滇池流域城中村支流沟渠水环境整治案例

文_李腊梅 中国市政工程西南设计研究总院有限公司

1 项目背景

老海河支流沟渠是入滇主河道海河的左岸支流，沟渠起点位于三家村，上游段为暗渠，至林家围后变明渠，终点排入海河。2016年2月，海河（本沟渠汇入点至入湖口段）被列为云南省12条城市黑臭水体之一，经过一系列控源截污和治理修复工程,2017年8月消除黑臭水体。

老海河支流沟渠现状为片区雨、污水排放通道，规划将被取消，其所在区域近年来开发进程加快，污水量陡增，片区污水厂超负荷运行，出现污水外溢。沟渠现状为土沟，两侧紧邻民房，沿线生活污水、生产废水及降雨径流直接排放沟渠，由于污水长期淤积，沟渠环境卫生极差；沟渠末端被施工填埋，阻碍片区行洪。

本沟渠作为海河重点污染源，为保护海河治理成果，需采取快速有效的应急工程措施，解决片区现状及过渡期间的截污治污问题。

2 项目总体方案

由于沟渠上游为暗渠，且部分渠段房屋占压，本次整治起点为明渠起点林家围，终点为海河入河口。为满足片区现状排水和截污要求，结合现状及规划，因地制宜，制定合理有效的工程方案。图1为老海河截污治污总体方案示意图。

图1 老海河截污治污总体方案示意图

2.1 沟渠疏通恢复行洪

恢复填埋段沟渠断面，并进行护砌，减少水流冲刷，满足雨季排洪需求。

2.2 截污导排

敷设截污管，截留沿线旱季污水和雨季部分合流水，并设置临时提升泵站，将污水提升至调蓄池就地处理达标补水或导排至片区外污水厂处理，放置污水直排海河。

3 项目设计重点

3.1 沟渠疏通及护砌

老海河支流沟渠汇水面积约1.05km2，设计暴雨重现期5a，综合径流系数0.8，设计降雨量17.95m3/s；复核沟渠现状管涵最大过流量为11.78m3/s，为保障片区行洪，填埋段恢复断面设计流量按17.95m3/s设计。结合用地情况，恢复段沟渠采用梯形断面，浆砌结构。浆砌沟渠设计参数：设计沟渠底宽B=5m，设计水深H=1.5m，设计边坡比1.5，沟渠纵坡0.8‰，设计流速1.65m/s。

3.2 沟渠截污导排

为方便沟渠沿线集中排口收集，截污管道沿沟渠顺流左侧布置，起点于沟渠内设置截污坝，将上游污水引入截污管道，汇入提升泵井，污水经提升后抽排至调蓄池，超量污水利用现状临时管提升至片区外污水处理厂处理达标排放。

本项目为片区改造过度期间临时应急工程，截污管和提升泵规模结合现状实际污水量和调蓄池有效容积设计。现场实测旱季污水量约2000m3/d，雨天收集合流水，按调蓄池6h进满，计算截污管和提升泵规模。截污管道雨天按合流管满流设计，旱天以非满流校核，管道最大设计流量773L/s，管径d1000mm，管道坡度1‰，管道粗糙系数0.013，设计管道流速1.05m/s。提升泵最大提升流量2780m3/h，根据泵井液位自动控制启停及启动台数。

3.3 临时调蓄池及处理站

3.3.1 设计规模

项目所在区域2016 年有效降雨1012mm，根据“三年行动计划”支流沟渠按照10mm降雨量控制溢流，调蓄池汇水面积201ha，径流系数0.8，调蓄池容积需要1.68万m3。结合项目用地情况，调蓄池可用面积约6230m2，结合施工情况，调蓄池最大蓄水量1.67万m3，调蓄片区现状污水和雨季合流水，经处理后达标补充河道生态用水，降低雨季合流水溢流频次，削减入河污染负荷。

处理站规模根据旱天实测平均污水量2000m3/d设计，同时考虑1.7时变化系数，则最高时处理量约为140m3/h，即3360m3/d。由于雨天进水浓度较低，调整处理模式和出水水质要求，增加处理规模至350m3/h，即8400m3/d。

3.3.2 设计水质

项目处理站旱季设计进、出水水质见表1所示。

表1 处理站旱季设计进、出水水质表

3.3.3 处理工艺及流程

项目处理站为临时应急工程，污水处理工艺应充分考虑进水水质、水量情况，从目标可达性、运行稳定性、管理方便性和投资经济性等方面综合考虑。考虑项目临时性，各处理单元应尽量采用一体化成套设备，待片区改造可搬至其他项目继续使用。本工程处理工艺采用抗冲击能力强、运行稳定、运行管理简单的“速分生化处理技术”+“孢子转移技术”核心处理工艺。

