谈应急备用水源地生态工程关键性技术.docx

谈应急备用水源地生态工程关键性技术摘要:为顺应我国城市应急水源规划建设整体要求，讨论典型水源库区生态工程建设关键技术，以连云港徐圩新区香河湖应急备用水源工程为例，围绕工程净水工艺道路及关键性环境工程技术，分析了“前置预处理、中端功能、湿地及后置生态调蓄库的净水工艺形式，详述了水生动植物及生物介质布设、土壤二次改进、阶段性引水及景观种植工程技术方案。通过本研究，以期为典型水源库区生态工程建设提供技术支撑。关键词:应急备用水源；生态工程；关键技术；净水工艺1项目背景徐圩新区地处连云港东部沿海地区，为国家七大石化产业基地之一。该区域处于调引江淮水的末梢，水资源年内分配不均且总量缺乏，主要依靠外调水源。目前善后河是徐圩新区唯一的饮用水水源，但是善后河沿线工农业及生活污染形势严峻，超标事件时有发生，饮用水供水安全急需保障。此外，随着新一批石化产业的陆续建成投产，产业供水能力急待提升。从全区整体发展需求考虑，徐圩新区于2020年11月完成香河湖应急备用水源工程建设，可应对现有水源突发环境污染事件或水资源短缺时保障民生及产业应急供水。徐圩新区香河湖应急备用水源工程位于徐圩新区中西部，北近徐圩水厂，西邻烧香支河，南靠中通道疏港大道，是苏北沿海区域典型水源库区之一。库区占地面积约1.99km2，有效库容达450万m3，项目总投资约7亿元，建成后构成一座生态型下挖式生态型蓄水库，水库周边外围生态大堤长约5333m。该工程应急供水量为45万m3/d，其中向徐圩水厂供水为9万m3/d，向工业园产业区供水为36万m3/d，能够知足徐圩新区连续10天生产生活应急原水供给。2净水工艺方案2.1工艺设计原则从维持改善水质、防治富营养化角度出发，统筹考虑不同污染指标的改善途径与徐圩水厂制水工艺，以及避免工艺重复、充分发挥不同工艺优势、水源地与水厂各司其职的角度出发，香河湖应急备用水源工程选择需考虑投资及运维费用较低、效果稳定、长期维持且适用于大规模微污染原水的净化技术进行有机组合。采用物理-生物-生态法相结合的水质维持改善总体工艺，具有效果好、供水稳定性高、占地面积小、施工简便、维护工作量小的特点。2.2工艺技术道路整体采用“前置预处理、中端功能湿地及后置生态调蓄库的组合工艺图2。该工艺将原水由河道直取转换为经湿地改善、湖库调蓄供水的旁路处置形式，采用“降浊活化、脱氮除磷、调蓄备用的模块化处理流程，以知足工程建设的水量、水质和应急备用的三重目的。前端预处理区主要通过生物吸收、反硝化、填料过滤、植物拦截等作用降解原水中的TN、TP、NH3-N、SS等污染物，可提高水体DO及可生化性，初步净化水质1-3；中端复合生态湿地区构建了植物-微生物-土壤的复合生态系统，可通过过滤、吸附、微生物降解等实现对CODMn、NH3-N和TP等污染物的高效去除4；终端生态蓄水区作为蓄水水量保障单元，可实现水体自净和富营养化防治功能。3环境工程技术3.1水生态工程技术水生态建设采用了“前置预处理、中端功能、湿地及后置生态调蓄库的组合工艺图3，通过模块化处理流程，结合湿地生态系统净化功能，提升供水原水水质，降低CODMn、NH3-N、TN等主要指标。工程主要施行内容包括生物接触氧化区生物介质安装，约336960m；复合湿地区和蓄水区水生植物种植，约282414m2；水生动物放养，约28910kg；20台微泡增氧机及16台太阳能循环曝气机安装；生态石笼安装，约6064m3。受本土壤盐度较高影响，水生植物基本选择了耐盐碱植物，同时为保障水生植物存活率和生长状况，对沉水植物种植区进行了土壤二次改进，进一步为水生植物生长创造了条件。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、浮叶植物等表1。沉水植物种植品种有矮型苦草、刺苦草、小茨藻、篦齿眼子菜等，主要种植在复合湿地净化区及生态蓄水区，种植面积106582m2。挺水植物种植品种有芦苇、狭叶香蒲、再力花、黄菖蒲、千屈菜、西伯利亚鸢尾等，主要在复合湿地净化区及生态蓄水区种植，种植面积169766m2。