區于2020 年11 月完成香河湖應急備用水源工程建設，可應對現有水源突發環境污染事件或水資源短缺時保障民生及產業應急供水。

徐圩新區香河湖應急備用水源工程位于徐圩新區中西部，北近徐圩水廠，西鄰燒香支河，南靠中通道疏港大道，是蘇北沿海區域典型水源庫區之一。庫區占地面積約1.99 km2，有效庫容達450 萬m3，項目總投資約7 億元，建成后形成一座生態型下挖式生態型蓄水庫，水庫周邊外圍生態大堤長約5333m。該工程應急供水量為45 萬m3/d，其中向徐圩水廠供水為9 萬m3/d，向工業園產業區供水為36 萬m3/d，能夠滿足徐圩新區連續10 天生產生活應急原水供應。

2 凈水工藝方案

2.1 工藝設計原則

從維持改善水質、防治富營養化角度出發，統籌考慮不同污染指標的改善途徑與徐圩水廠制水工藝，以及避免工藝重復、充分發揮不同工藝優勢、水源地與水廠各司其職的角度出發，香河湖應急備用水源工程選擇需考慮投資及運維費用較低、效果穩定、長期維持且適用于大規模微污染原水的凈化技術進行有機組合。采用物理- 生物- 生態法相結合的水質維持改善總體工藝，具有效果好、供水穩定性高、占地面積小、施工簡便、維護工作量小的特點。

2.2 工藝技術路線

整體采用“前置預處理、中端功能濕地及后置生態調蓄庫”的組合工藝（圖2）。該工藝將原水由河道直取轉換為經濕地改善、湖庫調蓄供水的旁路處置模式，采用“降濁活化、脫氮除磷、調蓄備用”的模塊化處理流程，以滿足工程建設的水量、水質和應急備用的三重目標。前端預處理區主要通過生物吸收、反硝化、填料過濾、植物攔截等作用降解原水中的TN、TP、NH3-N、SS等污染物，可提高水體DO 及可生化性，初步凈化水質[1-3]；中端復合生態濕地區構建了植物- 微生物- 土壤的復合生態系統，可通過過濾、吸附、微生物降解等實現對CODMn、NH3-N 和TP 等污染物的高效去除[4]；終端生態蓄水區作為蓄水水量保障單元，可實現水體自凈和富營養化防治功能。

圖1 工程整體布置圖`

圖2 工藝技術路線示意圖

3 環境工程技術

3.1 水生態工程技術

水生態建設采用了“前置預處理、中端功能、濕地及后置生態調蓄庫”的組合工藝（圖3），通過模塊化處理流程，結合濕地生態系統凈化功能，提升供水原水水質，降低CODMn、NH3-N、TN等主要指標。工程主要實施內容包括生物接觸氧化區生物介質安裝，約336960 m；復合濕地區和蓄水區水生植物種植，約282414 m2；水生動物放養，約28910 kg；20 臺微泡增氧機及16 臺太陽能循環曝氣機安裝；生態石籠安裝，約6064 m3。受本土壤鹽度較高影響，水生植物基本選擇了耐鹽堿植物，同時為保障水生植物存活率和生長狀況，對沉水植物種植區進行了土壤二次改良，進一步為水生植物生長創造了條件。

圖3 水生態工程整體布置圖

3.1.1 水生植物布置方案

水生植物主要包括沉水植物、挺水植物就、浮葉植物等（表1）。沉水植物種植品種有矮型苦草、刺苦草、小茨藻、篦齒眼子菜等，主要種植在復合濕地凈化區及生態蓄水區，種植面積106582 m2。挺水植物種植品種有蘆葦、狹葉香蒲、再力花、黃菖蒲、千屈菜、西伯利亞鳶尾等，主要在復合濕地凈化區及生態蓄水區種植，種植面積169766 m2。浮葉植物種植品種以多色睡蓮為主，主要在復合濕地凈化區，種植面積6066 m2，其種植流程與沉水植物類似，主要為施工前準備→植物選苗與質量控制（起苗、包裝、運輸）→植物檢驗與驗收→植物種植與補種→分項驗收。

表1 水生植物品種及規格

3.1.2 水生動物布置方案

水生動物是水生態系統構建的重要環節[5]，本區域放養的水生動物主要以濾食性魚類為主，同時投放少量的肉食性的烏鱧。水生動物放養前再次進行小規模試養，以確定該種類能否在本水體成活。同時，通過觀察挑選出健康、活性強的個體。根據各類群水生動物生長特性，在適宜季節進行合理放養，鰱魚、鳙魚于春夏季放養，烏鱧秋于冬季放養。

