漳泽水库人工湿地水质净化工程技术方案.docx

1、漳泽水库人工湿地水质净化工程技术方案漳泽水库（浊漳南源入湖口）人工湿地水质净化工程技术方案 前 言浊漳河分为南、北、西三源，南源发源于长子县发鸠山，长80km，西源发源于沁县漳河村，河长78km，浊漳河南源流域面积3477km2。北源发源于榆社县柳树沟，河长109km。浊漳南源与浊漳西源在襄垣县甘村汇合，流至合口村又与浊漳北源汇合，始称浊漳河。浊漳河在平顺县出省境成为河北省与河南省的界河。省境内全长237km(以浊漳北源为主流)，流域面积11688km2。浊漳河出省境处多年平均径流量为11.6亿m3，多年平均流量为36.8m3/s，多年平均径流模数为3.15m3/(skm2)。浊漳南源是一条季

2、节性河流，如同我国北方大多数小流域河流，除 一年汛期的几场洪水外，其它时间基本以污、废水为主。近年来，由于浊漳南源沿线各城区的生活污水、工业废水和面源污 染排入浊漳南源中，加上雨水较少，河水污染受到了一定程度的污染， 流域生态系统受到一定破坏。浊漳南源河水污染治理有待进一步提高。根据流域综合整治规划和省、市环保要求，浊漳南源河水水质应达到地表水环境质量标准（GB3838-2002）类标准。为确保流域综合整治规划目标的顺利实现，长治市在实施流域污染综合治理的基础上，计划建设漳泽水库（浊漳南源入湖口）人工湿地水质净化工程，对浊漳南源的污染河水进行深度处理，处理后水质达到地表水环境质量标准（GB38

3、38-2002）类标准，工程的顺利实施，可有效改善浊漳南源入湖水质。针对浊漳南源河道和入湖口的土地利用现状和浊漳南源河水水质、 水量现状，综合考虑技术的生态安全性、效果持久性、经济可行性和自 然生态性，基于经济可行、技术稳定、管理简便的原则，确定采用人工 湿地技术对浊漳南源污染河水进行治理，具体工艺方案为：橡胶坝+生态 滞留塘+河道走廊人工湿地。受长治市环境保护局委托，我单位在资料分析和现场考察的基础上， 借鉴国内外实践经验，对漳泽水库（浊漳南源入湖口）人工湿地水质净化工程方案进行了科学规划，完成了技术方案的编制工作，在技术方案编制过程中，得到了长治市人民政府、长治市环境保护局、建设局、长治湿

4、地公园管理处等有关部门领导和技术人员的大力支持和帮助，在此表示深深地感谢！附图： 附图一：拟建项目地理位置图 第1章 概述1.1 项目概述1、项目名称 漳泽水库（浊漳南源入湖口）人工湿地水质净化工程2、项目建设单位 长治市环境保护局3、方案编制单位 单位名称：北京国环清华环境工程设计研究院有限公司4、设计规模 漳泽水库（浊漳南源入湖口）人工湿地水质净化工程建设规模为3061.5亩，污水处理规模为2.4105m3/d（3-10 月）、1.2105m3/d（11-12月、翌年 2 月）（一月份结冰期湿地不进水）。5、设计水质 设计进水为浊漳南源污染河水，湿地工程设计进水水质为：CODCr40mg/

5、L NH4+-N3.0mg/L TN3.0mg/L TP0.3mg/L漳泽水库（浊漳南源入湖口）人工湿地水质净化工程处理出水执行地表水环境质量标准（GB3838-2002）类标准要求，相应的出水水 质控制指标为：CODCr30mg/L NH4+-N1.5mg/L TN1.5mg/L TP0.1mg/L6、污水处理工艺人工湿地系统主体工艺采用橡胶坝+滞留塘+河道走廊人工湿地+入湖口表流湿地修复的组合工艺。7、总投资估算漳泽水库（浊漳南源入湖口）人工湿地水质净化工程总投资估算为3596.84 万元。1.2 编制依据与原则1.2.1 编制依据 中国人民共和国环境保护法（1989） 中华人民共和国水污

