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1河道水质生态修复技术方案1针对项目的完整设计方案1.1项目概况1.1.1基本情况沧州市，简称“沧”，是河北省辖市，地处河北省东南部，东临渤海，北依京津，南接山东，京杭大运河贯穿市区，因东临渤海而得名，意为沧海之州。距首都北京240公里，距天津120公里，距省会石家庄221公里。全市辖2区10县4市，总面积1.4万平方公里。沧州市是国务院确定的经济开放区、沿海开放城市之一，也是石油化工基地和北方重要陆海交通枢纽，是环渤海经济区和京津冀都市圈重要组成部分。沧州境内有沧州铁狮子、献县汉墓群、泊头清真寺、海丰镇遗址、纪晓岚墓地、献县单桥、黄骅古贡枣园等七处全国重点文物保护单位。2018年，沧州市实现生产总值完成3676.4亿元，同比增长6.4%。户籍人口783.13万人，常住总人口758.6万人。2018年12月，被评为2018中国大陆最佳地级城市30强。沧州地跨北纬37°29′至38°57′，东经115°42′至117°50′，处于河北省东南部，东临渤海，北依京津，南接山东，京杭大运河贯穿市区，因东临渤海而得名，意为沧海之州。总面积1.4万平方公里。距首都北京240公里，距天津120公里，距省会石家庄221公里。沧州地处冀中平原东部，地势低平，起伏不大，海波最高17米，最低2米。地势自西南向东北倾斜，其西部是太行山山前冲积扇缘的一部分，中部是由黄河、漳河、滹沱河、唐河等河流冲积形成的广阔平原，东部为渤海潮汐堆积形成的滨海海积湖积平原。沧州地处河海流域，三大水系汇入沧州，贯穿东南西北，交叉纵横。有20多条河流汇聚9处入海，多处湿地及硕大的苇海，保持着良好的生态环境，是200多种候鸟的迁徙停留地。总面积366平方公里的白洋淀，下游出口在沧州2所辖的任丘市，淀水经大清河直通天津，是一个以水体为主的北方水乡旅游休闲胜地。1.1.2生态及水质现状河道整治过程中已实施两岸绿化景观、生态护坡和水体水生植物种植等工程措施。目前由于上游来水质整体较差、初期雨水地表径流污染、河道周边环境不容乐观等外部因素；以及河道本身溶解氧水平较低导致河道生态措施未能完全发挥功效、继而使氨氮和总磷等污染因子长期维持高浓度状态，降低河道水体自净功能等内部因素，部分水质情况较差，基本处于劣V类。为监测公园整体的污染情况，在公园设置了2个监测断面，分别为南湖公园监测断面和千童公园监测断面，河道水质类别及主要污染物监测数据见下表。从监测数据可以看出，公园水质类别基本为劣V类，主要污染物为总磷及氨氮。1.2治理目标第一阶段为治理期（施工前需完成本底值检测），治理期内高锰酸盐指数小于15mg/L，氨氮本底值在8以上指标下降35%以上，氨氮本底值在8以下指标下降20%以上，总磷本底值在1.6以上指标下降35%以上，总磷本底值在1.6以下指标下降20%以上。透明度≥40cm，水质消除黑臭，持续稳定达到河北省剿灭劣V类水验收标准；第二阶段为维护期，维护期内第一年水质好转，稳定达到河北省剿灭劣V类水验收标准，第二年达到地表水V类水（《地表水环境质量标准》GB3838-2002）。1.3其他要求项目工期为治理期和维护期，治理期为2个月，维护期为10个月。甲方出具项目竣工验收意见之日起，由乙方负责维护水生态系统的稳定和水质的稳定。1.4设计依据（1）《中华人民共和国水污染防治法》2008年6月；3（2）《城市污水处理及污染防治技术政策》2000年5月；（3）《中华人民共和国环境保护法》2015年1月；（4）《中华人民共和国地表水环境质量标准》（GB3838-2002）；（5）《城市排水工程规划规范》（GB50318-2000）；（6）《室外排水设计规范》（GB50014-2006）；（7）《河北省河道建设标准》DB33/T614-2006；（8）《河道生态建设技术规范》DB33/1038-2007；（9）现场调研和分析获得的相关资料；（10）我公司治理保证手册及程序文件；（11）我公司同类型工程施工经验。