河道水环境综合整治工程方案

xx街道xx水环境综合整治工程

初步设计方案

二0一七年六月

目录

一、项目概况 (1)

1.1地理位置 (1)

1.2自然条件 (2)

1.3河道现状 (2)

1.3.1河道基本情况及周边环境 (2)

1.3.2水质状况 (4)

1.3.3河道生物调查 (5)

二、方案设计 (6)

2.1 设计依据 (6)

2.2设计原则 (6)

2.3设计目标 (7)

2.3.1短期目标 (7)

2.3.2长期目标 (8)

2.4入河污染计算 (8)

2.4.1天然降雨污染分析 (8)

2.4.2地表径流污染分析 (8)

2.4.3污水、废水排放 (9)

2.4.4污染物输入总量和水质现状 (10)

2.5设计方案 (11)

2.5.1设计思路 (11)

2.5.2水生态系统功能 (13)

2.5.3工艺路线 (16)

三、主要技术设备简介 (17)

3.1生态滤床系统 (17)

3.1.1工作原理 (17)

3.1.2系统特征 (17)

3.2河口拦截带 (18)

3.3地表径流拦截带 (19)

3.4微生物调控 (26)

3.5沉水植物系统构建 (26)

3.5.1沉水植物群落建设 (27)

3.6水生动物调控 (31)

四、长效运行 (32)

4.1水面的日常性维护 (32)

4.2水体的专业性维护 (33)

4.2.1水质特征检测 (33)

4.2.2挺水植物养护要点 (33)

4.2.3浮叶植物养护要点 (34)

4.2.4沉水植物养护要点 (34)

4.2.5水生植物病虫害防治 (35)

4.2.6水生动物的维护 (36)

4.2.7立式纤维膜过滤设备维护及检修 ...................... 错误！未定义书签。

4.3 巡查方案 (37)

4.4阶段性成果分析 (37)

4.5水生态优化及调整 (38)

五、工程投资概算.................................................................... 错误！未定义书签。

一、项目概况

1.1地理位置

xx位于xx镇镇中心区域，东起xx路、西至xx河汇流，整个xx水体调自下游xx河水，水质受xx河道的影响较大。

图1.1-1xx位置图

图1.1-2xx工程范围图

1.2自然条件

xx市属北亚热带湿润区，受季风环流影响，形成的气候特点是：四季分明，气候温和，雨水充沛，日照充足，无霜期长。气温，1月平均气温在2.8℃左右；7月平均气温在28℃左右。全年无霜期220天左右。xx市区年平均降水量在1048毫米。雨季较长，主要集中在夏季。全年降水量大于蒸发量，属湿润地区。

xx市属北亚热带湿润区，受季风环流影响，形成的气候特点是：四季分明，气候温和，雨水充沛，日照充足，无霜期长。气温，1月平均气温在2.8℃左右；7月平均气温在28℃左右。全年无霜期220天左右。xx市区年平均降水量在1048毫米。雨季较长，主要集中在夏季。全年降水量大于蒸发量，属湿润地区。

xx市区日照时数2019.4小时。常见的气象灾害有台风、暴风、连阴雨、干旱、寒潮、冰雹和大风等。由于受太湖水体和宜南丘陵山区复杂地形等的影响，局部地区小气候条件多种多样，具有南北农业皆宜的特点，作物种类繁多。

1.3河道现状

1.3.1河道基本情况及周边环境

xx河道总长约700米，宽15-20米，水域面积约10500平方米。总水量约15000立方米。目前xx水质指标超标，主要污染源为雨水径流污染及外河污染，总体水质为劣Ⅴ类水体。

xx上游河道有少量油污积聚河面，在雨期和汛期有少量上游来水进入河道，给下游河道带来少量污染。

xx东端，有一个蓄水池，主要为上游河道来水，目前水体颜色呈黑褐色，透明度较低，有少量油花漂浮水面。

河道两岸居民沿河而居，建有大量码头，居民日常洗涤等都在河道两岸码头，造成河道水体的污染。

河道两岸的垃圾桶河岸距离较近，垃圾渗滤液通过地表径流直接流入河中，造成河道水体的污染。

河道下游有少量油花和水绵漂浮。

1.3.2水质状况

目前xx水体调自下游xx河水，水质受xx河道的影响较大。根据xx水利站提供的xx河与xx水质监测数据如表1.3.2-1和表1.3.2-2，主要超标的指标为氨氮和总磷。