6、染防治法（2008） 全国生态环境建设规划（1998） 全国生态环境保护纲要（2000） 城市污水土地处理利用设计手册（1990） 人工湿地污水处理技术导则（2009） 污水稳定塘设计规范（CJJ/T 54-93） Constructed wetlands and aquatic plant systems for municipal wastewater treatment（EPA，1988） Constructed Wetlands Treatment of Municipal Wastewaters（EPA，1999） Stream Corridor Restoration: Princ

7、iples, Processes, and Practices（the Federal Interagency Stream Restoration Working Group,2001） 地表水环境质量标准（GB3838-2002） 城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002） 水电水利工程围堰设计导则（DL/T5087-1999） 橡胶坝技术规范（SL 227-98） 堤防工程设计规范（GB50286-98） 建筑结构设计统一标准（GBJ68-84） 建筑桩基技术规范（JGJ94-94） 混凝土结构设计规范(GB50010-2002) 地下工程防水设计规范（GBJ108-87）

8、1.2.2 编制原则漳泽水库（浊漳南源入湖口）人工湿地水质净化工程是一项具有显 著社会效益、经济效益和环境效益的基础生态工程。鉴于本工程的实际 特点，切合漳河流域治污现状及规划情况，提出本工程技术方案的编制原则。（1）执行国家环境保护政策，与山西省流域水污染防治规划和长治湿地生态保护与修复规划紧密衔接，明确工程目标，确保削减污染负荷、改善河流水质与生态系统；（2）兼顾工艺先进、技术稳定、经济可行、管理简便和因地制宜的 设计原则，保证水环境综合治理与生态修复工程方案实用、经济，并具有可操作性；（3）水质净化与生态保护相协调，环境效益和经济效益并重；（4）人工湿地建设和城市规划协调统一，充分考虑与

9、城镇的建设及 相关的市政、水利、湿地公园管理处等各部门的项目建设的有机结合，促进经 济、社会和环境协调发展。1.3 编制范围依据流域综合整治规划水污染治理目标，就漳泽水库（浊漳南源入湖口）人工湿地水质净化工程建设方案进行分析论证，提出技术方案，并对工程进行完整的投资估算和经济评价。漳泽水库（浊漳南源入湖口）人工湿地水质净化工程主要是利用漳河南源河道和入湖口的滩地建设河道走廊人工湿地，净化入漳泽水库的漳河南源来水。设计范围包括：橡胶坝、生态滞留塘、河道走廊人工湿地、入湖口 湿地修复及湿地配套工程等设计。1.4 项目的总体思路与目标根据浊漳南源河水污染情况及浊漳南源河道及入湖口的土地利用现 状，确

10、定漳泽水库（浊漳南源入湖口）人工湿地水质净化工程采用橡胶 坝+河道生态滞留塘+河道走廊人工湿地+入湖口湿地修复的串联组合的 工艺。在浊漳南源 208国道北部50米处建设橡胶坝，抬高河水水位，形成河道生态滞留塘和河道走廊湿地，在植物、微生物和土壤的联合作用下实现水质的深度净化，然后进入入湖口人工湿地进一步处理，水质达标后直接排入漳泽水库。在湿地工程中配置景观植物，建设具有水质净化与生态景观功能的湿地系统。通过湿地建设实现河流走廊和湖滩地的生态修复，达到增加生物多样性、防止水土流失、改善气候和涵养水源的目的。同时，通过湿地水生植物的种植和销售，提高湖滩地的经济效益，建立湿地的可持续运行机制。设计目

11、标如下：（1）有效净化浊漳南源污染河水，经过湿地工程处理后水质达到地 表水环境质量标准（GB3838-2002）类标准，即 CODCr30mg/L，氨 氮1.5mg/L，TN1.5mg/L，TP0.1mg/L。（2）综合考虑环境、经济和景观等要素，遵循生态学原理和因地制 宜的原则，建设具有水质净化与生态多样性功能的湿地生态系统。（3）处理后的水可直接排入漳泽水库，保障水库水质，力求达到环境效益、经济效益和社会效益的统一，实现可持续发展。（4）建设水质在线监测点等，为漳泽水库的湿地水质的净化、生态系统的保持与稳定提供技术探索和工程示范。第2章 项目背景2.1 自然概况2.1.1 地理位置长治位于

