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城市内河水体生态修复工程
技
术
方
案
2 第三章 项目方案设计
3.1工作安排和主要内容
本项目的工作范围包括方案设计、施工图设计、各阶段设计工作程序、内容如下：
表3-1项目工作安排表
设计阶段 工作步骤 主要工作内容
方案设计 方案设计准备 确定设计基础参数
收集相关法律、规范和政府文件
收集相关环境资料(气象、水文、地质等)
收集湖泊周边主要工程项目的规划设计资料和图纸资料
提出勘察测量技术要求并进行相关工作
期间征询业主意见
方案设计 制定设计方案
设计方案汇报
完成方案设计
方案设计报批 设计审查、修改和报批 初步设计审查
文件修改
方案设计报批
3.2设计要求
方案设计的深度应满足《杭州市城市总体规划》(2001-2020)的要求，方案设计的目标是完成施工图设计前的准备工作，其工作内容和深度应明确工程规模、建设目的、分期建设及投资效益、设计原则和标准、工程设计总体评价、设计中存在问题、注意事项及建议。
3 根据要求方案设计文件包括设计说明书、图纸、主要工程量、主要材料及设备数量、工程概算。
表3-2项目设计文件
序号 工作成果名称 备注
1 方案设计说明书 按照《中华人民共和国水土保持法》、《杭州市城市总体规划》、《杭州市河道整治综合规划》、《杭州市城市水系规划》的要求。 2 初步设计概算书
3 初步设计主要材料及设备表
4 初步设计图纸
3.3设计基础
为了更具体的了解***的水质情况，我单位于2014年1月17日对***的水质进行了分区域取样分析，采样点设置为常规采样点2处和污水排放口2处，常规点为圣苑北街桥头和余杭塘路桥头，污水排放口检测点为萍水西街北侧和***箱涵西侧，其检测结果如下表：
表3-3***处理前水质
序号 项目 单位 圣苑北街 余杭塘路 萍水西街
污水口 ***箱涵
污水口
1 色 — 淡绿色 土黄色 灰白色 灰白色
2 臭 — 无异味 无异味 臭味 臭味
3 温度 ℃ 8.9 8.4 8.7 9.5
4 pH值 — 7.49 7.58 7.52 7.05
5 浊度 NTU 48.5 30.8 37.0 301
6 溶解氧 mg/L 3.25 6.45 0.27 0.3
7 CODMn mg/L 9.50 8.90 12.04 6.65
8 总氮 mg/L 5.32 4.68 5.61 21.71
4 9 总磷 mg/L 0.14 0.11 0.33 1.55
10 氨氮 mg/L 2.36 1.26 2.62 15.81
根据《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)，目前***整体的水质部分指标劣于V类，主要是氨氮、总氮超标。污水排放口输入的氨氮、总磷、总氮都较高，尤其是***箱涵西侧的污水排放口氨氮高达15.81mg/L，总氮高达21.71mg/L。
整条河外界污染影响较小，主要是原有水源中自带的氨氮和总磷稍微偏高，夏季高温时存在蓝藻爆发的可能性，目前的主要污染途径和污染物质分析如下：
1）外源污染
面源污染：***存在少量的分散点源和面源污染。
2）内源污染
***底泥污染较严重，在一定条件下可能发生污染物质的释放，由池底重新进入水体，导致局部出现蓝藻水华。
3.4设计目标
3.4.1 水体修复的必要性
（1）***水质改善的需要。有机污染物过多会造成溶解氧不足，厌氧分解产生的臭气和黑液造成水体发黑发臭。当水体中溶解氧含量不足时，会导致生成H2S、NH3、FeS等致黑致臭物质引起自然水体发生黑臭。水体中微小的悬浮颗粒能够吸附部分黑色的FeS，而部分沉积于水底的FeS沉积物还会被厌氧产生的气体或气泡托浮而重新进入水体，如果再加上腐殖质等其他因素的协同作用，就会使水体呈现黑色。
（2）***景观水体功能的要求。当湖水COD、氨氮及磷等污染物严重超标时，使水体富营养化，极易生长藻类，破坏水体的使用功能。如果不进行水质净化处理，就不能使湖水满足城市景观娱乐用水水质标准，更达不到杭州市所要求的地表水Ⅳ类标准。另外，有机物的厌氧产生的臭味以及藻类爆发所产生的颜色与恶臭都会给周边居民和校区带来嗅觉与视觉上的不愉快，从而导致对整个景观美好印象的降低。
3.4.2 水体水质净化指标
根据《杭州市内河水环境功能区划》，杭州市主干河道水质控制目标基本为Ⅳ类，一般河道水质控制目标基本为Ⅴ类。***虽然不属于主干河道，但是其位
5 于浙江大学紫荆港校区的特殊地理位置，理应将河水的水质控制目标提高到Ⅳ类以上。
近期目标：工程实施后半年（即至2014年10月份），在截污的基础上，通过生态治理工艺消除2处污水汇入口排入的污染物对河水水质造成的影响，整体水质达到Ⅴ类。
中期目标：工程运行半年后（即至2015年4月），河水透明，水体透明度达到50cm以上，沉水植物长势旺盛，水体感观明显提升。
