城市新建區(qū)面源污染控制技術(shù)

城市新建區(qū)面源污染控制技術(shù)研究摘要：本文根根據(jù)桃花島新新建區(qū)該地區(qū)區(qū)面源污染產(chǎn)產(chǎn)生、運(yùn)移與與水體污染的的特點(diǎn)與規(guī)律律，將城市生生態(tài)學(xué)思想、理理論和方法運(yùn)運(yùn)用到城市面面源污染控制制中，通過組組合、改善和和開發(fā)一系列列同面源污染染研究和控制制相關(guān)的技術(shù)術(shù)和方法，形形成集成系統(tǒng)統(tǒng)技術(shù)，建成成了包括源，輸輸移和匯控制制技術(shù)的桃花花島面源污染染控制工程示示范，以它為為基礎(chǔ)，研究究該面源控制制技術(shù)的源，輸輸移和匯的運(yùn)運(yùn)行方式和處處理效果，分分析該面源污污染控制技術(shù)術(shù)的經(jīng)濟(jì)效益益，社會效益益和生態(tài)效益益，分析其應(yīng)應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞：面源，污污染控制，輸輸移，匯，塘塘，人工濕地地1前言城市面源污染實(shí)實(shí)際上是城市市面源污染物物的積累，降降雨徑流的產(chǎn)產(chǎn)生與污染物物的匯集，污污染物隨著徑徑流的輸移，污污染物隨著徑徑流進(jìn)入受納納水體產(chǎn)生污污染，雨后面面源污染物的的再積累這一一周而復(fù)始的的過程。城市市面源污染控控制，必須圍圍繞污染物的的積累、匯集集、輸移和污污染展開。目目前城市面源源污染的研究究，主要圍繞繞著城市雨水水徑流水質(zhì)、面面源污染特征征研究、城市市雨水徑流污污染負(fù)荷及相相關(guān)模型研究究和城市面源源染控制對策策研究進(jìn)行。前前兩者的研究究主要以車伍伍，汪慧貞、王王爾敏、方紅紅遠(yuǎn)等[1-100]人的研究成成果為代表，深深刻揭示了城城市面源污染染的主要規(guī)律律，為城市面面源污染控制制做好基礎(chǔ)。后后者的研究成成果來自各個個方面的學(xué)者者[1,2，11-144]，主要提出出控制城市面面源污染的對對策，使科學(xué)學(xué)研究應(yīng)用于于實(shí)踐，但是是，目前該方方面的研究可可操作性不強(qiáng)強(qiáng)，有些措施施、例如改變變城市下水管管道、增加綠綠地面積、提提高人的環(huán)保保意識等需要要很長的時間間或者很大的的資金來支持持，而目前城城市面源污染染使得城市水水環(huán)境迅速惡惡化，所以這這些措施遠(yuǎn)不不能滿足該方方面的要求。城城市面源污染染的控制，必必須有一個系系統(tǒng)的、可操操作性強(qiáng)的對對策措施。本研究以桃花島島新建區(qū)的示示范工程為基基礎(chǔ)，緊扣城城市面源污染染過程的各個個環(huán)節(jié)，立足足于對新建城城區(qū)面源污染染控制，在前前人研究的基基礎(chǔ)上，提出出一套系統(tǒng)的的控制武漢新新建區(qū)面源污污染的方法。2桃花島新建建區(qū)區(qū)域概況況桃花島地區(qū)位于于武漢漢陽區(qū)區(qū)中部郭琴路路與墨水湖之之間，東連漢漢橋路，南止止墨水湖，西西抵七里小區(qū)區(qū)與十里鋪小小區(qū)分界線，北北臨規(guī)劃的玫玫瑰園路。高高程在20～26m之間，地勢勢平坦，面積積約1.33kkm2，是武漢漢漢陽城區(qū)典型型的新建居民民住宅區(qū)。該該區(qū)域?qū)賮啛釤釒Т箨懠撅L(fēng)風(fēng)性（濕潤）氣氣候，常年雨雨量豐沛、熱熱量充足、雨雨熱同季、光光熱同季、冬冬冷夏熱、四四季分明，年年平均氣溫15.8℃～17.8℃，多年平均均降水量1284..50mmm，降水量年年內(nèi)分配很不不均勻，多集集中在6、7月份。該區(qū)域主要以居居民住宅的建建筑物為主，分分新居民區(qū)、老老居民區(qū)、小小區(qū)商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)點(diǎn)、機(jī)關(guān)、學(xué)學(xué)校、工廠等等。據(jù)2003年衛(wèi)星遙感感圖片和實(shí)際際現(xiàn)場調(diào)查可可知，區(qū)內(nèi)居居民建筑物接接近總面積的的40％，小區(qū)內(nèi)內(nèi)以硬化路面面和不透水建建筑居多，露露土面積小，此此外還有綠地地、沿湖的農(nóng)農(nóng)田菜地、水水塘等復(fù)雜的的土地利用類類型，如表1所示。隨著著城市新建區(qū)區(qū)建設(shè)的不斷斷推進(jìn)，老居居民區(qū)將被大大規(guī)模改造，沿沿湖的農(nóng)田、菜菜地和水塘將將被夷為濱湖湖岸邊綠化帶帶，構(gòu)成開敞敞式城市公園園。該地區(qū)地地層構(gòu)造主要要為粘性土類類，滲透性小小，屬極微透透水性土壤，徑徑流系數(shù)為0.8左右，所以以，該區(qū)地表表徑流大部分分通過不同類類型的下墊面面匯入地下管管網(wǎng)，新建居居民區(qū)和城市市主干道的地地下排水管網(wǎng)網(wǎng)為雨污分流流，但在排水水系統(tǒng)末端，污污水管和雨水水管是接在一一起的。

