徐家头浜水环境的综合治理与效果分析

唐孟煊

（中铁第五勘察设计院集团有限公司，北京 102600）

0 引言

2015年4月国务院颁布实施的《水污染防治行动计划》（“水十条”），2016年江苏省实施了《江苏省城市黑臭水体整治行动方案》和《“两减六治三提升”专项行动方案》，对省内水环境提出了新的要求。以武进港2018年和2020年水质年度目标、《地表水环境质量标准》、《城市黑臭水体整治工作指南》为参考，洛阳镇徐家头浜在枯水期和丰水期初期处于黑臭状态，而丰水期中期处于劣V类状态。虽然徐家头浜水质并未全年处于黑臭状态，但其水环境状况波动非常大，主要污染物为有机污染，COD浓度较高，又作为武进港的一级支浜，对武进港水质状况有直接影响。为减少对武进港水质的影响，该工程以《城市黑臭水体整治工作指南》为指导，开展徐家头浜水环境整治工作。本文就徐家头浜水环境的综合治理展开分析，涉及方案的设计、实施、运营效果及建议。

1 徐家头浜水环境治理前的状况

徐家头浜位于常州市洛阳镇镇北圩，河道长度1.16km，由武进港至戈家头村，通过排涝站与武进港相连，属于断头浜，河道水质感官较差。洛阳镇镇北圩范围内、徐家头浜以南，徐家头浜河道上游存在分散式处理设施污水排口，排入河道的水质不达标；河道上游为农业大棚种植园，中下游河道南岸汇水区主要为居民集中居住小区、企事业单位，该汇水区域的雨污管网系统尚不健全，在珠光桥西侧南岸洛阳休闲园附近存在合流排口。片区污水通过2000m3/d污水泵站提升至市政污水系统。

2 治理方案的设计、实施及效果分析

2.1 截流系统

未经处理的污废水直接排入河道是引起河水质污染的根本原因，外源阻隔是河道治理首要措施。另外，初期雨水夹杂着管道内的淤泥污染及路面污染，也是引起水质变差的因素，污染物指标浓度明显高于后期阶段。为保证最大限度地截留雨污合流制管道溢流井处入河的雨污水量，达到控源截污的效果，故本方案考虑收集初期15min降雨径流量来设计截流泵站规模及调蓄池有效容积。截流系统主要有2个重点工作，即截流井、截流泵站设计[1]。

常州武进洛阳镇地区暴雨强度公式[2]为：

式中：

i——降雨强度，mm/min；

t——降雨历时，包括地面集水时间和管渠内雨水流行时间，min；

TM——重新期（年），取2年。

降雨量公式为：

式中：

Q——降雨量，L/s；

Ψ——综合径流系数，取0.7；

F——汇水面积（公顷），根据合流管道汇水面积3.17hm2。

结合以上公式，计算得到暴雨初期15min降雨径流量约为730m3，污水提升泵站排出的管道雨污水量约为21.0m3，合流制管道15min污水产生量约为11.0m3，故初期溢流入河的雨污水量为720m3。故调蓄池有效容积设计为720m3左右。

该工程对珠光桥的西南侧未截流的排放口实施截流。敷设DN600钢管将截流的污水及初期雨水输送至截流泵站，并在珠光桥西南侧绿化内设置一座一体化截流泵站，泵站规模2880m3/h，将截流污水提升至调蓄池。调蓄池直径为13m，有效水深为5.45m，有效容积为723m3，停留时间为2.51h，由原废弃使用的滴滤池改造完成。截流系统布置图见图1所示。

图1 截流系统图

2.2 水系连通工程

徐家头浜水系现状有两处土坝阻碍了河道水体的流动与交换，分别位于徐家头浜的东端及润苑的东北侧，见图2所示。为保证徐家头浜内的水体循环的顺畅，提高水循环水力条件，该工程对此两处水坝进行了拆除，对水系进行连通。

图2 水体循环系统图

2.3 河道水体循环系统

静止或流动性比较差的封闭缓流水体，水系统缺少动力，水体自身交换缺失，自净能力降低，从而容易造成水体的富营养化[3]。为了保证水体水质，维持感官效果，需要采取一定的技术措施保持水体水质。