12、山西省东南部。地处北纬35503708，东经11301-11340。东倚太行山，与河北、河南两省为邻，西屏太岳山，与临汾市接壤，南部与晋城市毗邻，北部与晋中市交界。本工程位于长治市漳河河道和漳泽水库入口处，工程区地理位置见附图一。2.1.2 地形地貌长治市东倚太行、西靠太岳，位处两大山系的群山环绕之中，整个地势东、北部高，西、南部略低，中间散布着武乡盆地、沁县盆地、黎城盆地、襄垣盆地、长治盆地。全境东西长150km，南北宽140km。境内山地、丘陵、盆地纵横交错，海拔大都在800-1500米之间，最高的太岳山北台顶，海拔2453米。2.1.3 气候特征长治市地处内陆，距离海洋遥远，而且受到地形

13、条件限制，在东侧有太行山屏障，西部有太岳山环绕，形成了比较典型的大陆性季风气候，属于是我国东部季风气候区。按我国气候划分标准，长治市属于暖温带季风气候，其基本特征是：四季气候差异分明，日照充足；冬长夏短，春季略长于秋季；气候一年四季始终温和，大陆性季风强盛而且持久，海洋性季风的作用相对较弱。气候宜人，很适合北方各类农作物的生长，故此也是山西省植物种类比较繁多的地区之一。长治市冬季干旱少雨，夏季降雨充沛，秋雨多于春雨。2.1.4 水文水系漳河在山西省境内分为清漳河和浊漳河两支。清漳东源发源于昔阳县沾岭山，河长104km，清漳西源发源于河顺县八赋岭，河长96.5km。东西二源于左权县上交漳汇合后称

14、清漳河，在黎城县出省进入河北。省境内河长146km(以清漳东源为主流)，流域面积4159km2。浊漳河分为南、北、西三源，南源发源于长子县发鸠山，河长80km，西源发源于沁县漳河村，河长78km，北源发源于榆社县柳树沟，河长109km。浊漳南源与浊漳西源在襄垣县甘村汇合，流至合口村又与浊漳北源汇合，始称浊漳河。浊漳河在平顺县出省境成为河北省与河南省的界河。省境内全长237km(以浊漳北源为主流)，流域面积11688km2。浊漳河出省境处多年平均径流量为11.6亿m3，多年平均流量为36.8m3/s，多年平均径流模数为3.15m3/(skm2)。清、浊漳河在河北省内相会，称漳河。2.1.5 水生

15、植被漳河流域有水生植物 70 多种，以轮叶黑藻、藂草、光叶眼子菜、 金鱼藻、微齿眼子菜、篦齿眼子菜、马来眼子菜、荇菜、芦苇、菰、莲、 芡和菱等 13 种植物构成湖泊水生植被的主要建群种类。从岸边向湖心随着水深的变化，形成明显的四个植物系列带。湿生植物带分布在东、西两岸，该带在冬春枯水期为湿地，主要植物为蓼、李氏禾和芦苇。挺水植物带主要水生植物种类是芦苇，约占全湖总面积的 20%。漳泽水库浮叶植物带不太明显，它们大部分与沉水植物带混生在一起。沉水植物带在 湖中分布面积最大，水深一般在 1m 以下，汛期时可达 3.5m。主要种类 有轮叶黑藻、藂草、光叶眼子草、金鱼藻、马来眼子菜、微齿眼子菜、 篦齿