表1研究區(qū)土土地利用狀況況３

面源污染控控制的理論構(gòu)構(gòu)思與系統(tǒng)設(shè)設(shè)計(jì)3.1

面源污污染控制的理理論構(gòu)思城市面源污染是是一個污染物物的積累，隨隨徑流的匯集集與輸移，然然后進(jìn)入收納納水體發(fā)生污污染這一過程程的不斷循環(huán)環(huán)，這一循環(huán)環(huán)的發(fā)生，首首先是一個不不可抗拒的自自然過程，即即有降雨徑流流的產(chǎn)生，就就會發(fā)生面源源污染。所以以，面源污染染的控制實(shí)際際上是通過影影響循環(huán)中的的某一或者各各個環(huán)節(jié)而使使面源污染及及其危害減少少到最低。從污染物的匯集集與輸移來看看，降雨徑流流要造成污染染，雨水下水水管道的入口口及排水管的的入口是污染染徑流的必經(jīng)經(jīng)之路，所以以，倘若在降降雨徑流在進(jìn)進(jìn)入下水管道道之前把污染染徑流進(jìn)行凈凈化或者把污污染濃度比較較高的初期降降雨徑流進(jìn)行行攔截處理，則則能夠在很大大程度上降低低進(jìn)入收納水水體徑流中的的污染負(fù)荷。降雨徑流通過輸輸移管道后即即將進(jìn)入受納納水體，在徑徑流進(jìn)入收納納水體之前還還有機(jī)會進(jìn)行行處理。一般般來說，收納納水體大多數(shù)數(shù)為湖泊和河河流，在水體體的周圍總有有一些濕地和和塘池，倘若若在雨水進(jìn)入入收納水體之之前，利用自自然的或者人人工修建的塘塘池濕地進(jìn)行行處理，也能能在很大程度度上減小徑流流的污染負(fù)荷荷?？梢姡鞘忻嬖丛次廴究梢钥伎紤]從各個環(huán)環(huán)節(jié)進(jìn)行控制制，由于本項(xiàng)項(xiàng)目是基于工工程措施的城城市面源污染染控制，研究究主要圍繞著著面源污染的的產(chǎn)生，輸移移和匯集控制制進(jìn)行。3.2桃花島島新建區(qū)面源源污染控制示示范工程的系系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.2.1源源控制系統(tǒng)設(shè)設(shè)計(jì)桃花島源控制工工程技術(shù)的設(shè)設(shè)計(jì)，考慮到到該地區(qū)土壤壤包氣帶水埋埋深較淺的特特點(diǎn)，將工程程措施和生態(tài)態(tài)環(huán)境有機(jī)結(jié)結(jié)合，使雨水水、地表水、土土壤包氣帶水水構(gòu)成一個相相對封閉的循循環(huán)體系。這這一循環(huán)體系系包括滲濾技技術(shù)、凈化技技術(shù)、儲存技技術(shù)、回灌技技術(shù)、回用技技術(shù)，使雨水水在循環(huán)中，通通過工程措施施的一級沉淀淀處理和二級級生態(tài)處理得得到凈化，并并通過地下滲滲濾補(bǔ)充土壤壤包氣帶水。利利用這一系統(tǒng)統(tǒng)，通過地下下滲濾、植物物吸收、蒸發(fā)發(fā)蒸騰等作用用，實(shí)現(xiàn)徑流流污染零排放放，消除雨水水徑流污染對對城市環(huán)境的的壓力，系統(tǒng)統(tǒng)設(shè)計(jì)如圖1所示。3.2.2輸輸移控制與匯匯控制系統(tǒng)設(shè)設(shè)計(jì)地表徑流進(jìn)入污污水管道，便便進(jìn)入了輸移移系統(tǒng)，輸移移系統(tǒng)控制主主要是對地下下污水管道沿沿線采取一些些管理措施，本本文不重點(diǎn)敘敘述。本文主主要考慮通過過生態(tài)工程措措施來控制地地表徑流的初初期污染，主主要控制工程程有引水渠，儲儲存沉淀塘和和景觀塘，分分散點(diǎn)源收集集系統(tǒng)，水平平潛流人工濕濕地系統(tǒng)、復(fù)復(fù)合人工濕地地系統(tǒng)、動力力輸水系統(tǒng)（包包括泵房、管管理用房、輸輸水管道、電電力等）及景景觀一體化等等工程，系統(tǒng)統(tǒng)設(shè)計(jì)如圖2所示。4示范工程范例例研究4.1源頭控控制研究——以桃花島旺旺達(dá)花園小區(qū)區(qū)為例4.1.1工工程概況旺達(dá)花園源處理理工程位于該該小區(qū)33號樓與35號樓之間的的綠地中，整整個建設(shè)涉及及范圍約3000mm2，其中：涉涉及水泥路面面面積約600m2，綠地匯水水面積約2400mm2。