表1.3.2-1xx河（XX桥断面）水质监测数据表

实验监测项目（单位：mg/L）《地表水环境监测时间

DO COD 氨氮总磷

质量标准》类别2016.07 4.2 17 0.47 0.24 Ⅳ类

2016.08 9.7 46 0.74 0.35 Ⅴ类

2016.09 10.1 30 0.47 0.1 Ⅱ类

2016.10 4.6 21 0.69 0.18 Ⅳ类

2016.11 5.4 20 0.77 0.2 Ⅲ类

2016.12 5.9 14 1.75 0.19 Ⅴ类

2017.01 4.1 23 2.06 0.13 Ⅴ类

2017.02 12.8 27 2.21 0.19 Ⅴ类

2017.03 11.3 26 6.66 0.86 劣Ⅴ类

2017.04 11.2 46 4.32 0.49 劣Ⅴ类

表1.3.2-2xx水质监测数据表

监测时间

实验监测项目（单位：mg/L）《地表水环境质

量标准》类别DO COD 氨氮总磷

2016.12 4.8 12.3 0.16 0.03 Ⅲ类

2017.01 7.7 16.3 0.43 0.03 Ⅲ类

2017.02 10.5 34 3.11 0.3 劣Ⅴ类

2017.03 7.2 13.8 0.67 0.06 Ⅲ类

2017.04 8.9 1.6 3.9 0.61 劣Ⅴ类

上游来水主要为雨期和汛期，水质较好，我司在2017年5月16日组织人员上游所取水样的监测数据如表1.3.2-3。

表1.3.2-3xx上游河道水质监测数据表

监测时间实验监测项目（单位：mg/L）《地表水环境质

量标准》类别氨氮总磷

2016.05 0.56 0.3 Ⅳ类根据xx水利站对xx河与xx的监测数据，结合我司对上游河道来水的监测数据，建议xx可以从水质较好的上游河道调水，改善xx水质指标。

1.3.3河道生物调查

xx河道早年进行过生态水环境的治理，自然块石驳岸结合统一的混凝土镂空快，种植水生植物，形成生态驳岸。河道上游岸边的滩涂处发现一些挺水植物，其他水域基本没有高等水生植物的生长。在河道岸边发现零星的沉水植物生长，但由于水质较差和底质的限制，导致沉水植物长势较差，以单株形式或单丛形式生长为主，生长量极少，无法形成规模，而且沉水植物的品种单一，目前只发现具有一定耐污性的水盾草。底栖动物对于底层水体改善起到关键性的作用，而在河道内暂未发现成规模底栖动物生长。

河道内现有少量不成规模的沉水植物，浮叶植物较为单一主要为皮叶莲。

二、方案设计

2.1 设计依据

1、《中华人民共和国环境保护法》，2015年1月

2、《中华人民共和国水污染防治法》，2008年6月

3、《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）

4、《环境工程手册》（水污染防治卷）

5、项目相关数据、图纸等原始资料

6、现场调研和分析获得的相关资料.

7、国家及地区颁发的其它有关设计规范

8、国务院关于《重点流域水污染防治规划（2011-2015年）》

2.2设计原则

以“水体原位生态处理方式”为主，构建“水生态自我净化系统”，辅以“生态工程前期强化措施”，实现水体生物自净并保持水质长期稳定。

1）因地制宜原则

在充分调研进水水源xx区的实际情况，如水下地形、驳岸形式、水源水质、土著植物种类等状况的基础上，利用现有的基底多样性，优化功能区分布，提升

河道水质净化效率。

2）生态建设原则

河道生态建设遵循水生生态系统演替规律，改善区域生态环境，营造水生动植物自身反馈和演替的生境条件。

3）低风险高效益原则

影响生态建设的不确定因素较多，由于生态系统复杂性，进行生态建设时会出现不可避免突发状况，尽可能全面分析可能存在的建设风险，并做好应急预案。在现有经济投入的基础上尽量达到低风险投入，高效益（生态效益、环境效益、社会效益）获得的目的。