16、眼子菜、苦草等。目前拟建工程区内水生植物生物量较大，生态系统较为稳定，挺水 植物主要以芦苇、香蒲为优势种，长势良好；浮叶沉水植物以菹草、金 鱼藻、眼子菜、红线草为主，其中以沉水植物最为丰富。2.2 水体污染情况依据流域综合整治规划要求，浊漳南源在进入漳泽水库的河水水质需达到地表水环境质量标准（GB3838-2002）类标准要求。近年来，由于工农业发展、城镇建设等原因，浊漳南源上游的工业 废水和生活污水排放量日趋增多，大量工业废水和生活污水存在严重超 标现象，且偷排偷放，致使河水污染加重，河道受损，其自净能力几乎 丧失，流域生态系统遭受到破坏，污染河水也造成了地下水的严重污染。 这些污染物被带入

17、漳泽水库，污染漳泽水库水质。浊漳南源监测断面位于北寨，2008-2009 全年监测数据如表2-1 、表2-2和表 2-3 所示。表 2-1 2008 年浊漳南源北寨断面水质监测结果月份COD(mg/L)氨氮(mg/L)PH1 月31.97.736.753 月51.88.877.955 月59.710.07.357 月39.90.5357.119 月33.86.756.9711 月24.03.157.77全年平均40.26.27.32表 2-2 2009 年浊漳南源北寨断面水质监测结果月份COD(mg/L)氨氮(mg/L)PH1 月39.55.767.733 月37.84.797.895 月44

18、.41.977.537 月16.01.77.049 月29.51.447.8511 月240.2947.79全年平均31.872.6597.64表 2-3 2010年浊漳南源北寨断面水质监测结果月份COD(mg/L)氨氮(mg/L)PH1 月32.32.057.673 月352.137.515 月352.726.907 月342.977.159 月172.997.27全年平均312.577.30由上表可知，随着上游环境治理设施的加强，2009 和 2010 年河流水质有较大改善，但相对于地表水类的目标值仍有一定距离。综合来看，目前浊漳南源河水水质尚未达到流域治理要求的水质指标：COD30 mg

19、/L，氨氮1.5mg/L，TP0.1mg/L。从目前浊漳南源水环境现状来看，主要存在如下环境问题：（一） 点源污染突出 工业污染由于资金、技术等原因，达标排放仍为粗放型，处理设施效果不明显。部分企业的外排水达到行业排放标准后，其浓度仍明显高 于地表水 V 类水水质要求，仍然构成河道水污染的重要威胁。随着浊漳南源上游工业生产的迅速发展，加之不少企业存有 “重生产，轻治理”的思想，无有效的污染治理措施；有些企业虽然建设了污染治理设施，但由于资金技术等方面的原因，不能正常运转，使得大量未经处理或处理不达标的废水源源不断地排放到浊漳南源中，污染严重，进而恶化了浊漳南源河水水质。（二） 城市污水处理厂设

20、施欠完善 浊漳南源沿线区域现有的排水设施不完善，排水灌渠密度低，相当部分雨水地面漫流；排水设施少，加之雨水口设置不规范，不能有效收 集地面雨水；城区部分生活污水直接排入浊漳南源，严重污染了河道。随着城市化进程的加快，城市生活污水排放量渐增，生活污水所占比重日益增大，因地方资金筹措困难，城市污水处理厂建设进展滞后，中水 回用系统的建设状况仍有很大提升空间。（三） 水质污染加剧了水资源短缺 浊漳南源因接纳城镇生活污水、工业废水和面源污染，使得有限的水资源逐渐丧失其利用价值。本控制单元的调蓄能力较差，汛期径流得不到有效拦蓄，而污水直接入漳泽水库的状况未得到有效控制。（四） 污水处理厂达标排放水对河道

21、而言仍然是污染 浊漳南源上游沿线的城区污水处理厂处理出水执行城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）一级B标准。目前，污水处理厂 运行稳定，出水水质基本达到城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）一级 B 标准，即 CODCr60mg/L、NH3-N8(15)mg/L、TN20mg/L。但相对于浊漳南源的河道水质目标值而言，仍然是较高的污染负荷，仍不能达到流域治理规划的要求，直排入漳泽水库，对水库水质依然有较大影响。从 2000 年开始，省环保厅大力推进小流域污染综合治理工作，全省各市全部编制并实施了小流域污染综合治理规划。如今，漳河流域各河流的水质已开始出现改

