塘西河再生水厂湿地项目方案设计稿

项目解读PARTⅠ项目区位项目现状招标要求项目区位•塘西河再生水厂位于滨湖新区南部，服务面积788HM2，人口约15万，70％的服务区域为近年来新建的雨污分流管制管网，污水收集条件较好•再生水处理工程的出水主要用于合肥市景观、市政杂用等，剩余尾水作为补水排入塘西河，最终汇人巢湖•再生水厂设计规模为3.0万M3/D，其中3000M3/D的出水流入湿地，经进一步净化后进入塘西河•项目总面积21000M2•来水为再生水厂尾水，净化规模为3000M3/D•进水途径：七级跌水进入约500M3/D（仅白天）-1管道进入2500M3/D（24H）-2•出水途径：自重流排入塘西河提水泵站泵入塘西河上游12现状考察据多次现场考察：原有湿地植物植物品种单一，挺水植物以香蒲为主，沉水植物以狐尾藻为主湿地长期缺乏经营管理，功能丧失，水域范围内植物泛滥经勘测项目区水下标高，原有地形结构单一，起伏不大，均深为0.6-0.8m项目现状—底泥2015年5月11日，组织勘测底泥深度并部分取样后进行相关指标检测底泥取样位置图采样点3采样点2采样点1采样点4分析指标单位样品1样品2样品3深度cm253035含水率%542640密度K/cm31.451.771.52NH3-Nmg/kg92117.9136.13NH3-N释放速率mg/(kg·h)2.054.520.42NO3-Nmg/kg0.750.371.89NO3-N释放速率mg/(kg·h)34.0956.31.64NO2-Nmg/kg0.160.180.13项目现状——水质据业主单位提供再生水厂尾水出水口检测报告显示：•水质不稳定1.75mg/L≤TN≤32.25mg/L0.16mg/L≤NH3-N≤5.74mg/L招标要求据业主招标要求，尾水经人工湿地处理后出水水质水质总体提高至地表水Ⅳ类，以一级A为出水水质标准，主要污染物浓度达到以下目标：CODMN≤10mg/L，去除率应达20%NH3-N≤1.5mg/L，去除率应达66.7%TN≤1.5mg/L，去除率应达90%TP≤0.3mg/L，去除率应达40%——依据国家《地表水环境质量标准GB3838-2002》本工程的重点及难点：TN的去除；影响本工程正常运行及验收合格与否的关键因素：进水水质能否满足一级A的标准？招标要求对塘西河再生水厂尾水湿地进行升级改造，除必要的场地土方开挖和场地平整外，不改变现有湿地线型及水面面积。利用水面面积不得超过90%，剩余10%面积保留原有生态。在尽量不破坏原有设施的情况下，明显改善和提升出水水质，使湿地出水口水质达到设计总体要求。湿地生态示范工程不对本湿地及下游造成二次污染。湿地生态示范工程在构建之处及运营维护过程中，均不使用化学药剂等其他非生物手段。湿地试运营期间及正式运营期间，每周的随机抽检出水水质均合格达标。即CODMN≤10MG/L，氨氮≤1.5MG/L，总氮≤1.5MG/L，总磷≤0.3MG/L。如湿地设计进水水质标准小于或等于塘西河再生水厂出水一级A标准的120%，随机检测出水水质均合格达标。即CODMN≤10MG/L，氨氮≤1.5MG/L，总氮≤1.5MG/L，总磷≤0.3MG/L。如再生水厂故障导致短期内进水水质严重超标，随机检测出水水质满足最低水质标准即CODMN≤15MG/L，氨氮≤2.0MG/L，总氮≤3MG/L，总磷≤0.4MG/L。水生态治理技术示范基地巢湖污水深度处理样板区合肥市生态城市湿地公园水资源循环再生示范园区招标定位嘉兴石臼漾湿地•效果：2008年-2015年稳定运行；CODMN稳定在Ⅲ类，NH3-N、TN、TP基本满足地表水Ⅳ类指标•面积：110hm2，合1630亩•来水：新塍塘或北郊河作为供水水源，主要为沿河生活污水，水质劣Ⅴ类•目的：经湿地净化处理后满足石臼漾水厂250000m3/d的供水规模，保障水厂的供水安全•理念：中国科学院生态环境研究中心团队充分运用水生态修复系统的思路，集“原水预处理”和“水景绿化”于一体•工艺：预处理区根孔生态净化西区提泵曝气区根孔生态净化东区深度净化区引水渠水厂取水投标方案PARTⅡ设计理念设计工艺设计方案总设计工艺图运用生态工程和水生态系统原理，结合水域生态学、水域景观生态学等原理，对塘西河尾水湿地水体实行“组合式人工湿地处理系统加强化”体系，对尾水湿地及水质进行综合治理和二次净化。