4）美学原则

河道生态建设在充分考虑水质净化效果的基础上，兼顾美学特征，建设具有美学效果的生态河道，将水质净化与景观美化有机统一，营造人水和谐的生态空间。

2.3设计目标

2.3.1短期目标

由于河道两端净化路径短，受调水水源xx河的水质影响较大，所以河道两端治理难度大，不确定性因素较多。水环境的生态治理相对较为漫长，xx治理目标，根据时间和区域的不同而制定不同的目标要求。以下水质的主要考核指标为：总磷、氨氮、COD Mn、DO及透明度等，水质考核标准以《国家地表水环境质量标准》GB3838-2002为考核依据。

1）完成施工6个月内，河道两端水体透明度达到60cm-80cm，主要水质指标达Ⅳ类及以上标准；河道中间区域水体透明度达到120cm，主要水质指标在80%的时间段内，达到Ⅳ类及以上标准；

2）完成施工2年内，两端河口处水体透明度达到80cm-100cm，主要水质指标稳定在Ⅲ类及以上标准；河道中间水体透明度达到130cm，主要水质指标稳定在Ⅲ类水标准；

3）整个水面景观效果好、水面清洁，重要景观节点景色季相变化丰富；水生态系统结构完整，具有相应的污染负荷削减能力，并能抵抗一定外源污染；人为污染及洪水、台风、寒潮等特殊因素导致的阶段性影响除外。

2.3.2长期目标

1）完成施工后，通过后期的长效运行，使河道水生态系统具有较强的抗逆性，具备长期、持久净化水质的能力；

2）保证水体长期呈现自然、生态的景观效果，水色清透，水面清洁；

3）水生植物空间布局合理，季节更替明显，形成稳定生态系统，无需人工干涉，自主消纳部分地表径流及初期雨水中的污染物；

4）河道水质长期稳定在《国家地表水环境质量标准》GB3838-2002Ⅲ-Ⅳ类水标准，整个区域的水体透明度保持在120cm 以上。

2.4入河污染计算

2.4.1天然降雨污染分析

=Q W A α降

A 为河道集雨面积1.05万m 2；Q 为年平均降雨量1048 mm ；α为雨水污染物浓度系数，雨水中可沉降物、总磷、总氮、氨氮以及高锰酸盐指数的浓度分别在9~245、0.038~0.480、2.83~6.80、0.11~5.30和0.70~30.00 mg/L ；除pH 和总氮浓度随降雨量增加变化趋势不是很明显外，其他物质的浓度随降雨量增大而逐渐减少；初期雨水中各物质的浓度（pH 除外）较高，在降雨量达8~15 mm 时物质浓度趋于稳定。河道年接受降雨总量为：1.1万m 3。降雨污染物总量见表。

表2.4.1-1年降雨污染物入河量 污染物

COD 氨氮 总氮 总磷 浓度（mg/L ）

18 2.1 3.56 0.18 入湖量（t/a ） 0.198 0.023

0.039 0.002

2.4.2地表径流污染分析

-3m =10Q C Q A ××

m Q 为降雨产生的路面水量，m 3/a ；

Q 为年平均降雨量1048 mm ；

A 为集水区地表面积，m 2；

C为集水区径流系数，径流系数按《环境影响评价技术导则—地表水环境》

（HJ/T2.3-93）中表15的推荐值。

硬化地面（道路路面、人工建筑物屋项等）的径流系数可取值0.80，其它绿化地面（草地、植被地表等）的径流系数可取0.18。

表3.1.2-1不同类型区域地表年径流量

地表类型地面面积（m2）径流系数地表年径流量（万m3/a）绿化用地30000 0.18 0.566

硬化地面120000 0.8 10.061

合计150000 —— 10.627

对于地表径流中水污染物浓度参数选取，可类比《面污染源管理与控制手册》，具体取值见下表。一般来说，面源污水大部分的污染物出现在降雨前15分钟初期的雨水中，假定降雨集中在一年中的150天，每天连续6小时的降雨，6小时降雨的前15分钟为初期降雨，计算得出一年中的初期降雨总径流量为0.443万

