农村水网地区河浜生态拦截示范工程设计

李晓霞， 张文艺

(1.常州大学环境与安全工程学院，江苏常州 213164；2.马鞍山市黄河水处理工程有限公司，安徽马鞍山 243000)



农村水网地区河浜生态拦截示范工程设计

李晓霞1，2， 张文艺1*

(1.常州大学环境与安全工程学院，江苏常州 213164；2.马鞍山市黄河水处理工程有限公司，安徽马鞍山 243000)

水网地区农村河浜生态拦截工程将河浜作为净化载体，采用河浜原位增氧-动态生态组合工艺(ODBP)，既增进了河浜的消纳净化能力，减轻了水体的富营养化程度，又改善了村镇水体的污染状况。采用该技术处理江苏常州武进区某农村生活污水和农业生态排水的示范工程表明，出水各项指标(氨氮、总氮、总磷、悬浮物、化学需氧量)均满足《城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918—2002)》一级A标准。这种生态法河浜治理模式不仅效果好、投资小、运行费用低，而且不占用土地，不需要专人进行管护，实现了村镇生活污水和农业面源污水的原位处理，具有一定的应用示范及推广意义。

水网地区；生态拦截；原位；示范工程

水网地区农村河浜由于常年接纳农业排水和村镇生活污水，致使大量氮磷排入水体，造成河浜水质恶臭、藻类疯长及大量水生生物死亡[1-5]。河浜生态拦截技术将河浜作为净化载体，利用河浜进行原位处理，既增进了河浜的消纳净化能力，减轻了水体的富营养化程度，又改善了村镇水体的污染状况[6-8]。河浜生态拦截技术是笔者于2008年提出的一种污染河道(河浜)水环境生态修复关键技术[6]，此示范工程正是基于此理念而进行设计、建造并运营的。

1 示范工程概况

该示范工程的河浜(农村河浜)位于常州市武进区雪堰镇，污水及农业排水汇水流域有3个村及1个集市、1处公厕。河浜面积为14 880 m2(长度×平均宽度=1 240 m×12 m)，水位高程：7.2 m(丰水期)、3.2 m(枯水期)、4.2 m(平水期)，水体容积约25 536 m3(平水期)，总排水量840.3 m3/d，承接农业排水汇水约66.67 hm2，服务人口约1 800人，是苏南地区典型缓流纳污河浜，常年河水发黑、发臭。

1.1 设计水量 污水量按用水量的80%计，人口数1 762人，污水量为366.5 m3/d[1 762人×200 L/(人·d)×80%×1.3]。农业排水汇水约372.0 m3/d，进入河浜雨水量101.8 m3/d(按年平均降水量测算)，总排水量840.3 m3/d，设计处理水量838.0 m3/d。

1.2 设计水质 设计水质指标如表1所示。

表1 污水水质设计指标

1.3 出水指标 按照环境保护部公告2008年第30号《关于太湖流域执行国家污染物排放标准水污染物特别排放限值》要求，按污水排放标准(GB 18918—2002一级B)执行，即化学需氧量(COD)≤60 mg/L,生化需氧量(BOD)≤20 mg/L,悬浮物(SS)≤20 mg/L,氨氮(NH3-N)≤8(15)mg/L,总磷(TP)≤1 mg/L,pH 6～9。

1.4 工艺流程 经现场勘察、污染物成分分析和排放要求，依据河浜生态拦截技术原理，选用缓流纳污河浜原位增氧-动态生态组合工艺进行处理，其流程如图1所示。

图1 污水处理工艺流程Fig.1 Technical process of sewage treatment

该示范工程主要构筑物包括生态护岸、水生植物净化沟、原位增氧、人工水草载体生物膜系统、调节水闸等。该工程平面布置见图2，沿岸生态拦截工程剖面见图3。

图2 工程平面布置Fig.2 Horizontal layout of the project

图3 沿岸生态拦截工程剖面Fig.3 Profile of ecological interception project along the river

2 主要构筑物设计

2.1 水生植物净化沟段Ⅰ段 此段总有效容积6 300 m3(长×平均宽度×有效水深=150.0 m×14.0 m×3.0 m)，水力停留时间7.6 d。工程设施包括：砖砌排洪沟、砖砌排水沟、两岸水土修复、生态护坡等。坡岸主要种植茭白和芦苇，河中种植水葫芦，用于拦截水中杂质，并沉淀、净化部分污水。

2.2 原位增氧段(Ⅰ+Ⅱ段) 此段总有效容积840 m3(长×宽×有效水深=20.0 m×14.0 m×3.0 m)，水力停留时间24 h。工程设施包括：河段间铁栅栏、地下式钢砼浇底、石头护岸(护坡)等。其主要功能是拦截水中杂质，均匀水质、水量，对污水进行生物吸附、过滤、降解和复氧。主要设备有QXB型潜水离心式曝气机4台(2用2备)，人工立体水草及其不锈钢支架。