尾水进水综合调节净化区（水生动、植物）多功能生态净化区A区（生态砾石床净化）氧化塘兼性净化区（水生动、植物）多功能生态净化区B区（生态砾石床净化）深度调节净化区（水生植物、水生动物、中空纤维直接接触膜）水质稳定调节区（水生动、植物）出水强化措施功能区名称区域面积(㎡)最大设计水深(m)综合调节净化区21071.5氧化塘及多功能生态净化A区777(454)2.5(1.5)兼性净化区及多功能生态净化B区5926(412)2(1.5)深度调节净化区61452稳定调节净化区18851.5强化措施O2透氧膜生物膜废水好氧层厌氧层附着水层流动水层NO3-NO2-NH3-NN2空气反硝化氧化分解硝化亚硝化水解酸化反硝化CODCO2兼氧层生物膜的表面积可达1000-2000m2/m3中空纤维直接接触膜•选用水草式及固定式膜组件•水草式膜组件规格：1×1m，设计用量462组•固定式膜组件规格：0.675×2m，设计用量20组•膜丝长度可根据具体水深进行调整•去除效率：CODMn60.3%，氨氮50.2%，总氮40.6%，总磷24.7%区域植物配置综合调节净化区黄菖蒲，芦苇，睡莲，芡实，香蒲苦草，金鱼藻，菹草，伊乐藻，黑藻多功能生态净化A区及氧化塘睡莲，芡实，荷花兼性净化区及多功能生态净化B区再力花，茭白，睡莲，黄菖蒲，千屈菜，芦苇苦草，伊乐藻，眼子菜深度调节净化区慈姑，荷花，黄菖蒲，花叶芦竹，聚草，睡莲苦草，伊乐藻，眼子菜水质稳定调节区美人蕉，睡莲，梭鱼草，荷花，芡实黑藻，苦草•沸石床和砾石床具有良好的脱氮性能，其填料天然沸石和砾石对氮具有良好的选择吸附性，又使得其对氮具有良好的抗冲击性能•组合湿地整体去除效率：COD为81-91%、TP为72-84%、NH3-N为70-84%、TN为72-90%图多功能生态净化设计方案剖面图项目对接会•业主单位负责人阐述项目来源，项目的重要性、风险及意义•业主单位建议我方取消使用海之凰中空纤维直接接触膜技术并重新调整设计方案，我方在满足招标条件的前提下，同意优化方案并对工艺先进性和技术可靠性进行论证。2015年4月21日上午8:30-10:30业主单位：宋正林葛军刘星监理单位：安徽远信工程项目管理有限公司孙明祥中标单位：陈国祥邵建安阚乃喜（江苏核工业格林水处理有限责任公司）李艳平（中科嘉亿生态工程技术有限公司）王旭阳（天津海之凰科技有限公司）优化方案PARTⅢ优化工艺方案设计优化优化优化工艺及措施跌水管道强化预处理区综合调节净化区兼性净化区多功能生态净化区深度调节净化区水质稳定调节区图湿地工程分区尾水进水强化预处理区（接触氧化、微孔曝气水生动、植物）综合调节净化区（水质净化组合工艺）兼性净化区（水生动、植物）多功能生态净化区（生物滤床净化）深度调节净化区（水生动、植物）水质稳定调节区（水生动、植物）出水•该区域设接触氧化工艺及非连续曝气装置，设计各指标去除效率COD为15-20%、TP为5-10%、NH3-N为60-80%、TN为30-40%•边岸带补植美人蕉、芦苇等挺水植物；一方面吸收尾水多余氮磷，另一方面为微生物的生长提供载体强化预处理区•该区域设置潜流湿地，设计各指标去除效率COD为20-30%、TP为30-40%、NH3-N为10-15%、TN为10-15%•设置两组潜流人工湿地单元串联，每组湿地单元占地面积均为8×20m，中间间隔为9m。