3.1.3 生物介質布置方案

生物介質主要由生物繩、無紡土工布組成，生物繩單根長1.8 m，安裝在接觸氧化區，迎水布置，可為曝氣后微生物的迅速繁殖提供大量的附著載體[6]。在對底部區域進行護砌后，澆筑10 cm 厚C20 素砼，用U 型固定件將鋼管框架固定在底部護砌，最后將生物介質固定于鋼管框架上。

圖4 土壤二次改良區域示意圖

3.1.4 土壤二次改良技術

由于挺水植物中選用凈化能力較強的植物品種刺苦草和矮型苦草，為確保工程整體水質凈化目標以及植物耐鹽需求，需對矮型苦草和刺苦草種植區域的土壤進行二次改良處理，再次減少土壤中Na+的含量，降低土壤的鹽度。結合庫區土壤含鹽量情況，選用鹽土底改良劑對常規性植物種植區域土壤進行二次改良處理。鹽土底改良劑主要成分為硫酸鈣（CaSO4·2H2O），含量為90～95%，含水率一般為10～15%，含有豐富的S、Ca、Si 等植物必需的有益礦質元素，較天然石膏顆粒小、易溶于水，是較好的鹽土改良劑。底質改良劑的使用量應不小于4g/kg（土）即1.62kg/m2（使用厚度15 cm 選擇晴天施用，底質改良劑的潑灑應均勻、不遺漏，確保整個施工區域的土壤都進行徹底的潑灑。潑灑完成后進行翻耕或施水澆灌處理。如選用機械翻耕處理，宜采用旋耕的方式，保證鹽土底改劑與土壤混合均勻，以達到最佳改良效果。

3.1.5 階段性引水稀釋技術

國內已有針對城區引水凈污相關研究[7]，本工程階段性引水主要在調試期間進行，根據不同類型的指標要求（水生態構建鹽度要求、飲用水鹽度要求），參照庫區水體鹽度監測數值，確定換水時間。從水生態構建鹽度要求考慮當水體鹽度超過0.4%限制時，進行引水稀釋處理。為保障換水后水體鹽度符合植物生長要求，根據相關計算以及我司工程經驗，單次換水量50 萬m3效果最佳，既能保證水體鹽度稀釋效果，同時也能降低經濟消耗。換水時間控制在5d。引水稀釋時間一般選擇在降雨天，充分利用天然降水資源，減少補水量，節約經濟成本。

3.1.6 沉水植物調整

在項目在運營調試期間，對水體鹽度進行定期監察，當水體鹽度變化情況符合常規植物種植要求時，在確保水質凈化和水生態系統穩定的前提下，對庫區耐鹽性沉水植物進行群落的演替，替換為便于養護的矮型苦草，以降低后期庫區水生態運行維護成本。

3.2 景觀工程技術

香河湖應急備用水源地綠化區域面積約35 萬m2，其中湖心島面積約1.5 萬m2，總體采用環湖大堤周邊鋪設草皮、湖心島種植部分喬灌木的方案，在環湖大堤上鋪設草皮可起到水土保持避免雨天泥水進水庫區，在湖心島種植喬灌木在起到消浪作用的同時也可滿足景觀效果。因工程場地土壤鹽度較高，必須換填土方才能滿足綠化種植要求，而換填土方將大幅提高綠化工程造價，因此為了節約成本，在大堤堆筑完成后，定期采用旋耕機對大堤表層20cm 土壤進行翻耕排鹽，尤其是雨季和冬季來臨前對大堤土壤進行了加密翻耕，可保證后期草皮鋪設順利施工。

4 結論

徐圩新區香河湖應急備用水源工程目前已完成工程建設，達到設計效果。其生態工程整體采用“前置預處理、中端功能、濕地及后置生態調蓄庫”的組合工藝，設置庫區內預處理區、生態濕地區、生態蓄水區，通過合理布設水生動植物、生物介質，對低耐鹽植物區土方二次脫鹽改良，階段性引水稀釋等技術，使庫區水質達標，另通過草皮配種喬灌木的景觀種植方案，形成了人與自然和諧相處的美麗生態庫區，目前運行情況良好，可滿足徐圩新區連續10 日生產及生活應急供水，成為連云港市應急備用水源地生態達標建設成功典范。