污水库水环境综合治理技术初探

姜亚敏 刘猛 闫大鹏 侯晓明 蔡明

(黄河勘测规划设计有限公司，河南郑州 450003)

1 工业污水库的现状

长期以来一些企业利用气候适宜、地价低廉、地形便利等优势，选择采用简单而有效的方法——塘系统和土地处理系统处理、处置生产和生活污水。这一方法投资省，基本无需维护费用，但占地面积较大，停留时间很长，长期运行往往形成规模很大的污水库。如新疆的许多石油化工企业依靠天然的地形优势，利用天然洼地、山谷、荒地和存在天然防渗层的区域建设污水库［1］，再如天津汉沽污水库1976年4月正式建成使用，占地面积298万m2，蓄水量560万m3，平均水深2 m，接纳沽城区和天津经济技术开发区化学工业区的全部生活污水和工业废水［2，3］。

污水库长期运行造成的典型不良后果包括:1)影响周边生态环境;2)污染地下水;3)危害农业和渔业生产;4)污水库溃坝对周边环境的影响。长期以来这些问题已逐渐成为制约经济社会发展的瓶颈。因此，对这些污水库的治理刻不容缓。

2 工业污水库水环境治理工程实例

本文所介绍该工程为典型的北方内陆干旱地区污水库的综合治理工程，所涉及污水库规模较大，环境条件复杂，对处理后周边的生态环境条件要求较高，对类似项目有一定参考价值。

2.1 背景

项目中的污水库位于内蒙古自治区某县，属温带内陆干旱半干旱大陆性气候区，常年降水少，蒸发量大，多年平均降水量为311.1 mm，多年平均蒸发量为2 120.1 mm(20 cm口径蒸发皿)。自20世纪60年代，该县开始在污水库区域排水，解决生产和生活污水的排放问题，日积月累，目前该污水库已形成较大的水体规模。该污水库被划分成10个污水池，使用情况见表1。

表1 污水库现状及使用情况

污水在该处的长期存储污染了周边地下水，影响周边生态环境，造成居民纷纷外迁。目前该区域地块计划用于建设湿地公园。因此，首先要解决污水库污水和污染底泥的处理和处置问题。

2.2 方案

2.2.1 市政污水处理方案

对市政污水池现状存水及市政污水处理厂排水分别进行监测分析，发现现状存水中除个别污水池存在pH，NH3-N，TN和BOD5超标外，普遍存在的超标项目主要有TP，CODCr和TDS。考虑到出水将主要用于湿地公园景观用水，因此设计出水水质指标主要参照《城市污水再生利用景观环境用水水质》，同时结合其他再生水利用标准，确定设计进、出水水质指标如表2所示。

表2 市政污水处理工程设计进水水质

本次处理工程的设计规模为3万m3/d。现状条件下，每天深度净化污水处理厂向污水库排放的1.5万m3排水和1.5万m3现状存水，将213万m3市政污水存水全部处理完，需要142 d。此后，每天可用于处理污水厂向污水库排放的1万m3～1.5万m3排水以及循环净化湿地公园存水1.5万m3～2万m3。对比多种工艺后，选择采用强化复合人工湿地工艺，该法将可处理效果与景观、环境效果有机结合。强化复合人工湿地污水处理系统由格栅井、提升泵、强化复合人工湿地等单元组成，工艺流程见图1。其核心处理单位为由一级生态种植池、一级碎石床、二级生态种植池、二级沸石床、三级生态种植池、三级沸石床等组成的潜流人工湿地系统。

图1 市政污水处理工艺流程

工程在靠近污水厂排水口的污水库原址上选址，该处位于联通进水和出水的通道，就近处理就近利用，节省输送距离，且无需另外征地，同时为湿地公园建设保留连续、大块的空间，便于景观设计中形成较大水面，提升景观品位。

2.2.2 工业污水处理方案

对工业污水池水质进行分析，发现普遍存在的超标项目主要有TP，CODCr和TDS，特别是TDS较高，这与以往印染、氯碱工业废水的排放和累积有关。同时，监测表明近年来污水池中的TDS浓度呈上升趋势。据此确定工业污水的设计进水水质如表3所示。同时，参照市政污水池的设计出水水质作为基本的出水水质要求。

表3 工业污水处理工程设计进水水质

针对主要污染指标TDS，对比了反渗透法和蒸发法两种处理方案，两者均能实现处理目标，但反渗透法投资大、成本高、出水水质远高于设计水质目标;而蒸发法则顺势而为，有效利用自然条件，投资小、处理成本低、与周边景观协调性好，且工程善后工作简单。通过比选本工程选择自然蒸发的方法处理现存工业污水。

工业污水蒸发池拟选在一直存放工业污水，且污染较为严重的两个池子。为避免蒸发期间污染地下水，考虑对蒸发池进行全面防渗。对比防渗效果差别不大的土工膜防渗和膨润土防水毯两种方案，选择采用土工膜防渗，因土工膜防渗投资相对较低，接缝采用焊接处理更容易保证防渗效果。在蒸发期内，应做好安全防护工作，在蒸发池周围设立围栏，树立警示标牌。

2.2.3 污泥处理、处置方案

在对底泥污染物的监测中，发现底泥中有机质、腐殖质(黑色)等物质存在明显的累积现象，且因水文条件、沉积作用和使用情况的不同，每个池子所累积的有机质深度不同，如不进行清除，必将对湿地公园造成内源污染。因此，根据对每个池子分析和对现场所采集柱状底泥样品的观察，分别确定各池的清淤深度为0.2 m，0.4 m 和0.6 m。

在河湖底泥中，不同深度的底泥因其成因和所处位置的不同而表现出不同性状。通常，表层底泥主要由动、植物残体以及掉落其中的各类垃圾的发酵产物组成，其化学成分以腐殖质为主，其物理性状表现出含水率高(85%～99%)、恶臭等特点，其中较高的含水率以及水分的赋存方式使表层底泥很难通过自然干化的方式达到填埋要求。而下层底泥的组成则主要与所在地工程地质条件有关，通常含水率稍低(70%～85%)、污染物浓度略低。

根据上述特点，在污水库底泥清淤和处置中对不同来源、不同污染程度和不同物理化学性质的底泥分别进行干化处理。针对表层底泥难以自然干化的特点，结合对现场所采集的柱状底泥样品性状的观察，对表层0.2 m的底泥采用机械脱水的方法进行干化。对0.2 m～0.6 m含水率较低的底泥，结合当地常年干旱少雨、蒸发量远大于降雨量的气候特点，采用自然干化的方法进行脱水。干化后的底泥中，市政底泥用于景观填筑微地形，工业底泥进行卫生填埋。

3 结语

污水库的综合治理中，污水、污泥处理方案的合理选择和资金筹措、运营管理模式等都将直接影响最终的治理效果，需要设计和管理部门认真探索。

［1］杨跃辉.新疆石化企业废水贮用现状及存在的问题［J］.干旱环境监测，2009，23(1):25-30.

［2］薛文源.天津市汉沽区污水库改造工程［J］.中国给水排水，1993，9(5):25-28.

［3］付 震，廖先荣，王学欢.污水库底泥处理方法探讨［J］.海河水利，2009(5):77-78.