黎河支流污染治理措施探讨

黄立洪 孙翔宇 程 强 杨丽敏

（1.天津市引滦工程黎河管理处，河北 遵化 064200；2.天津市水利科学研究院，天津 300061）

1 概况

引滦入津工程是将滦河水通过潘家口水库经大黑汀水库调入天津，向天津城市和周边的塘沽区及滨海新区供水的一项跨流域调水工程。

滦河水从潘家口水库，经大黑汀水库，穿引滦隧洞，循黎河入于桥水库，经暗渠入输水明渠，注尔王庄水库，再沿暗渠进入天津市区，全长234 km。其中黎河输水段57.6 km，输水设计流量60m3／s，校核流量75m3／s。

引滦入津工程是天津市赖以生存和发展的生命线，自1983年通水以来，至2010年6月已累计向天津城市供水143.45亿m3，缓解了城市用水紧张情况，促进了天津经济发展。

其中利用黎河河道输水是引滦输水线路的重要组成部分。

2 黎河主要支流水质情况

黎河主要支流有炸糕店桥下右岸、高各庄2号桥、崔家庄2号桥、西山桥、龙湾桥、前毛庄支流等。炸糕店桥、高各庄和西山桥支流沿岸有铁选厂，水体悬浮物浓度高 （均大于1000m g／L，最高达到6300m g／L）。

2008年10月各支流的总氮全部超标，炸糕店桥支流、高各庄支流、崔家庄2号桥支流、龙湾桥支流的有机质浓度高，尤其龙湾桥支流排放的有机质浓度高达156.6m g／L，造成黎河干流上、中游、下游断面的总氮全部超标，上游和中游断面的悬浮物浓度高、高锰酸盐指数超标。

崔家庄2号桥、西山桥、龙湾桥支流监测的有机质、总氮、汞、铁、锰有时超标。

2008年10月份对黎河五条支流水质进行了监测，检测结果见表1。

表1表明，炸糕店支流中悬浮物浓度极高，而且，高锰酸盐指数、总氮、总铁浓度也超过地表水Ⅲ类标准的限值；而高各庄支流污染以硝酸盐氮、高锰酸盐指数、总氮、总铁和悬浮物为主；崔家庄支流污染以高锰酸盐指数、总氮、总磷、总铁和悬浮物为主，西山桥支流污染以硝酸盐氮、总氮、总磷和总铁为主；龙湾桥支流污染以高锰酸盐指数、硝酸盐氮、氨氮、总氮、总磷和总锰为主，特别是高锰酸盐指数和总氨超标倍数分别达到了25倍和67倍。

由此可见，黎河支流污染物超标情况比干流严重，是黎河水体污染物的主要来源。

表1 黎河支流水质监测结果

3 黎河支流治理新措施生态处理技术

从近年国内外水环境治理的发展趋势来看，针对不同水体的水文特性、污染物来源、污染特征等，可采用单一或组合的方式净化污染物、修复水环境，主要措施有人工湿地、曝气、接触氧化池、生物氧化塘、底泥疏浚等技术。

人工湿地主要是在水体的入河口或岸边，通过因地制宜的湿地建设，截留和减少入河污染物，改善输水河道水质。

人工湿地对农业非点源污染进行净化处理是一种投资低、处理能力稳定、易于维护的生态处理方式。

通过人工湿地的人工基质和水生植物，形成基质——植物——微生物生态系统，将污染物质和营养物质吸收、转化、分解，以达到净化水质的作用。

同时，对面源及支流污染具有显著的缓冲作用，还可为野生动物提供栖息场所，可有效恢复河流的生物多样性，改善河流水质。

生物接触氧化技术（生物膜法）是指在河床内添加对富营养化的氮、磷具有吸附特性、对微生物具有亲和力的滤料，并实施适当的曝气，从而利用滤料去除水体中的悬浮物、氮、磷，由附着在滤料上的生物膜降解有机污染为主的方法。

由于特殊的载体材料具有多孔性、高比表面积，为水体中微生物、原生动物、藻类等提供附着表面积，并形成生物膜，对水体中的污染物进行降解转化，同时为水体昆虫等提供活动及避难场所，因此可以起到改善水体生态系统状况，提高水体自净能力的作用。

以科技创新为动力，综合利用厌氧生物滤池技术、自然跌水增氧技术、高效沟渠净化技术、人工湿地技术等多种生物生态治理措施对支流内污染物进行截留、氧化、吸收，最大限度地减少支流口污染物进入黎河对引滦输水水质的污染，确保引滦输水水质安全。

4 工艺设计

4.1 工艺流程

根据支流水质特点，采用厌氧生物滤池＋叠水曝气＋表流湿地＋人工湿地相结合的处理工艺，综合利用物理、化学、微生物和植物的多重作用实现对污染物的去除。处理工艺流程见图1。