22、善。按照山西省要求，上游流域城区生活污水、工业企业污水经过相应 治理达标排放后，待湿地工程运营时，预计进入工程区的浊漳南源来水水质为 COD Cr 40 mg/L，氨氮 3.0mg/L；自工程区净化后，出水水质必须 达到 COD Cr 30 mg/L，氨氮 1.5mg/L，以满足流域治理的要求。2.3 工程建设的必要性2.3.1 浊漳南源流域水污染治理工作的需要 近期（2009-2011年）对污染进行全面治理，主要河段水质基本达到地表水IV类水质标准以上；初步建成节水型社会，工业废水处理率达到50%；水土流失治理度达23%。中期（2012-2016）实现全流域工业和生活污废水无条件零排放；干流

23、及主要一二级支流河道的自然生态基本得到修复。远期（2017-20261年）使全流域森林覆盖率增加4.2%左右，并使现有林地保护率达到30%；逐步完成浊漳河流域生态恢复和水源涵养，建立高效稳定的“经济-社会-自然”复合生态系统，实现“蓝天碧海”和人口、资源、环境协调发展。项目所在地浊漳南源属于漳泽水库水系，长期以来，随着城镇人口的膨胀和工农业的发展，在经济发展的同时，环境质量也逐渐恶化。所以，本工程的建设可以有效改善浊漳南源的地表水污染状况，减轻漳河水系水体污染。2.3.2 漳河流域严峻的水污染防治形势漳河流域由于多年来延续的高消耗、高污染的粗放型经济增长方 式，导致流域内结构性污染严重。同时，

24、漳泽水库流 域境内河流大多数属季节性河流，枯水期基本上无水或断流，平水期径流量较小，对接纳的大量工业废水和生活污水起不到稀释和净化作用。废水中的污染物在河床中沉积、渗透，同时造成了沿岸地下水的污染。丰水期由于降水形成地表径流汇入河内，使河床中沉积的污染物被冲至下游，易造成下游水体突发性污染。受历史因素制约，漳河流域内工业基础相对薄弱。为带动地方经济发展，提升人民生活水平，近年来，漳河流域的地方经济进入了一个高速增长时期。但由于漳河流域综合整治规划的实施，严格的环境标准对经济的增长方式、产业的结构和布局提出了更高的要求。可见，漳泽水库作为调蓄水库，面临着严峻的治污形势，而在漳河流域这么一个经济基

25、础相对薄弱的地区，片面而简单地推行过于严格的污染物排放标准，不是保障流域水质安全的治本之策。2.3.3 符合漳泽水库人工湿地建设规划湿地是由水、永久性或间歇性处于水饱和状态下的基质以及水生生 物和水生植物所组成，是一种具有较高的生产力和较大活性、处于水陆 交接带的复杂生态系统。作为多种生物的重要栖息地，湿地系统具有保 持水体、蓄洪防涝、净化水质、降解环境污染物等多种功能，是世界上 生产力最高的生态系统之一，也是生物多样性的摇篮和重要遗传物质（基 因库）的贮存地。人工湿地是人工设计的模拟自然湿地结构与功能的复 合体，由处于水饱和状态的基质、挺水植物、沉水植物和动物等组成， 采用适宜的形状和尺寸以

26、及布水、集水系统以保证湿地系统具有良好的 水力流态和较高的污染物去除效率。所谓漳泽水库人工湿地水质净化工程，就是采用人工的方式在漳泽水库流域内建设湿地，利用湿地系统中的物理、化学和生物的三重协同作用 对水中的污染物进一步进行降解、净化。这样不但可以有效地降解水污 染物、减轻湖泊富营养化程度，改善漳泽水库水质，增加漳泽水库的环境容 量，而且可以恢复漳泽水库的自然生态，确保南水北调调水水质的长期稳 定性。同时，对于提升湖区的经济运行质量、保持流域、区域生态平衡，减轻自然灾害，提高人民生活质量，促进漳河流域经济健康持续地发 展都具有十分重要的意义。可见，人工湿地水质净化工程的建设，是净化漳河流域内所