m3/a。

表2.4.2-1不同区域地表径流中水污染浓度参数单位：mg/L

污染源COD 总氮总磷

城市径流20-600 3-10 0.6

农田径流80 9 0.02-1.7 结合表4.1.2-1，计算项目所在区域的地表径流量，见下表。

表2.4.2-2项目区域地表径流中主要污染物排放负荷

地表类型初期雨水径流

量（万m3/a）

COD

（t/a）

NH3-N

（t/a）

TN

（t/a）

TP

（t/a）

城市径流0.354 1.062 0.017 0.035 0.002

农田径流0.088 0.070 0.006 0.008 0.001

合计0.443 1.132 0.023 0.043 0.003

2.4.3污水、废水排放

本项目位于xx市xx街道，在项目建设之前，其周边已有企业、村落分布，沿岸已建一条污水管集中收集居民污水，主要污染为周边居民码头日常洗用产生

的污染物直接排入河道中，污染源排污系数见表2.4.3-1。

表2.4.3-1污染源排污系数表

污水类型指标单位产生系数排放系数

生活污水COD

毫克/人?天

200-400 200-400 BOD520-30 20-30 氨氮15-20 15-20 总氮20-25 20-25 总磷10-15 10-15

根据现场调查，沿河码头约有12座，按照每天100人使用的污染物质来计算，则计算出项目水体纳入污染物的量见表2.4.3-2：

表2.4.3-2项目区域居民年污染物入河量

污染物COD BOD5氨氮总氮总磷入河量（kg/a）10.95 1.095 0.76 0.9125 0.5475

2.4.4污染物输入总量和水质现状

表3.2-1运行过程主要污染物输入总量（t/a）

污染源地表径流天然降雨生活污水合计

COD 1.132 0.198 0.011 1.341

NH3-N 0.023 0.023 0.001 0.047

TN 0.043 0.039 0.001 0.083

TP 0.003 0.002 0.001 0.006

总计 1.201 0.262 0.014 1.477

xx水体容量约15000m3，目前河道水体生态系统破坏严重，基本丧失了自净，进入河道内的污染物无法自我消解，加速水体富营养化进程，水体浑浊，水体透明度低，严重影响两岸居民的生产生活。

2.5设计方案

2.5.1设计思路

根据河道的功能规划、地形地貌、水深等实际情况，遵循水生态系统构建的基本原则，采取分区规划建设的思路，建立“强化处理—深度净化—稳态化”三位一体、“动静”结合的“水生态自我净化系统”水质净化系统。

采取相关的水生态工程措施使河道水域生态系统趋于平衡，实现水体生物自净并保持水质稳定，实现河道水体的生态服务功能，同时使河道水体维护达到低成本和长效可持续的目的。

图2.5.1-1整体技术平面示意图

将xx河道水环境治理工程分五个阶段进行水质净化：河口拦截—地表拦截—微生物—水下森林—水生动物调控。

1）河口拦截——xx水体调自外河，水质受外河影响较大，需在河口处设置拦截措施。处理措施，拟采取在xx西端蓄水池设置生态滤床，主植物为美人蕉、黄菖蒲等，对来水进行水质净化，去除一部分COD、氨氮等污染物。

2）地表拦截——两岸居民沿河建有大量码头，居民日常生活产生大量污染物排入河道，在不破坏居民现有习惯的基础上，保持原有码头，并种植紫根水葫设置生态拦截带，利用水葫芦强大根系来吸附水中氨氮及磷等污染物；河道两岸多为硬质地面，雨水通过地表径流直接进入河道，在河道岸边浅水区域设置挺水植物拦截带，拦截地表径流的部分污染物，再结景观需求构建景观节点。

