滇池流域城中村支流溝渠水環境整治案例

文_李臘梅 中國市政工程西南設計研究總院有限公司

1 項目背景

老海河支流溝渠是入滇主河道海河的左岸支流，溝渠起點位于三家村，上游段為暗渠，至林家圍后變明渠，終點排入海河。2016年2月，海河（本溝渠匯入點至入湖口段）被列為云南省12條城市黑臭水體之一，經過一系列控源截污和治理修復工程,2017年8月消除黑臭水體。

老海河支流溝渠現狀為片區雨、污水排放通道，規劃將被取消，其所在區域近年來開發進程加快，污水量陡增，片區污水廠超負荷運行，出現污水外溢。溝渠現狀為土溝，兩側緊鄰民房，沿線生活污水、生產廢水及降雨徑流直接排放溝渠，由于污水長期淤積，溝渠環境衛生極差；溝渠末端被施工填埋，阻礙片區行洪。

本溝渠作為海河重點污染源，為保護海河治理成果，需采取快速有效的應急工程措施，解決片區現狀及過渡期間的截污治污問題。

2 項目總體方案

由于溝渠上游為暗渠，且部分渠段房屋占壓，本次整治起點為明渠起點林家圍，終點為海河入河口。為滿足片區現狀排水和截污要求，結合現狀及規劃，因地制宜，制定合理有效的工程方案。圖1為老海河截污治污總體方案示意圖。

圖1 老海河截污治污總體方案示意圖

2.1 溝渠疏通恢復行洪

恢復填埋段溝渠斷面，并進行護砌，減少水流沖刷，滿足雨季排洪需求。

2.2 截污導排

敷設截污管，截留沿線旱季污水和雨季部分合流水，并設置臨時提升泵站，將污水提升至調蓄池就地處理達標補水或導排至片區外污水廠處理，放置污水直排海河。

3 項目設計重點

3.1 溝渠疏通及護砌

老海河支流溝渠匯水面積約1.05km2，設計暴雨重現期5a，綜合徑流系數0.8，設計降雨量17.95m3/s；復核溝渠現狀管涵最大過流量為11.78m3/s，為保障片區行洪，填埋段恢復斷面設計流量按17.95m3/s設計。結合用地情況，恢復段溝渠采用梯形斷面，漿砌結構。漿砌溝渠設計參數：設計溝渠底寬B=5m，設計水深H=1.5m，設計邊坡比1.5，溝渠縱坡0.8‰，設計流速1.65m/s。

3.2 溝渠截污導排

為方便溝渠沿線集中排口收集，截污管道沿溝渠順流左側布置，起點于溝渠內設置截污壩，將上游污水引入截污管道，匯入提升泵井，污水經提升后抽排至調蓄池，超量污水利用現狀臨時管提升至片區外污水處理廠處理達標排放。

本項目為片區改造過度期間臨時應急工程，截污管和提升泵規模結合現狀實際污水量和調蓄池有效容積設計。現場實測旱季污水量約2000m3/d，雨天收集合流水，按調蓄池6h進滿，計算截污管和提升泵規模。截污管道雨天按合流管滿流設計，旱天以非滿流校核，管道最大設計流量773L/s，管徑d1000mm，管道坡度1‰，管道粗糙系數0.013，設計管道流速1.05m/s。提升泵最大提升流量2780m3/h，根據泵井液位自動控制啟停及啟動臺數。

3.3 臨時調蓄池及處理站

3.3.1 設計規模

項目所在區域2016 年有效降雨1012mm，根據“三年行動計劃”支流溝渠按照10mm降雨量控制溢流，調蓄池匯水面積201ha，徑流系數0.8，調蓄池容積需要1.68萬m3。結合項目用地情況，調蓄池可用面積約6230m2，結合施工情況，調蓄池最大蓄水量1.67萬m3，調蓄片區現狀污水和雨季合流水，經處理后達標補充河道生態用水，降低雨季合流水溢流頻次，削減入河污染負荷。

處理站規模根據旱天實測平均污水量2000m3/d設計，同時考慮1.7時變化系數，則最高時處理量約為140m3/h，即3360m3/d。由于雨天進水濃度較低，調整處理模式和出水水質要求，增加處理規模至350m3/h，即8400m3/d。

3.3.2 設計水質

項目處理站旱季設計進、出水水質見表1所示。

表1 處理站旱季設計進、出水水質表

3.3.3 處理工藝及流程

項目處理站為臨時應急工程，污水處理工藝應充分考慮進水水質、水量情況，從目標可達性、運行穩定性、管理方便性和投資經濟性等方面綜合考慮。考慮項目臨時性，各處理單元應盡量采用一體化成套設備，待片區改造可搬至其他項目繼續使用。本工程處理工藝采用抗沖擊能力強、運行穩定、運行管理簡單的“速分生化處理技術”+“孢子轉移技術”核心處理工藝。