设置进水区、处理区和出水区，该区域在延长水力停留时间的同时其中砾石、米石、沸石等填料还具备过滤、提供微生物生长载体、创造厌氧生境等水质净化作用•边岸带补植石菖蒲等挺水植物；湿地内种植芦苇等挺水植物综合调节净化区•增设沙洲构筑物，起到分流、增加水速等作用•增设溢流堰堰板，人工调节湿地上游水位，使水位周期性上下波动以改变氧化还原状态，为进一步生物净化创造条件•该区域设计各指标去除效率COD为15-20%、TP为5-10%、NH3-N为5-10%、TN为5-10%兼性净化区•该区域设置生物滤床，设计各指标去除效率COD为5-10%、TP为10-20%、NH3-N为5-10%、TN为5-10%•对水体中氮、磷消减起过滤、吸附、微生物降解作用图多功能生态净化区工艺设计图多功能生态净化区图深度调节净化区效果图深度调节净化区•经过强化预处理区、综合调节净化区、兼性净化区、多功能生态净化区的水质强化净化过程，该区域水质状况转好，设计各指标去除效率COD为5-10%、TP为10-20%、NH3-N为5-10%、TN为5-10%•通过大面积沉水植被生长，一方面深度净化水质，同时营造“水下森林”壮丽景观•边岸带补植黄菖蒲、芦苇等挺水植物，辅以睡莲、荷花等观赏性浮叶植物•沉水植物以矮种苦草、菹草为主图水质稳定净化区效果图水质稳定净化区•该区域设计各指标去除效率COD为5-10%、TP为10-20%、NH3-N为5-10%、TN为5-10%；具备次生颗粒物沉降、动物滤食净化功能同时设置生态浮岛构筑物，大大提高水面景观观赏性，净化后的水经出水口排入塘西河•边岸带补植梭鱼草等挺水植物，辅以睡莲、荷花等观赏性浮叶植物•沉水植物以矮种苦草为主工艺流程剖面•多种水质强化净化工艺的组合应用•构建多梯度生境，调节局部水域的流速以及流向，为水文水动力调控提供条件；深沟和浅滩交错布局，增加或修复湿地结构的复杂度和水利条件多样性，有利于湿地生物多样性、种群组成及生态系统的稳定性。水生态系统构建以生态学为基础，生物操控为方向，最终将构建一个适合于各类生物生存、各种生物群落配比合理，符合自然演替规律的生境改善、结构优化、功能强大、系统稳定的健康平衡的水生态系统。生态系统构建选用原则：1）应选择适合本地生长2）耐污能力强3）净化能力强4）发达的根系和较强的输氧能力5）年生长期长6）多种植物的组合7）景观价值水生植物选择香蒲睡莲芦苇再力花黄菖蒲荷花矮种苦草菹草美人蕉以安徽省本地物种为主，结合合肥滨湖新区区域气候、地质地貌、水文条件及生态环境净化及观赏景致需求，选取适宜物种如下：青虾无齿蚌螺蛳褶纹冠蚌水生动物跌水进入管道进入强化预处理区综合调节净化区兼性净化区多功能生态净化区深度调节净化区水质稳定调节区图湿地工程分区功能区名称区域面积(㎡)构筑物最大设计水深(m)HRT（h）水力负荷(m3/m2*h)主要功能强化预处理区3223接触氧化、微孔曝气1.619.270.04•稀释污染物浓度，生物净化得以正常进行•沉淀、絮凝作用•微生物代谢、降解污染物综合调节净化区500潜流湿地组合1.42.620.25•过滤、吸附•根孔净化•去除COD及TP•延长水力停留时间兼性净化区7454溢流堰1.541.770.02•创造微生物兼性生境•控制上下游湿地液位多功能生态净化区274生物滤床1.11.130.46•过滤、吸附•微生物分解、吸收、转化深度调节净化区6545124.40.02•表面流湿地作用•“水下森林”生态景观稳定调节净化区3485生态浮岛0.79.110.04•扩大根系面积•提高水面景观观赏性•湿地总水力停留时间为4.2d湿地工艺去除效率区域名称/水质指标COD（%）TP（%）NH3-N（%）TN（%）强化预处理区15.0-20.05.0-10.0060.00-80.0030.00-40.00综合调节净化区20.0-30.030.00-40.0010.00-15.0010.00-15.00兼性净化区15.0-20.05.00-10.005.00-10.005.00-10.00多功能生态净化区5.0-10.010.00-20.005.00-10.005.00-10.00深度调节净化区5.0-1