2.3 人工水草载体生物膜系统段 此段总有效容积2 100 m3(长×平均宽度×有效水深=50.0 m×14.0 m×3.0 m)，水力停留时间60 h。工程设施包括：砖砌排洪沟、砖砌排水沟、两岸水土修复、生态护坡。种植茭白和芦苇，河中布置人工浮岛，其上种植美人蕉、灯心草等水生植物。设有河段间铁栅栏、人工立体水草及其不锈钢支架。其主要功能是利用人工水草载体生物膜系统及人工浮岛中的植物净化、吸收废水中的COD、TN、TP及NH3-N。

2.4 水生植物净化沟段Ⅱ段 此段总有效容积4 200 m3(长×平均宽度×有效水深=100.0 m×14.0 m×3.0 m)，水力停留时间120 h。工程设施包括：砖砌排洪沟、砖砌排水沟、两岸水土修复、生态护坡。种植茭白和芦苇，河中布置人工浮岛，其上种植美人蕉、灯心草等水生植物。河段间设有铁栅栏、人工浮岛固定支架。主要功能是拦截水中杂质，均匀水质、水量，调节废水pH，利用水生植物净化吸附、水解作用去除或分解有机污染物，削减污染负荷。

2.5 生态护岸段 此段设计有效容积为9 240 m3，停留时间约11.1 d,设计长度220.0 m，平均宽度14.0 m，设计有效水深3.0 m。同样设有砖砌排洪沟、砖砌排水沟、两岸水土修复、生态护坡，种植茭白和芦苇。其功能同样是拦截水中杂质，均匀水质、水量，调节废水pH，利用微生物作用去除或分解有机污染物，削减污染负荷。2.6 水位调节水坝 设计宽度22.0 m，坝顶宽度2.0 m，水闸宽度1.0 m，高度2.5 m，有效高度1.5 m。钢混水坝和钢制水闸，河段间铁栅栏、坝顶不锈钢栅栏、水闸钢门及操作件。

3 工程效果

据相关部门检测，该工程出水平均CODCr为42.2 mg/L，TN为4.3 mg/L，TP为0.2 mg/L，NH3-N为0.8 mg/L，达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)一级A标准[9]。

4 结论

河浜生态拦截技术将河道生态修复与农村生活污水的处理工程结合起来，利用河浜原位增氧-动态生态组合工艺，以河浜作为净化载体，不占用土地，具有效果好、投资省、费用低等特点，在南方水网地区有一定应用推广价值。

[1] 刘霞，陈洪斌．村镇及小区污水的生态处理技术[J]．中国给水排水，2003，19(12)：32-35．

[2] 郭一令，王森，高恺，等．耕作层下土地自然净化技术处理村镇生活污水[J]．中国给水排水，2009，25(10)：59-62．[3] STEER D，FRASER L，BODDY J．Efficiency of small constructed wetlands employed to treat domestic wastewater [J]．Ecolo-gical engineering，2002，18：429-440．

[4] GREEN F B,BERNSTORE L S．Advanced integrated wastewater pond system for nitrogen removal[J]．Wat Sci & Tech，1996，33(7)：207-217．

[5] 吴智洋，韩冰，朱悦．河流生态修复研究进展[J]．河北农业科学，2010，14(6):69-71．

[6] 张文艺，刘明元，罗鑫，等．苏南水网地区表面流人工湿地示范工程[J]．中国农村水利水电，2012(2)：78-80．

[7] 董哲仁．河流形态多样性与生物群落多样性[J]．水利学报，2003(11)：1-7．

[8] 董哲仁．河流保护的发展阶段及思考[J]．中国水利，2004(17)：16-18．

[9] 蒋治国，堵燕钰，王博超，等．氮磷流失生态拦截工程的绩效评价试验[J]．农业环境与发展，2009，26(6)：47-48,64．

[10] 沈同，王镜岩．生物化学[M]．北京：高等教育出版社，2009：45-50．

The Demonstration Project of River Ecological Interception in Rural Water Network Region

LI Xiao-xia1,2，ZHANG Wen-yi1*

(1. School of Environmental & Safety Engineering, Changzhou University, Changzhou, Jiangsu 213164; 2. Ma’anshan Huanghe Water Resource Treatment Engineering Co. Ltd., Ma’anshan, Anhui 243000)

Rural river ecological interception project in water network region takes river as purification carrier, and uses river in situ aeration-dynamic ecological combination process (ODBP). It not only improves the self purification ability of the river and decreases eutrophication degree of water body, but also improves pollution condition of water body in the village. The engineering practice indicated that the concentrations of COD, TN, TP, NH3-N and SS all could meet Grade-one A discharge standard of theDischargeStandardsofPollutantsinUrbanSewageProcessingPlant(GB18918—2002). The model of ecological creek for wastewater treatment has not only good effect, small investment and low operation cost, but also the advantage of land saving, and it doesn’t need professional technician to manage, thereby achieving in-situ treatment of domestic sewage and agricultural non-point source wastewater from town, the project has certain application demonstration and popularization significance.

Water network region; Ecological interception; In-situ; Demonstration project

“十二五”国家水体污染控制与治理科技重大专项(2012zx07301-001)；常州市和武进区科技支撑项目(CE20155061，WS201521)。

李晓霞(1984- )，女，辽宁沈阳人，工程师，硕士，从事水污染控制与生态修复研究。*通讯作者，教授，博士，从事水污染控制与生态修复研究。

2016-07-13

S 27

A

0517-6611(2016)28-0241-02