远期目标：稳定运行期（即2015年5月起）河水整体水质指标常年可以达到Ⅳ类标准以上。
本项目pH、DO、COD、氨氮、总磷五项指标最终执行GB3838-2002《地表水环境质量标准》Ⅳ类以上标准。有关参数标准限值见下表：
表3-4地表水环境质量标准限值
（单位：除pH外其余mg/L）
指标 Ⅰ类 Ⅱ类 Ⅲ类 Ⅳ类 Ⅴ类
pH 6-9
DO≥ 饱和率90%(或7.5) 6 5 3 2
CODCr≤ 15 15 20 30 40
CODMn≤ 2 4 6 10 15
BOD5≤ 3 3 4 6 10
氨氮≤ 0.15 0.5 1.0 1.5 2.0
石油类≤ 0.05 0.05 0.05 0.5 1.0
总磷≤ 0.02 0.1 0.2 0.3 0.4
3.4.3 河流生态系统修复目标
6 在***水质得到改善的基础上，重点开展健康河道生态系统结构恢复和工程提升，基本实现河道生态系统的自我维持能力，生态系统结构完整，功能有明显提升，水质达到功能区划要求。
河流生态系统的修复目标的具体体现：（1）水质达到功能区划要求；(2)河道生物多样性得到显著提高，生态系统结构完整性较好；（3）河道实现自我维持的状态，生态服务功能基本恢复。
3.5河道生态修复技术介绍
处理方法 优点 缺点 投资成本 运行成本 操作难易程度
引水换水法 系统简单 耗水量大 低 高 一般
循环过滤法 原理简单，适用于小水域面积 对有机物、藻类的抑制和处理效果不大 高 高 一般
曝气充氧处理法 利用充氧提高水体自净能力，无二次污染 效果有限，不能从根本上解决水体富营养化问题 一般 一般 一般
化学投药法 见效快 治标不治本 低 一般 一般
水生生物处理法 利用生态学方法，营造自然优美的天然水景 设计及运行难度较大 一般 低 难
投加微生物法 利用微生物降解污染物 不能保证水质状况长期处于良好的状态 低 高 一般
MBR膜式对氮磷和有机物有技术要求较高、需要高 低 一般
7 目前河道生态修复工程上常见的方法包括：引水换水法、循环过滤法、曝气充氧处理法、化学投药法、水生生物处理法、投加微生物法、生物基法、生物接触氧化法等。每种方法各有优缺点，综合对比如下：
以下分别对部分工艺技术做详细介绍：
3.5.1 水生生态系统
水生生态系统中栖息着自养生物（藻类、水草等）、异养生物（各种无脊椎和脊椎动物）和分解者生物（各种微生物）群落。各种生物群落及其与水环境之间相互作用，维持着特定的物质循环与能量流动，构成了完整的生态单元，如图6所示。
图3-1 河流生态系统图
河流的生态修复工程主要是在现有的环境基础之上，根据生物种群关系、环境因子理论、生物群落演替理论，通过人工干预的手段（水生植物的种植、水生生物的投加、人工造流曝气、生物床），来丰富微观和宏观生态系统，提高水体的耐受性和稳定性，使水域具有持续自净能力、更强的抗外界干扰能力。
（1）水生植物部分 微生物富集驯养系统 很好的降解效果，出水水质好 对操作人员专业培训
8 在水体生态修复期间根据水域景观设计的要求，配置不同高度、不同形态的沉水植物、浮水植物和挺水植物，既有观赏价值，又丰富了水体中的生物种群，营造了物种丰富的生态系统，使之稳定性与抗干扰能力增强。这使水体具有自然风貌的景观的同时，还增强了人工水体的生物净化功能。特别是岸线景观和湖面倒影、水面植物进行独特的景观组织，形成了一幅幅优美的水面画卷。
只要对各种不同功能的水生植物进行悉心养护和管理，最大程度的发挥其功能性和观赏性，为整个水生生态系统的可持续以及河道水质的维持提供保障。
（2）水生动物部分
水体中放置适当的水生动物可以有效的去除水体中富余营养物质，如蚌类可以将水中悬浮的藻类及有机碎屑滤食，提高湖水的透明度。螺蛳主要摄食固着藻类，同时分泌促絮凝物质，使湖水中悬浮物质絮凝，促使水变清。滤食性鱼类，如鲢、鳙鱼等可以有效的去除水体中绿藻类物质使水体的透明度增加。
如果河道水域面积大，会成为许多有害昆虫如蚊、蝇的滋生场所，在水中投放鲫鱼，它可摄食蚊子的幼虫及其他昆虫的幼虫，避免了水域对周围环境造成的危害。鲫鱼对环境的适应能力很强，并且能耐低氧耐寒。
水生动物的选择原则：不会大量的繁殖，甚至失控；不会对水体形成强烈的搅动，甚至不影响其他的水体景观；水生动物与水生植物能形成合理的生物链循环。
由于目前水质较差，特别是溶氧过低，水生动物暂不放养，以后水质慢慢改善了，自身的河水生态链还不完善时，再根据实际需要适量接种水生动物。
3.5.2 微生物系统
微生物在整体地球生态系统中发挥着不可替代的作用，自然界中有着丰富的微生物资源，它们种类的多样性，使其在自然界物质循环和转化中起着巨大生物降解作用，是整个生物圈维持生态平衡不可缺少的重要组成部分。故要维护水环境生态，必须考虑到微生物在整体环境物质与能量循环中所起的作用。
下图为水体中含有氮磷的有机质在水生微生物作用下的转化过程：