1.5设计原则（1）总体定位：利用环境工程微生物学及生态学原理，遵循人与自然协调发展的理念，结合各种水环境生物修复及生态修复技术，实现工程投资及运行成本低、水质净化效果好、抗冲击力负荷能力强、水体的生态工程与景观视觉效果优异等环境效益和社会效益，改善河道水质，美化河道生态环境。（2）功能性原则：工程设计实现景观水体功能性要求，包括观赏功能、娱乐功能、保障功能和生态调节功能；（3）采用高效节能、简便易行的处理工艺，降低工程投资和运行费用。（4）选用质量可靠、售后服务便捷的厂家所生产的设备与材料，设备选型做到合理、可靠、先进；（5）采用可再生能源治水护水，节能减排，同时降低运行成本；（6）坚持以人为本与可持续发展原则。1.6设计思路、原理本工程拟从河道内部着手，通过沉水曝气和喷泉曝气等曝气复氧技术解决河道水体溶解氧水平过低的问题，通过生态浮岛和沉水植物对河道的水质和景观效果进行提升，促进河道已有生态措施最大程度发挥功能，降低水体氨氮、总磷等主要超标因子的浓度，达到河道水质与景观功能的双重提升。42河道水质生态修复设计及水质管理方案2.1曝气复氧技术水体含氧量低不利于水体中好氧微生物的生长与繁殖，导致厌氧微生物大量繁殖，降低有机物等营养物质的降解速率，产生硫化氢、氨氮等致黑臭物质，引发河道黑臭，对水生动物的生长与繁殖产生危害。（1）氧气在水生态系统中的地位水生态系统是由绿色植物、水生动物和微生物以水、阳光、空气、土壤等非生物因素组成。生态系统的生物组成部分可分为生产者、消费者和分解者。生产者是指绿色植物，通过光合作用将CO2和水合成有机物，是生命存在的基础；消费者是指以植物为食物，获得物质和能量的动物；分解者是指各种细菌和微生物，当植物和动物死亡后，分解者将其分解转化为无机物，再供生产者利用。一个健康的生态系统其组成部分必然充分发展且相互平衡，才能具有完善的生态功能。在生态系统的物质能量循环过程中，氧气起着至关重要的作用。作为生产者的植物在光合作用合成自身组成物质的同时，也在进行着分解作用的呼吸过程，这一过程必须有氧气才能将物质氧化从而使生物体获取能量；作为消费者的动物在生长过程中更是一刻也不能离开氧气；作为分解者的细菌在分解有机物的过程中也必需氧气才能完成。溶解氧是所有水生生物生存的必要条件，一般当水中溶解氧含量在5-7mg/L时，鱼虾可以正常生长繁殖，而当溶解氧含量低于2mg/L时，一般鱼类停止进食，当溶解氧含量低于1.3mg/L时，虾将窒息死亡。由此可见，水中溶解氧的存在对于组成水体生态系统的生物组成是至关重要的。水体自净能力是水生态系统最重要的一个特点，是水生态功能稳定的必要条件。当水体接纳外源排入的污染物后，在水体中通过物理、化学和生物化学的作用以及高等植物的生长吸收作用下消减或转化，使系统恢复至接纳污染物之前的状态。水中的溶解氧在水体自净过程中同样起着关键作用，是必需的反应物。有机污染河道中的有机物在转化成CO2和H2O的过程中，1克有机碳氧化需要2.67克氧；富营养化水体中，1克氨氮的氧化需要4.57g氧，因此为消减河道内的污染物，保持水体生态系统的自净能力，必需保证河道水体中充足的溶解氧。5（2）河道水体的复氧在一定温度和压力下水能溶解氧气的最大值称为饱和溶解氧。饱和溶解氧的大小与温度和压力等有关，水温越低，饱和溶解氧越大；在同一温度下，饱和溶解氧随水压力增大而增大。当水中溶解氧的实际值低于饱和值时，大气中的氧就会向水中溶解。水体由于耗去原有溶解氧而重新获得氧气的过程称为复氧过程，水体的自然复氧有两种方式，一是由于水面和大气接触，在大气压力作用下，氧气分子通过气液界面进入水体中，在由水中通过扩散作用进入水体补充水体中的溶解氧；二是通过水生植物的光合作用进行复氧，沉水植物由于生长在水里，光合作用释放的氧直接溶解至水体中，向水体复氧。挺水植物则通过根部向水体和底泥中释放氧气。大气复氧的速率与水流、温度等水文条件有关。