探讨污水处理厂尾水污染河道治理的模式

　　概况

　　由于用地、投资和运行资金等因素的制约，现阶段我国大多数城镇污水处理厂选择在就近河道进行污水排放的情况非常普遍。即使污水处理厂排放的尾水达到一级A 标准，尾水中的污染物浓度仍明显高于地表水环境质量标准。伴随着我国污水处理厂建设力度的加大，尾水的排放量将会日益增大，更多的河流不可避免地成为接受尾水污染物的水体。如何治理遭受尾水污染的河流成为较为普遍的问题。经过近5 年连续的运行，苏州太仓市双凤污水处理厂尾水排放河道治理工程发挥了较好的减污作用，并保持可持续运行。我们将以此为例探讨尾水污染河道治理的模式，希望能为大家在治理尾水污染河道时提供借鉴。

　　污水受纳河道基本情况

　　双凤污水处理厂外有一条村级河道，在污水处理厂处成为断头状态，是污水处理厂尾水排放河道，尾水排放口的位置详见图 1。该村级河道在污水处理厂的河段不作为主要的排涝和泄洪通道，也没作通航的要求。该河道断面宽约 20 m，水深约 2 m，水流平缓。河道靠近污水处理厂的一岸为人工直立护岸，对岸为自然状况的自然岸坡，地形较为平缓。

　　由上图可以看出， 双凤污水处理厂尾水水质已经达到污水处理厂排放标准I级 A 要求，但超过地表水IV类水标准，尤其TN超标严重。尾水的水质特点为典型的低碳高氮污水，这意味着所选用的水质强化净化处理技术应具有较强的脱氮效率。

　　工程设计

　　由于污水处理厂处的河段没有具体的使用功能要求，因此可充分利用此断头浜实施污水处理厂尾水的强化净化工程，进一步削减尾水中的污染物。水质强化净化区采用的主要技术包括: “太阳能曝气 + 生物接触氧化 + 浮床”系统、湿地塘系统和生态护坡技术。

　　工程方案布置( 单位: m)

　　利用管道将污水处理厂的尾水引入断头浜的尽端，尾水依次流经“太阳能曝气 + 生物接触氧化 +浮床”系统、湿地塘系统，然后从人工坝顶溢流进入受纳河道。

　　1.解层式太阳能曝气系统

　　曝气系统主要提供生化反应过程中微生物所需的氧气，供氧的强度及均匀性对微生物净化污染物的效果有非常明显的影响。本设计采用上海欧保环境的SOLARAER解层式太阳能曝气系统，将该系统安装于断头浜适宜位置。

　　层式太阳能曝气系统原理

　　其工作原理是以太阳能作为设备运转的直接动力，设置独特的旋切提拉曝气叶轮，通过叶轮旋转提升作用，将底部缺氧水转移到水体表面与表层富氧水混合;表层富含水通过离心旋转横向水平扩散、纵向进入底层缺氧区。由此实现水体解层、增氧和纵横向循环交换三重功效，最大限度地将表层超饱和溶解氧水转移到水体底层，增加底层水体溶解氧，消除自然分层，提高水体自净能力。

　　2.生物接触氧化系统

　　为了保证尾水净化效果，借鉴污水生物膜处理工艺中净化效果较为稳定、应用较成熟的生物接触氧化法，将生物接触氧化法作为工艺主体。污染物去除的主要目标为有机物和TN，将生物膜区域分为硝化区和反硝化区。

　　在本设计中，生物接触氧化法的池容采用“氨氮负荷( Nf) ”进行设计，设计中取氨氮负荷 Nf为0. 05 kg / ( m3/ d) ，计算得到所需硝化区长度为 24 m。考虑到远期规划，并结合断头浜尺寸，取硝化区长度为 36 m。反硝化区长度按硝化区的 1 /3 计算，则长度为 12 m。

　　污水处理厂尾水是一种典型的低碳高氮污水，为了提高 TN 的去除效率，需补充反硝化碳源。根据笔者团队的研究成果，芦苇秆的分解能释放出大量的有机物，可显著提高脱氮效率。而且芦苇是岸边天然湿地中的主要物种，来源有保证，因此，本设计中采用芦苇秆作为有机碳源，添加量为 100 kg。将芦苇以帘状形式布置在从硝化区进入反硝化区的过水断面。

　　3.湿地塘

　　湿地塘所占水面面积大约为 300 m2。在湿地塘种植睡莲等浮叶植物，利用植物和微生物的作用去除水中的污染物，还可增加湿地塘景观生态效果。

　　4.浮床

　　按照一定的间隔，将浮床布置在生物接触氧化池水面以上 0. 5 m 水深的位置。这一方面通过植物根系和填料生物膜上的微生物作用对污染物进行降解，吸收水中 N、P，发挥浮床净化水质的作用，另一方面浮床上的水生植物也会产生一定的景观效果。

　　5.生态护坡

　　水质强化净化区所在河段的河岸为土壤基质，河岸上长满杂草和灌木。对河岸进行修整后，种植菖蒲、香蒲等当地水生植物。这些植物的主要作用是拦截面源污染，并改善河道的自然状态。

　　6.河道生态净化区

　　设计了 3 种原位生态修复的示范工程方案: 第一种是沉床式生态修复方式，即在水下打桩，在桩上安装沉床。可以从河岸向河中心将桩设计成一定的高度梯度，筛选不同类型的水生植物，从而，形成不同层次的景观效果。

　　第二种是浮床式生态修复方式，即在距离直立护岸 150 cm 地方的河底安装光滑的套管，套管上套浮床。由于河道水位有一定的波动性，浮床可以随水面上下浮动，因此产生一定的河道生态景观效果。

　　第三种也是浮床方式，但是浮床依靠锚或大石来固定。尾水受纳河道的另一侧为以芦苇为主的天然湿地。原有天然湿地的植物生长状况良好，但植物种类单一，且其中一些灌木产生杂乱无章的景观效果。对此块天然湿地，仅需进行简单修整，去除一些杂乱灌木，并补栽一些其他水生植物，以改善天然湿地生态系统植物的多样性。

　　工程实施效果

　　工程运行4 年多后，生物接触氧化系统的填料上附着了一层厚厚的褐色刚毛藻;湿地塘中零星漂浮几处睡莲; 河两岸的美人蕉及香蒲等大型水生植物生长茂盛，但比较杂乱;水面上没有看到浮床，据说因无人管理维护，浮床在几次大风后被吹得东倒西歪，所以被移除出河道。

　　太仓双凤污水处理厂排放尾水河道

　　( 2014-10-27 现状)

　　对系统沿程取水样进行水质检测，COD、TN 和 TP 的平均去除率分别达到 37. 1% 、27. 0% 和 10. 3% ，系统出水的 COD、TN 和 TP 平均质量浓度分别为 13. 30 mg / L、1. 10mg / L 和 0. 05 mg / L，各指标均稳定达到地表水环境质量标准的Ⅳ类水标准 。现场也观察到水质清澈，可以清晰地看到水面下生物接触氧化系统的填料，并能够看到鱼在填料的间隙中游动。

　　观点

　　在不影响河道原有防洪、排涝、灌溉、航运及生态等功能的前提下，如何利用河道本身和周边的条件进行水质净化，是一个比较复杂的问题。一方面，不能将河道作为一个污水处理设施来看待，因为会影响河道原有的社会功能和生态服务功能; 另一方面，不能无视被污染的河道丧失原有的社会功能、生态功能。如何巧妙利用原有条件，通过提高河道本身的净化能力，达到处理尾水、减少污染，又尽可能不影响河道原有功能，应该是治理尾水污染河道的要点。