（1）速分生物处理技术

速分生物处理技术（BSSF）是将流体力学中的“流离”原理与微生物固定化的O/A生物膜技术相结合，利用特殊的“固-液-气”三相运动，使污水中的悬浮固体颗粒聚集在速分生化球外部，在沿速分生化池水流方向形成完整生物链，反复进行“好氧-厌氧-好氧”的耦合生物处理过程。将通用污水生物处理过程中单一生物环境创新为多变的生物环境，在提高污水处理效率的同时也实现了污泥原位减量。

BSSF技术具有抗冲击负荷能力强、处理效果稳定、污泥产量低及维护简单等优点，适用于村、城镇污水处理厂及微污染型沟渠、湖泊水体的综合治理等。现已成功应用于2008年北京奥林匹克森林公园等重点项目，在北京、上海、河北、山东、海南等各地已有多个成功项目。

（2）孢子转移技术

依靠细微纳米级孢子与废水中的疏水基悬浮物，形成水-气-固三相混合物，这种三相混合物具有表观密度小于水的特性，依靠物理特性上浮到水面，最终通过刮渣机自动刮除，从而实现水体净化的目的。核心优势在于可实现水体双效处理，净化水质的同时，实现水体溶解氧大幅提高（出水DO接近饱和值），特别适用于微污染水体除磷及河湖或景观水体复氧与除磷降藻等。

结合旱季、雨季进水水质差异和出水水质不同要求，处理站处理工艺分旱季、雨季运行模式，工艺流程见图2和图3。

图2 旱季运行模式工艺流程

图3 旱季运行模式工艺流程

3.3.4 处理单元

调蓄池可用占地面积约6230m2，据地勘资料显示，地下水位为现状地坪以下2.6m，为节省投资，调蓄池按3.5m挖深设计，有效水深为3m。池梗宽度为3～5m，池梗采用开挖后的原粘土夯实回填，边坡为1：1.5，池中设置采用0.4m厚砌砖隔离带。调蓄池设置沉淀、折流、混凝、储水区。

污水处理站处理单元包括速分生物处理装置、孢子转移一体机、斜板沉淀池、孢子转移一体机、及配套污泥处理和鼓风机房、配电间等。由于项目为应急工程，工期较紧，考虑使用年限，处理设施均采用一体化设备。

3.3.5 投资概算及运行成本

本项目工程内容包括沟恢复、疏通、截污和调蓄处理工程，投资概算直接工程费约4000万元。污水处理站运行成本主要包括电费、水费、药剂费和人工费等。经测算，处理站单位运行成本1.315元/m3。

4 运行情况

项目于2019年底建成投入运行， 2020年除停电停运4d外，其余均正常运行，出水达标率100%。其中运行旱季模式235d，运行雨季模式126d，共计处理水量2047257m3，削减TP4.62t，氨氮48.75t,COD174.76t，实际运行数据分析见表2。

表2 2020年进出水质、水量运行分析表

5 工程效益分析

5.1 环境效益

根据2020年实际运行数据显示，本项目年处理水量达204.73万t，年削减入河污染负荷COD174.76t，TP4.62t，NH3-N47.75t，本项目对于片区污染物削减，改善水质起到十分重要的作用。

5.2 经济效益

本项目是促进排污权交易发展和减少生态补偿费的重要试点项目，项目的实施可改善片区生活、生态环境，对当地政府带来极大的经济效益和社会效益。

根据《昆明市滇池流域河道生态补偿办法》（试行），考核断面生态补偿金计算方法及标准为单个指标补偿金=断面水量×（断面水质监测值－断面水质考核标准值）×水质超标系数×补偿标准。水质超标系数=断面水质监测值÷断面水质考核标准值。

补偿标准为化学需氧量2万元/t，氨氮15万元/t，总磷200万元/t，考核断面补偿金为3个指标计算的补偿金之和。

海河现状水生态环境脆弱，入河污染负荷无法通过河道水体自净，入河污染物将逐步累计，造成河道水质污染超标。若本工程不实施，将严重增加海河入湖污染负荷，根据上述计算方法，不考虑水质超标系数，初略计算可减少生态补偿金为COD削减量×2+氨氮削减量×15+总磷×200=174.76×2+48.75×15+4.62×200=2004.77万元/a。

减少的生态补偿金额相对项目建设投资和运营成本，本项目具有可观的经济效益。