（1）速分生物處理技術

速分生物處理技術（BSSF）是將流體力學中的“流離”原理與微生物固定化的O/A生物膜技術相結合，利用特殊的“固-液-氣”三相運動，使污水中的懸浮固體顆粒聚集在速分生化球外部，在沿速分生化池水流方向形成完整生物鏈，反復進行“好氧-厭氧-好氧”的耦合生物處理過程。將通用污水生物處理過程中單一生物環境創新為多變的生物環境，在提高污水處理效率的同時也實現了污泥原位減量。

BSSF技術具有抗沖擊負荷能力強、處理效果穩定、污泥產量低及維護簡單等優點，適用于村、城鎮污水處理廠及微污染型溝渠、湖泊水體的綜合治理等。現已成功應用于2008年北京奧林匹克森林公園等重點項目，在北京、上海、河北、山東、海南等各地已有多個成功項目。

（2）孢子轉移技術

依靠細微納米級孢子與廢水中的疏水基懸浮物，形成水-氣-固三相混合物，這種三相混合物具有表觀密度小于水的特性，依靠物理特性上浮到水面，最終通過刮渣機自動刮除，從而實現水體凈化的目的。核心優勢在于可實現水體雙效處理，凈化水質的同時，實現水體溶解氧大幅提高（出水DO接近飽和值），特別適用于微污染水體除磷及河湖或景觀水體復氧與除磷降藻等。

結合旱季、雨季進水水質差異和出水水質不同要求，處理站處理工藝分旱季、雨季運行模式，工藝流程見圖2和圖3。

圖2 旱季運行模式工藝流程

圖3 旱季運行模式工藝流程

3.3.4 處理單元

調蓄池可用占地面積約6230m2，據地勘資料顯示，地下水位為現狀地坪以下2.6m，為節省投資，調蓄池按3.5m挖深設計，有效水深為3m。池梗寬度為3～5m，池梗采用開挖后的原粘土夯實回填，邊坡為1：1.5，池中設置采用0.4m厚砌磚隔離帶。調蓄池設置沉淀、折流、混凝、儲水區。

污水處理站處理單元包括速分生物處理裝置、孢子轉移一體機、斜板沉淀池、孢子轉移一體機、及配套污泥處理和鼓風機房、配電間等。由于項目為應急工程，工期較緊，考慮使用年限，處理設施均采用一體化設備。

3.3.5 投資概算及運行成本

本項目工程內容包括溝恢復、疏通、截污和調蓄處理工程，投資概算直接工程費約4000萬元。污水處理站運行成本主要包括電費、水費、藥劑費和人工費等。經測算，處理站單位運行成本1.315元/m3。

4 運行情況

項目于2019年底建成投入運行， 2020年除停電停運4d外，其余均正常運行，出水達標率100%。其中運行旱季模式235d，運行雨季模式126d，共計處理水量2047257m3，削減TP4.62t，氨氮48.75t,COD174.76t，實際運行數據分析見表2。

表2 2020年進出水質、水量運行分析表

5 工程效益分析

5.1 環境效益

根據2020年實際運行數據顯示，本項目年處理水量達204.73萬t，年削減入河污染負荷COD174.76t，TP4.62t，NH3-N47.75t，本項目對于片區污染物削減，改善水質起到十分重要的作用。

5.2 經濟效益

本項目是促進排污權交易發展和減少生態補償費的重要試點項目，項目的實施可改善片區生活、生態環境，對當地政府帶來極大的經濟效益和社會效益。

根據《昆明市滇池流域河道生態補償辦法》（試行），考核斷面生態補償金計算方法及標準為單個指標補償金=斷面水量×（斷面水質監測值－斷面水質考核標準值）×水質超標系數×補償標準。水質超標系數=斷面水質監測值÷斷面水質考核標準值。

補償標準為化學需氧量2萬元/t，氨氮15萬元/t，總磷200萬元/t，考核斷面補償金為3個指標計算的補償金之和。

海河現狀水生態環境脆弱，入河污染負荷無法通過河道水體自凈，入河污染物將逐步累計，造成河道水質污染超標。若本工程不實施，將嚴重增加海河入湖污染負荷，根據上述計算方法，不考慮水質超標系數，初略計算可減少生態補償金為COD削減量×2+氨氮削減量×15+總磷×200=174.76×2+48.75×15+4.62×200=2004.77萬元/a。

減少的生態補償金額相對項目建設投資和運營成本，本項目具有可觀的經濟效益。