3）微生物——目前河道水体溶解氧低，水体轻度富营养化，微生物可有效去除蓝藻，增加水体溶解氧，去除部分营养盐。

4）水下森林——河道中间水域为河道的核心区域，为水质净化的关键所在，结合竖向设计，在中间区域拟构建“水下森林”系统，全方位立体式的水质净化。

5）水生动物调控——目前水体中的藻类含量较高，甚至形成水华，选择性投放滤食性鱼类，消耗水体中的藻类，通过捕捞鱼类，带出部分营养物质。为了平衡河道的态系统，构建完整的食物链，需对“微小生物-底栖动物-底层鱼类-上层鱼类”等各个关节不同功能的水生动物进行调控。

2.5.2水生态系统功能

在水生生态系统中，水生植物是水体保持良性发育的关键生态类群，水生植物在水生态系统中处于初级生产者地位，它通过光合作用将太阳能转化为有机物，生产出大量的有机物质，为水生动物及人类提供直接或间接的食物，同时水生植物也是水生生态系统保持良性循环的关键，也是水生生物群落多样性的基础，因此完整的水生植物群落是维持水生生态系统结构和功能的关键因子。

水生高等植物对水环境的修复主要是通过自身的生长以及协助水体内的物理、化学、生物等作用而去除受污染水体中的营养物质，污水中的部分有机、无机物质以及含磷含氮污染物作为植物生长所需的养料被吸收，部分有毒物质被富集、转化、分解。高等水生植物的存在可以为真菌、细菌等微生物活动提供场所，并通过其发达的通气组织将O2输送到根际，抑制厌氧微生物生长，为好养微生物降解有机污染物提供良好的根际环境。

水生植物对水环境的净化功能主要表现为以下几个方面。

（1）对氮素营养、磷素营养等的吸收作用

高等水生植物分为挺水、漂浮、浮叶、沉水4种生态类型，它们对水体中的营养盐均有很好的吸收、净化能力。水生植物对营养物质的吸收有利于水体中

N、P等营养平衡，能有效地控制水体富营养化。水生植物主要通过根部吸收污染水体底质中的N、P等营养元素，同时具有光合功能的植物体也吸收来自水中的游离态N、P等营养元素。

大型水生植物生长过程中，需要从水层和底泥中吸收大量的N、P等营养物质，并同化为自身结构的组成物质(蛋白质和核酸等)，同化速率与大型水生植物的生长速度、水体营养物的质量浓度水平呈正相关。在合适的环境中，大型水生植物往往以营养繁殖的方式快速积累生物量，而N、P是植物大量需要的营养物质；并且相对藻类而言，大型水生植物的生命周期较长，N、P在其体内的储存也较稳定，因而对这些物质的固定能力非常强。当水生植物被运移出水生生态系统时，被吸收的营养物质随之从水体中输出，从而达到净化水体的作用，与此同时也可收获水生植物生物资源。

（2）对重金属离子的富集作用

研究表明：生境中的重金属含量与植物组织中的重金属含量成正相关，高等水生植物对重金属离子富集能力的一般顺序是：沉水植物>漂浮、浮叶植物>挺水植物（与水体接触面积成正相关），且大多数水生植物根部富集能力大于茎叶部分。实验证明浮萍、香蒲、水鳖、慈姑、芦苇等高等水生植物对重金属离子富集作用明显。

植物把重金属离子、农药和其他人工合成有机物等污染物物质富集、固定在体内或土壤中，减少水体中污染物量。而且植物不同部位的吸收能力也有所差别。例如，香蒲的吸收能力大小依次是根、地下茎、叶，并且按照一定的比例从生境中吸取重金属，以防止对某元素吸收过多而引起毒害。如Pb、Zn进入香蒲体内，主要积聚在皮层细胞中的细胞壁上，只有少量进入原生质，可见细胞壁对重金属有较高的亲和力。

（3）对有机污染物的净化作用

高等水生植物对有机污染物的净化作用主要通过三个途径，（1）植物本身可以吸收和富集某些小分子有机污染物；（2）通过其根际区电化学反应促进物质在其表面进行离子交换、螯合、吸附、沉淀等，不溶性胶体被根系黏附和吸附，凝集的菌胶团把悬浮性的有机物和新陈代谢产物沉降下来；（3）水生植物群落的存在，为更多的微生物和其他微型生物提供了附着基质和栖息场所，这些生物