27、有入库污染物的最后一道屏障，是漳河流域“治、用、保”综合治理思路的关键环节之一。基于因地制宜、经济可行的原则，漳河流域人工湿地的建设模式可分为如下四种：（1）河流入湖口人工湿地水质净化工程模式。即在河流的入湖口附近建设人工湿地水质净化工程，将河水引入人工湿地进行强制净化，以 确保入湖河水达标；（2）湖滨带湿地修复工程模式。即采用人工的方式，进行退耕还湿、 退池还湿，将湖滨带现在的耕地、鱼池等恢复为原来的自然湿地状况；（3）湖区湿地修复工程模式。将漳泽水库湖区内现在的耕地、鱼池恢复为原来的湿地系统；（4）河道走廊湿地恢复工程模式。即利用河道两侧的河滩地，进行 湿地修复，以提高河流自净能力，强化河

28、流水质净化作用。2.3.4 改善当地生态环境漳泽水库作为调蓄水库，面临着严峻而紧迫的治污任务。人工湿地水质净化工程的建设，是漳河流域“治、用、保”综合治理思路的关键环节之一，也是净化流域内所有入湖污染物的最后一道屏障。目前浊漳南源北寨段的污染河水水质基本为劣类，距离流域综合整治规划要求的地表水类水质还有一定距离，如果污染河水直接进入漳泽水库，会对水质安全造成严重威胁。为确保流域综合整治规划水质目标的顺利实现，有必要在浊漳南源入湖口处建设人工湿地水质净化工程，对入库河水进行深度处理。2.4 工程建设的可行性2.4.1 国内外有大量的人工湿地成功应用案例 有目的地利用湿地来处理污水则始于 70 年

29、代。美国、澳大利亚、荷兰，丹麦、英国、日本等都进行过这方面的尝试。70 年代的湿地污水处 理系统大都利用原有的天然湿地，即保持了天然湿地的结构，大都以泥 泽的形式出现。湿地常被结合到氧化塘处理工艺中以提高氧化塘系统的 处理效果。80 年代后，人工湿地则发展到人工建造的、以不同粒径的砂 石为基质的处理系统，并由试验进入应用阶段。人工湿地经过几十年的发展，有关湿地污水处理能力和过程的基础研究已经比较成熟。许多国家建造了人工湿地污水处理设施，包括英国、加拿大、美国、墨西哥、印度、南非、巴西、澳大利亚以及许多欧洲国 家，这些系统由于其较低的建设和运行费用得到越来越多的当地和地区 管理者的认可。人工湿地

30、技术主要应用于以下几个方面：（1）面源污染治理城市暴雨径流（Schueler,1992；Shutes et al 1997）、农业区暴雨径流中 化肥和杀虫剂的去除（Raisin et al,1997）、垃圾渗滤液处理Kadlec,1997）、 尾矿废水处理（Eger et al,1993）、停车场与机场暴雨径流（Revitt et al,1997）。（2）点源污染处理城市污水的二级和三级处理（Kadlec and Knight,1996）、畜禽养殖径 流废水处理（HILL and Payne,1997）、食品工业废水（Kadlec,1997,）、石 化工业废水（Knight,1998）。另外，部分地区甚至有的用于处理一些难降解有毒有机物，如菲和 除草剂（Machate.H et al,1996）。目前，在世界各地运行着的许多湿地在污水处理中发挥着重要作用， 然而，它们对有机物、氮、磷的去除效率是不尽一样。这除了与环境、 水质和湿地形式有关外，还与湿地的设计方法、水力学特性有着直接的 关系。我国在“七五”期间开始人工湿地的研究。首例采用人工湿地处理污 水的研究工作始于 19881990 年在北京昌平进行的表面流人工湿地。处理量为 500m3/d 的生活污水和工业废水，占地面积为 2ha，水力负荷为