基于可生物降解河道底泥原位修复结构体的河道水体综合治理技术体系、工艺流程及设计指标体系

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1、3 3基于可生物降解河道底泥原位修复结构体的河道水体综合治理技术体系、工艺流程及设计指标体系基于可生物降解河道底泥原位修复结构体的河道水体综合治理技术体系、工艺流程及设计指标体系1 范围本标准规定了可生物降解河道底泥原位修复结构体的定义，以及基于可生物降解河道底泥原位修复结构体的河道综合修复技术体系、工艺流程及设计指标体系等方面技术要求。本标准适用于受污染河道水体的综合治理及生态修复。2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB50420-2007城市绿地设计

2、规范CJ82-2012园林绿化工程施工及验收规范城市黑臭水体整治工作指南（住房和城乡建设部，2015 年 9 月 11 日）城市黑臭水体治理攻坚战实施方案（建城2018104 号）SLZ712-2014河湖生态环境需水计算规范3 术语和定义下列术语和定义适用于本标准。3.1可 生 物 降 解 河 道 底 泥 原 位 修 复 结 构 体本标准的可生物降解河道底泥原位修复结构体分为 2 种类型，即固定化微生物型河道底泥修复结构体和生境改良型河道底泥修复结构体。固定化微生物型河道底泥修复结构体以改性硅藻土为固定化载体，通过吸附法固定了高效有机质降解菌（Bacillus 芽孢杆菌属、Lactobaci

3、llus 乳酸杆菌属、Paracoccus 副球菌属、Pseudomonas Bacteroides 假单胞菌属）、光合细菌（Rhodopseudomonas palisutris 沼泽红假单胞菌）和脱氮除磷菌（Methylobacterium 甲基杆菌属、Nitrospira 硝化螺旋菌属、Bacillus 芽孢杆菌属、Lactobacillus 乳酸杆菌属、Paracoccus 副球菌属、Bifidobacterium 双歧杆菌属）；生境改良型河道底泥修复结构体由天然吸附剂、调理剂、沉降剂、生物促进剂等组成，主要通过改善底泥微生态环境条件，促进特定土著去污菌群生长，以达到削减底泥和水体污染

4、物的目的。3.2“ 超 微 分 离 +多 级 生 物 膜 ” 一 体 化 设 备本标准中“超微分离+多级生物膜”一体化设备是本单位自主开发的专利水处理设备（ZL201820722999.4、ZL201821596635.2），超微分离设备主要去除污水中的 TP、SS，提高溶解氧浓度；多级生物膜设备主要去除污水中的 CODCr、BOD5、NH3-N 等污染物，并提高污水的氧化还原电位，处理后的达标出水补入河道。3.3生 态 滤 槽本标准中生态滤槽是本单位自主开发的河道沿岸截污装置（ZL201620019636.5），通过生物膜和植物作用净化污水。3.4 微纳米曝气装置本标准所使用的微纳米曝气装置

5、通过固定安装在河床底部的钛金纳米曝气盘，产生纳米级气泡，释放到水体中，提高水体自净能力；产生气泡平均粒径在 200nm4m 之间，气泡含率84%90%，气泡平均上升速度 4mm/s8mm/s。3.5 生态基石拦水堰本标准所使用的生态基石栏水堰采用砾石和卵石在被污染的河道中人工垒筑坝体，然后在坝体上配置对水质有净化作用的植物，结合快速渗滤原理和人工湿地原理，对污水进行一定的净化，同时兼具跌水复氧的作用，具体参考 GB50420-2007 和 CJ82-2012 实施。4 43.6 土岸带本标准通过在河道岸边设置土岸带，作为水生植物种植区域，具体参考 GB50420-2007 和CJ82-2012

6、 实施。3.7 水生植物净化系统本标准所使用水生植物净化系统，选用低矮（30-60cm）、不影响行洪且具有水质净化功能的水生植物，种类以本土植物为主。4 技术体系4.1 技术组成参考城市黑臭水体整治工作指南（住房和城乡建设部，2015 年 9 月 11 日）和城市黑臭水体治理攻坚战实施方案（建城2018104 号）的治理原则和技术思路，本标准基于可生物降解河道底泥原位修复结构体构建的河道综合修复技术体系主要由“外源截污”、“底泥原位修复”、“生态修复”三大类技术组成。4.1.1 外源截污技术主要由“超微分离+多级生物膜”一体化设备和生态滤槽等技术组成。4.1.2 底泥原位修复技术主要由可生物降

7、解河道底泥原位修复结构体和微纳米曝气等技术组成。4.1.3 生态修复技术主要由水生植物净化系统和生态基石拦水坝等技术手段组成。5 工艺流程“外源截污”+“底泥原位修复”+“生态修复”技术体系的工艺流程如图 1 所示。集中式入河污水由“超微分离+多级生物膜”一体化设备收集出处理后进入河道，河道沿岸分散式排污口污水则通过生态滤槽进行截污和净化进入河道；河道内部通过定期投加可生物降解河道底泥原位修复结构体控制底泥污染释放，同时降解底泥和上覆水污染物；通过微纳米曝气装置和生态基石拦水坝的跌水作用提高河道水体溶解氧，提高河道好氧微生物对污染物净化效果；水生植物净化系统兼具水质净化和景观作用。图 1“外源