本身作为水生生态系统的分解者，可以大幅度提高根际区有机胶体和悬浮物的分解和矿化速度，如有机磷降解、硝态氮的氨化等，从而提高植物体对N、P等营养素的吸收率；此外，水生植物的根系还能分泌促进嗜磷、嗜氮细菌生长的物质，从而间接提高对水环境的净化效率。

（4）对藻类的抑制作用

水生高等植物对藻类的抑制作用主要表现在两个方面：一是藻类数量急剧下降；二是藻类群落结构改变。水体中的大型水生植物和藻类生长在同一生态空间，二者在光照、营养盐等方面存在着激烈的生态竞争，互相影响，互相制约。水生植物和浮游藻类在营养物质和光能的利用上是竞争者，因水生植物一般个体较大、生命周期长，吸收和储存养分的能力强，能很好的抑制藻类生长。某些水生高等植物根系能分泌藻类生长抑制激素，达到抑制藻类生长的目的。另外，寄生在水生高等植物根系、叶面等处的小型食藻动物也对藻类的生长产生一定影响。

水域生态系统中，许多沉水植物如金鱼藻、苦草、微齿眼子菜、菹草和伊乐藻等，与藻类之间相互作用复杂，包括空间竞争、营养竞争，分泌化感物质和改变周围的水体环境等。

对沉水植物而言，挥发性物质特别是气味化合物的化感物质。沉水植物化感物质的产生受“水华”藻类的诱导，采用铜绿微囊藻代替普通的绿藻，沉水植物产生化感物质种类更多，活性更强。

（5）其他作用

挺水植物可通过对水流的阻力来减小风浪扰动，使悬浮物质沉降。在易受风浪涡流及底层鱼类扰动影响的浅水湖泊底层，沉水植物有利于形成一道屏障，使底泥中营养物质溶出速度明显受到抑制。水生植物还能通过植物残体的沉积将部分生物营养元素埋入沉积物中，使其脱离湖泊内的营养循环，进入地球化学循环过程。湖边以挺水植物为主的水路交错带，有利于对面源污染物的去除和沉淀等。总之，水生植物的存在，有利于形成一个良性的水生生态系统，并能在较长时间内保持水质的稳定。

2.5.3工艺路线

图2.5.3-1整体技术路线图

三、主要技术设备简介

3.1生态滤床系统

生态滤床系统，该系统利用上游蓄水池，整合生态浮床，生物填料和生物滤料，以及鼓风曝气设备协同高效净化受污染的江河湖库等地表水体。该生态滤床系统上部设置生态浮床栽植GPIT水生净水植物，中部设置碳纤维人工水草，底部铺设砾石过滤并辅以曝气设备，可以直接用于受污染的江河湖库等地表水体污泥，具备一定景观效果，应用范围广，且属于水体原位修复技术，对周边环境没任何二次污染，建设成本不高，运行维护费用低。

3.1.1工作原理

生态滤床系统是根据生化床及人工湿地原理建立的一种新型水质净化技术。在COD去除方面,生态滤床系统对COD平均去除率可达47.25%。即使原水COD 波动较大,人工强化生态滤床对COD的去除率仍能保持在25%以上，系统对TN 的去除效率为35%～50%。TN的去除主要依靠微生物的硝化和反硝化作用去除部分氮,对TP的去除效率为20%～50%。生态滤床系统在河流水体改善应用中处理效果明显。

生态滤床系统设置生态浮床栽植水生净水植物，本系统中主要以黄菖蒲和美人蕉为主，水生净水植物通过GPIT技术诱导调控，能够使作物的信息、能量、营养达到高水平新平衡并与环境、微生物实现和谐统一，在强氧化还原适应的一系列综合机制逐步形成、增强，并产生强大的根面效应，使作物能在活体上明显提高对真菌、细菌和病毒等多种病原菌活性抑制、耐受和高抗性，增强对水体中氨氮和总磷的吸收，从而达到净化水体的作用。

3.1.2系统特征

1）生态功能优化

在景观设计的基础上引入生态学、植物学、动物学理论，强化水生景观的生态服务功能，提升景观的内在核心价值。

2）生物多样性

根据实际需求不同，设计水生景观的生物多样性。

3）生态自净功能