徐家头浜在河道西侧入武进港处设有闸站，为典型的断头浜，长期处于不流动的死水状态，这增大了水质恶化的可能性。因此，在河道东端设置一个小型的0.06m3/s一体化循环水泵站，通过管径DN300 的压力管道将河水提升至西侧人工湿地中（见图2所示），经湿地处理后补水至河道，实现徐家头浜内部水体循环；河道容积为4.67万m3，约为9d循环一次。

2.4 人工湿地净化系统

考虑徐家头浜水污染物性质，该工程人工湿地系统选用垂直流人工湿地工艺，其具有水力与污染物削减负荷高、有机物去除能力强、反硝化能力较强、除磷能力较强、占地面积少的特点，剖面由上而下分别为挺水植物、主体填料、防渗膜保护层、防渗膜、素土夯实基础。充分利用该垂直流人工湿地填料上的微生物的分解作用、填料的物理化学作用及水生植物的养分吸取，净化河道水体[4]，经湿地净化后的出水，通过重力管道就近补入河道，补充河道水体，改善河道水质，提升洛阳镇镇北圩徐家头浜水体的环境容量。

具体参数如下：

填料：从下至上依次放置碎石(1～3cm)，厚300mm；碎石(4～6cm)，厚300mm；碎石(6～10cm)，厚400mm；黏土夯实层厚200mm；土工布一层；泥土层厚300mm。

植物类型：本方案选取水葱、千屈菜、再力花组团式种植，种植面积不大于湿地面积的一半。

进水方式：采用穿孔管布水，打孔孔径为15mm，孔间距200mm，成45°斜向下。

人工湿地面积：占地面积S=1120m2，该工程人工湿地在本期征得的用地指标内建设，再次征地后可扩大湿地面积。有效水深1.5m，水力停留时间7.2h。进水水质：CODcr≤110mg/L，NH3-N≤10.0mg/L，TP≤0.5mg/L。出水水质：近期达到地表水V 类水标准值（CODcr ≤40mg/L，NH3-N ≤2.0mg/L，TP ≤0.4mg/L）。

2.5 生态恢复

徐家头浜中上游河段主要为农业种植区，两岸边坡呈自然状态，污染源影响较小；下游河段两岸主要为硬质护岸，现状合流管网溢流井均在此河段，污染源对河道影响很大。因此，该工程在下游河段种植了合适的水生植物，兼具净化和景观效果。

沉水植物在水生态修复尤其是提高水的能见度和景观营造方面的作用日益受到人们的重视[5]，本次工程结合水深及土质，选择栽种耐寒的沉水植物菹草，密度为100株/m2；栽种喜温的沉水植物轮叶黑藻、苦草、狐尾藻、眼子菜、大茨藻等，采用混栽方式，其中苦草占40%，其他种类搭配，栽种密度按40～60株/m2进行。

2.6 自控设计

根据该工程的工艺特点及控制系统的需要，截流泵站和循环泵站各设一套PLC系统，每套PLC系统预留以太网接口、GPRS接口和物联网卡接口，方便后期接入云平台，实现远程监控和操作。截流系统通过截流井、调蓄池中液位计实现了自动控制，循环系统通过预设逻辑实现了自动控制[6]。

3 治理建议

该工程实施前已开始清淤疏浚的工作，消减了内源污染；但该工程实施并不能完全阻隔外源污染的进入，外源转化为内源的可能性还存在，因此运行过程中建议每3年清淤一次。

该项目前期用地，湿地有效面积1040m2，水力负荷为5.0m3/（m2·d），大于1.0m3/（m2·d）的经验值，但考虑进水水质污染负荷小，近期按此水力负荷运行，运行过程要加强填料堵塞及出水水质监测；远期建议增建4000m2人工湿地，减小水力负荷。

4 结束语

综上所述，徐家头浜水环境综合治理效果明显：对河道直流排口的污水进行截流，减少了外源污染的进入；在水体东侧构建0.06m3/s循环水泵站，将河道的水体提升至西侧新建的1120m2人工湿地内，经人工湿地净化后以再生水的形式重新补充至河道内，将河道水质提升至地表水V类水标准值；截流系统通过截流井、调蓄池中液位计实现了自动控制，循环系统通过预设逻辑实现了自动控制。总之，该综合治理工程实现了提升徐家头浜环境效益的目的。对今后的运营，建议每3年清淤一次，及时消减内源污染；增建4000m2人工湿地，以减小水力负荷。