8、截污”+“底泥原位修复”+“生态修复”技术体系工艺流程6 设计指标体系6.1 外源截污设计6.1.1 “超微分离+多级生物膜”一体化设备6.1.1.1 生态需水量Q/440300 IEREC 003-20215 5参照 SLZ712-2014 采用生物需求法进行计算，即根据河道宽度、维持河道生态功能的水位及流速、河道换水周期进行计算。6.1.1.2 处理规模“超微分离+多级生物膜”一体化设备处理规模根据生态需水量制定，考虑一定富余量。6.1.1.3 设计水质指标根据项目总体目标，并考虑为下游河道预留一定的纳污容量，制定设计出水水质。以河道断面水质目标要求达到地表水环境质量标准（GB3838-2

9、002）类标准和不黑不臭为例，该设备的出水水质需优于城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）一级 A 标准，参考设计进出水指标如下：表 1“超微分离+多级生物膜”一体化设备参考设计进出水指标（单位：mg/L）项目项目CODCrBOD5SSNH3-NTP河道上游常规水质250.0150.0100.035.03.5出水水质（一级 A）50.010.010.05.00.5轻度黑臭/815/重度黑臭/15/6.1.1.4 工艺流程“超微分离+多级生物膜”一体化设备工艺流程如下：图 2“超微分离+多级生物膜”一体化设备工艺流程6.1.1.5 设备参考去除率“超微分离+多级生物膜”一体化设

10、备参考污染物去除率如下：表 2“超微分离+多级生物膜”一体化设备参考去除率（单位：mg/L）项目项目CODCrBOD5SSNH3-NTP进水水质250.0150.0100.035.03.5污染物去除率70.0%70.0%80.0%60.0%80.0%6.1.2 生态滤槽设计6.1.2.1 技术组成通过在河床两侧摊铺河沙及碎石，并局部覆土塑造土质滩地，用于种植耐洪水冲击、水质净化效率高的低矮状水生植物，雨季期间不易被洪水整体冲走。Q/440300 IEREC 003-20216 66.1.2.2 结构设计生态滤槽结构设计如下：图 3 生态滤槽平面图图 4 生态滤槽剖面图6.2 底泥原位修复设计6

11、.2.1 实施前工作开展固定化微生物型河道底泥修复结构体投撒前需进行水体杂物清理，并对底泥厚度有机质含量等进行检测。6.2.2 实施方式先投加固定化微生物型河道底泥修复结构体，30d后投加生境改良型河道底泥修复结构体，直接投撒到河道水面，2种结构体建议投加量为300g/m2。6.2.3 流速要求适用流速0.15m/s以下的河道水体，超过该流速可采用拦水坝等方式降低流速。6.2.3 微纳米曝气装置强化Q/440300 IEREC 003-20217 7为进一步强化底泥原位修复及恢复河道自净能力，同时确保非黑臭河道的溶解氧浓度（DO2mg/L），故采用微纳米曝气作为辅助手段，建议在每隔 500m布

12、置 1 套微纳米曝气装置，只将曝气头放置于河道内，位置可根据水质改善情况灵活移动。在丰水期间，运行 1h，停 2h，平均每天运行 8h。图 5 微纳米曝气装置结构图6.3 生态修复设计6.3.1 土岸带设置土岸带种植区域的垃圾和杂草须清除；利用沿岸现有的部分土岸做延展，并用已有土工布做围护，利用河岸开挖泥土优化土岸带造型，底层密实度大于 80%以上，以免因沉降，种植土厚度 25cm，后再进行绿化种植，具体设置方式如下图所示。图 6 土岸带种植土结构图Q/440300 IEREC 003-20218 86.3.2 水生植物选择与种植选用低矮（30-60cm）、不影响行洪且具有水质净化功能的水生植

13、物，种类以本土植物为主。综合行洪、水质稳定和景观需要，水生植物选择及种植方式如下表所示。表 3水生植物选择及种植方式序号植物名称种植密度（株/）1水生美人蕉162黄花菖蒲163花叶水葱164香蒲165西伯利亚166.4 生态基石拦水堰设置生态基石栏水堰以砌石或卵石堆砌而成，石块粒径50100mm，基本不影响河道的行洪功能。一方面可形成缓冲区，通过延长水力停留时间，促进水中泥沙及营养物质的沉降，同时利用大型水生植物、藻类等进一步吸收、吸附、拦截营养物质，从而降低污染物的含量；另外，堰断面为梯形布置，使水流呈瀑布跌落式的水流，同时生态基石拦水堰与自然环境很好的融合，具有良好的景观效果。结构参考如下

14、：图 7 生态基石拦水堰结构图6.5 水质目标可达性分析各工艺段的污染物去除效率预测分析详见下表。Q/440300 IEREC 003-20219 9表 4 各工艺段污染物去除效率分析表工艺项目工艺项目CODCr(mg/L)BOD5(mg/L)SS(mg/L)NH3-N(mg/L)TP(mg/L)进水水质250.00100100.0035.003.50超微分离去除率30%30%70%5%85%出水水质175.0070.0030.0033.250.53多级生物膜去除率80%90%70%90%20%出水水质35.007.009.003.330.42一级 A 标准50.001010.005.000.50底泥原位治理+生态修复去除率30%30%30%50%20%出水水质24.504.906.301.670.35地表类水4010/20.4另外，入河污水经过水质净化设施截污处理后的出水溶解氧能达到 2mg/L，同时在下游河段采用微纳米曝气装置为河道曝气增氧，保证河道平均溶解氧达到 2mg/L 以上。