水生植物光合作用的复氧效果与水生植物覆盖面积的比例有关，且不同种类的水生植物复氧能力存在一定的差别。城市河道中由于水流缓慢，大气复氧速率较低。受污染河道中水生植物较少，光合作用复氧效果较差，因此通常城市河道的自然复氧无法满足水体生态自净能力对溶解氧的需求。为满足河道自净对溶解氧的需求，通常采用人工曝气增氧的方法，维持河道水生态的自净能力。2.2微孔曝气系统在河道水底布设成套的漩涡风机曝气装置，对水体采用强力微曝气的方式对水体进行复氧，提高水体氧化还原电位，削减耗氧性物质，增强水体的净化功能，减轻水体污染负荷，促进河流生态系统的恢复，是生态修复重要的工程保障手段。本方案采用微孔曝气系统，拟在公园放置曝气装置1套，曝气软管采用DN50规格，长约100m。类似施工案例见下图。图3-1微孔曝气系统工程案例62.2.1工艺概述河道水体中溶解氧过低不利于水体中好氧微生物的生长与繁殖，导致厌氧微生物大量繁殖，降低有机物等营养物质的降解速率，产生硫化氢、氨氮等致黑臭物质，引发河道黑臭，对水生动物的生长与繁殖产生危害。同时，在脱氮过程的消化过程中，硝化菌将氨氮转化成硝态氮的过程消耗大量溶解氧。提高水体中溶解氧含量可抑制厌氧微生物的繁殖，抑制黑臭，促进好氧微生物对有机物的降解；形成氢氧化铁，在底泥表层形成密实的“盖层”，防止底泥上浮，减缓其回释；形成多种微生物和水生动物共存的复杂生态系统（细菌、真菌、霉菌、藻类、原生动物、后生动物、底栖动物等水生动物及水生植物）；保持植物根区好氧环境，发挥生态净化系统的强大作用。本项目拟选用“穿孔曝气”，提高水体中溶解氧浓度水平，改善水环境条件，加快水体自净速率，美化河道景观。本项目拟采用具有高效充氧能力、运行稳定性好的设备。2.2.2穿孔曝气系统穿孔曝气系统由鼓风机、曝气装置和一系列连通的管道所组成。鼓风机将空气通过一系列管道输送到安装在生化池底部的曝气装置，经过曝气装置，使空气形成不同尺寸的气泡。气泡经过上升和随水循环流动，最后在液面处破裂，在这一过程中产生氧向混合液中转移的作用。漩涡风机特性和优势如下：（1）压力稳定：优异的运转平衡性能，机械精密度高，运转部分零件经过极精密的平衡设计、测试、校正，所以震动率极低，搅拌均匀，水波翻滚高度一致。（2）轴承前置新型设计，常动态稳定；（3）节能环保：叶轮直接与电机轴相连，在旋转中无需其他配件，在运行中没有摩擦，更无需内部润滑,因此输出的空气完全无油，纯净环保；（4）高性能密封圈有效阻止外界异物进入机体，有效的提高产品使用寿命;（5）超低噪音：低噪音直接传动，及入口皆有内藏式消音，经测试风机可以长时间平稳，安静的运行（6）维护简单：:除了叶轮之外，全风高压风机没有其它动件，且叶轮直接7连接马达，无齿轮和传动皮带，因此可靠性更高，达到几乎免维护，节省大量的运行和维护费用；轴承运转温度低；润滑油脂寿命长；免保养。（7）安装容易：配备齐全，可随时安装与使用，供压缩空气或用于抽真空，也可任意安装于水平或垂直的方向。表2-1旋涡风机参数型号RB-077风量(m3/min)7.5/9.5功率（kW）5.5频率（HZ）50/60压力（mmH2O）2600/3200图3-2漩涡风机（4）穿孔曝气管优势与特征如下：穿孔曝气管是一种应用较为广泛的中气泡曝空气扩散装置，由管径介于25～50mm之间的钢管或塑料管制成，在管壁两侧向下相隔45o，留有两排直径3～5mm的孔眼或缝隙，间距50～100mm，压缩空气由孔眼溢出，孔口速度为5～10m／s。这种扩散装置的优点是：1)构造简单，安装平整度要求低，在池底输气管与曝气管合二为一，不需附加管道设备。2)不易堵塞，运行阻力小。3)体积小，运输费用低。4)安装简单，安装费用低，无漏气隐患。5)耐酸、碱腐蚀，不老化，不撕裂，使用寿命长。86)气道短而直，气压损失小，软管内、外表面光洁度高，不附着生物膜。7)氧利用率高，售价较其它曝气器低，性能价格比高。8)气源无特殊要求，不需空气过滤设备。9)软管气孔密度大，布气均匀，服务面积大，无死角。10)克服了其它曝气器稳定性差的缺陷，无