图1 支流口治理工艺流程

（1）厌氧生物滤池。主要利用人工筛选、培养与驯化的多种高效厌氧微生物降解有机污染物，将其中难降解的高分子有机物分解成易生化降解的小分子有机物，提高后续生态处理单元的去除效率。

厌氧生物滤池做成地下形式，池内填加人工多孔生物填料，替代常规污泥回流，多孔生物填料具有较大的比表面积，可为微生物提供附着载体，减少微生物的流失，降低处理成本。

（2）跌水曝气。跌水曝气主要是利用地势差，通过跌水方式增大水体与空气接触面，并利用水体的紊流将空气掺入水体内部，形成微小气泡，强化水体复氧，以提高水体的溶解氧含量，恢复和增强水体中好氧微生物的活力，使水体中的污染物质得以降解，从而改善河流水质。

在有地势的地区，跌水曝气是一种非常理想的河流污染治理措施，具有无能耗，免维护的优点。

（3）表流湿地。表流湿地技术是模拟自然湿地生态系统的基本原理，在河渠内种植水质净化能力强的高等水生植物，提高支流河道的自净能力。

表流湿地对水体的净化机理包括：①水生植物直接吸收水体中的氮、磷等营养元素，并同化为自身的结构组成物质，实现对水体的净化；②通过呼吸输氧作用提高根区溶解氧含量，形成良好的根际微生态环境，与微生物协同作用，实现对污染物的去除；③高等水生植物通过对水流的阻挡和对颗粒物的吸附与拦截，促进颗粒态污染物在水体中的沉降，同时，水生植物及其共生细菌构成的多级生态系统分泌物，可与水体中的悬浮颗粒及胶体凝聚后沉降，快速提高了水体透明度；④水生植物还可以通过植物化感作用抑制藻类及细菌的生长，部分水生植物还对汞、铅、镉、铜、砷、铬、酚、苯等多种金属及有机污染物具有较强的富集、去除能力。

（4）拦污控制堰。在龙湾支流入黎河口处建一座拦污控制堰，拦截支流口非汛期下来的雨污水，防止非汛期支流口雨污水直接进入黎河，导致引滦输水水质受到污染。

汛期排沥时，雨洪水从坝顶漫流。

（5）人工湿地。人工湿地处理系统设在支流口附近空地内，人工湿地处理单元采用波式流湿地结构。

波式流人工湿地处理单元由人工基质、水生植物和附着在基质及植物根区的微生物组成，是一种独特的“基质－植物－微生物”生态系统。

该系统中，植物扎根于基质床的表层，植物根系和填料为微生物提供附着的载体，同时植物根系为微生物提供氧源，在靠近根区的填料层形成好氧区，而在远离根区的填料层形成厌氧或兼氧区，水体以波浪式流经填料表层和底层时，反复经过好氧、厌氧以及硝化和反硝化的过程，从而实现对有机污染物和氮磷的高效去除。

与自然湿地相比，波式流人工湿地在相同面积条件下处理能力大幅度提高，能够克服天然湿地比较脆弱的缺点，具有负荷率高、占地面积小、效果可靠、耐冲击负荷等优点，而且水流在填料表层以下流动，不易滋生蚊蝇。

4.2 工程运行方式

工程运行方式采用串联与并联相结合的方式。

其中厌氧生物滤池、表流湿地和人工湿地采用串联方式运行，焦耐厂排污沟污水首先通过排污沟拦污控制堰的拦截作用自流进入厌氧生物滤池，厌氧生物滤池出水返回排污沟拦污控制堰的下游，经跌水增氧后进入支流内，与支流上游下泄水混合后。

支流水经跌水增氧后进入表流湿地内，经水生植物初步净化、沉淀后再自流进入人工湿地，人工湿地出水排入黎河。8组人工处理池采用并联方式运行。厌氧生物滤池、表流湿地和人工湿地均为每天24 h连续运行。

5 效益分析

（1）生态效益。支流口治理后难降解有机物的浓度削减50%以上，可以有效减少支流对黎河输水水质的直接危害。

将支流水体总氮、化学需氧量、总磷、氨氮的浓度削减量均达到50%以上，悬浮物的削减总量达到80%以上。

（2）社会效益。支流口治理工程建成后，对改善黎河水生态环境、提高引滦供水水质，保障天津市供水安全，起到一定积极的作用。

工程可达到建设社会主义新农村对农村环境保护提出的目标，促进新农村建设与社会经济可持续发展，可以加快小城镇建设，使之健康有规范地发展，增强人们的环境意识，走可持续发展之路，工程的社会效益显著。

6 结 语

支流口治理工程是黎河综合治理工程的延伸和引滦文化风景一条线建设的有益补充。

实施后将改善黎河的输水环境、减少水质污染。为引滦工程也为当地带来良好的社会、环境和经济效益，为实现水资源的可持续发展提供保障。可以起到了突出重点，示范带动的作用，取得经验后可以很好地指导开展黎河输水河道水源保护工程。