浮叶植物种植品种以多色睡莲为主，主要在复合湿地净化区，种植面积6066m2，其种植流程与沉水植物类似，主要为施工前准备植物选苗与质量控制起苗、包装、运输植物检验与验收植物种植与补种分项验收。3.1.2水生动物布置方案水生动物是水生态系统构建的重要环节5，本区域放养的水生动物主要以滤食性鱼类为主，同时投放少量的肉食性的乌鳢。水生动物放养前再次进行小规模试养，以确定该种类能否在本水体成活。同时，通过观察挑选出健康、活性强的个体。根据各类群水生动物生长特性，在适宜季节进行合理放养，鲢鱼、鳙鱼于春夏季放养，乌鳢秋于冬季放养。3.1.3生物介质布置方案生物介质主要由生物绳、无纺土工布组成，生物绳单根长1.8m，安装在接触氧化区，迎水布置，可为曝气后微生物的迅速繁衍提供大量的附着载体6。在对底部区域进行护砌后，浇筑10cm厚C20素砼，用U型固定件将钢管框架固定在底部护砌，最后将生物介质固定于钢管框架上。3.1.4土壤二次改进技术由于挺水植物中选用净化能力较强的植物品种刺苦草和矮型苦草，为确保工程整体水质净化目的以及植物耐盐需求，需对矮型苦草和刺苦草种植区域的土壤进行二次改进处理，再次减少土壤中Na+的含量，降低土壤的盐度。结合库区土壤含盐量情况，选用盐土底改进剂对常规性植物种植区域土壤进行二次改进处理。盐土底改进剂主要成分为硫酸钙CaSO42H2O，含量为9095%，含水率一般为1015%，含有丰富的S、Ca、Si等植物必需的有益矿质元素，较天然石膏颗粒小、易溶于水，是较好的盐良剂。底质改进剂的使用量应不小于4g/kg土即1.62kg/m2使用厚度15cm选择晴天施用，底质改进剂的泼洒应均匀、不遗漏，确保整个施工区域的土壤都进行彻底的泼洒。泼洒完成后进行翻耕或施水浇灌处理。如选用机械翻耕处理，宜采用旋耕的方式，保证盐土底改剂与土壤混合均匀，以到达最佳改进效果。3.1.5阶段性引水稀释技术国内已有针对城区引水净污相关研究7，本工程阶段性引水主要在调试期间进行，根据不同类型的指标要求水生态构建盐度要求、饮用水盐度要求，参照库区水体盐度监测数值，确定换水时间。从水生态构建盐度要求考虑当水体盐度超过0.4%限制时，进行引水稀释处理。为保障换水后水体盐度符合植物生长要求，根据相关计算以及我司工程经历，单次换水量50万m3效果最佳，既能保证水体盐度稀释效果，同时也能降低经济消耗。换水时间控制在5d。引水稀释时间一般选择在降雨天，充分利用天然降水资源，减少补水量，节约经济成本。3.1.6沉水植物调整在项目在运营调试期间，对水体盐度进行定期监察，当水体盐度变化情况符合常规植物种植要求时，在确保水质净化和水生态系统稳定的前提下，对库区耐盐性沉水植物进行群落的演替，替换为便于养护的矮型苦草，以降低后期库区水生态运行维护成本。3.2景观工程技术香河湖应急备用水源地绿化区域面积约35万m2，其中湖心岛面积约1.5万m2，总体采用环湖大堤周边铺设草皮、湖心岛种植部分乔灌木的方案，在环湖大堤上铺设草皮可起到水土保持避免雨天泥水进水库区，在湖心岛种植乔灌木在起到消浪作用的同时可以知足景观效果。因工程场地土壤盐度较高，必须换填土方才能知足绿化种植要求，而换填土方将大幅提高绿化工程造价，因而为了节约成本，在大堤堆筑完成后，定期采用旋耕机对大堤表层20cm土壤进行翻耕排盐，尤其是雨季和冬季来临前对大堤土壤进行了加密翻耕，可保证后期草皮铺设顺利施工。徐圩新区香河湖应急备用水源工程目前已完成工程建设，到达设计效果。其生态工程整体采用“前置预处理、中端功能、湿地及后置生态调蓄库的组合工艺，设置库区内预处理区、生态湿地区、生态蓄水区，通过合理布设水生动植物、生物介质，对低耐盐植物区土方二次脱盐改进，阶段性引水稀释等技术，使库区水质达标，另通过草皮配种乔灌木的景观种植方案，构成了人与自然和谐相处的美丽生态库区，目前运行情况良好，可知足徐圩新区连续10日生产及生活应急供水，成为连云港市应急备用水源地生态达标建设成功典范。