源處理工工程所在的綠綠地基本為建建筑垃圾回填填，上覆表土土構(gòu)成，建筑筑垃圾從地表表向下埋深0.1米至2米。土壤包包氣帶水埋深深約1.2米。由于建建筑垃圾的影影響，土壤呈呈微堿性，土土壤包氣帶水水pH測定值為7-8，水平滲透透系數(shù)約3.0×110-7cmm/s。綠地自建建成后處于無無人管理狀態(tài)態(tài)，草坪已老老化，部分地地表裸露。但但該工程建成成后已經(jīng)全部部修整，覆蓋蓋率可達(dá)到100%?？刂乒こ坛谭植既鐖D3所示：根據(jù)該區(qū)的水文文計(jì)算，該區(qū)區(qū)總匯水流量量可達(dá)120.66m3/h；其中屋面面匯水量17.2mm3/h，小區(qū)路面面匯水量20.7mm3/h；綠地匯水水量82.7mm3/h。4.1.2效效果分析在2004年66月-10月暴雨期對對源控制工程程各系統(tǒng)運(yùn)行行監(jiān)測結(jié)果表表明（表2），屋面暴暴雨初期徑流流和地表徑流流經(jīng)過處理后后，其污染物物濃度都達(dá)到到和接近純雨雨水的濃度值值，主要污染染物SS的去除率大大于80％，CODMn的去除率一一般大于70％，CODcr的去除率約50-80％，總磷、總總氮的去除率率約40～60％，說明該該系統(tǒng)的處理理效果良好。在工程運(yùn)行上，本本系統(tǒng)運(yùn)行成成本為0.09元/m3。按照武漢漢市自來水水水價1.55元/m3,每1m3水可節(jié)約成成本1.46元。如果每2～3天澆灌一次次花草，每年年就可節(jié)約費(fèi)費(fèi)用約2000～3000元，運(yùn)行管管理費(fèi)用低廉廉，對減輕小小區(qū)物業(yè)管理理費(fèi)用的壓力力起到了很大大的作用。因此，該處理系系統(tǒng)的建設(shè)不不但能夠能控控制水污染，還還能夠促進(jìn)水水循環(huán)，改善善地下水環(huán)境境，對改善小小區(qū)居住休閑閑環(huán)境，提高高居民生態(tài)與與環(huán)保意識，提提升城市生態(tài)態(tài)小區(qū)地位和和知名度，促促進(jìn)城市旅游游等方面發(fā)揮揮積極的作用用。具有良好好的社會效益益和生態(tài)效益益。4.2輸移和和匯控制研究究——以桃花島控控制工程為例例4.2.1工工程概況桃花島輸移和匯匯控制工程示示范區(qū)位于沿沿墨水湖岸桃桃花島處從東東南向西北延延伸的一狹長長地帶，示范范區(qū)內(nèi)地形極極不規(guī)則，塘塘地相間，水水塘將陸地分分割成大小不不一、凸凹不不平、形狀各各異之勢，高高程在20～24m之間。如圖4所示，該地地區(qū)地層構(gòu)造造主要為粘性性土類，滲透透性小，表層層大部分為湖湖泥淤積形成成，少部分為為垃圾（主要要是建筑垃圾圾）填筑，上上覆表土，地地勢由西北向向東南逐步抬抬高，高程差差約4m左右。輸移移末端排水干干管為雙排，直直徑各為1.5m。排放方式式為雨污合流流，平時排放放生活污水。4.2.2

效效果分析4.2.2.11塘系統(tǒng)效果果分析在輸移和匯控制制當(dāng)中，污水水經(jīng)過引水渠渠進(jìn)入沉淀塘塘，凈化塘等等（暫稱為多多處理塘）多多個水塘進(jìn)行行初步處理后后，再進(jìn)入景景觀塘進(jìn)行進(jìn)進(jìn)一步的凈化化。城市下水管網(wǎng)初初期污染徑流流通過收集到到多級處理塘塘系統(tǒng)處理后后，可以看出出，不同濃度度的污水經(jīng)過過多處理塘自自然沉積和生生物吸附作用用，處理效果果較明顯，就就整個塘系統(tǒng)統(tǒng)來說，它對對污水中CODCr、TP、TN和SS的削減率可可分別達(dá)到67.44％，92.444%，89.866%和88.922%，均已達(dá)到到了預(yù)定的削削減技術(shù)設(shè)計(jì)計(jì)要求。4.2.2.22多塘——人工濕地系系統(tǒng)效果分析析將塘—水平潛流流人工濕地的的處理效果綜綜合分析，結(jié)結(jié)果見表3。由表可見見，塘—水平潛流人人工濕地對污污染物的平均均去除率分別別為：CODCrr70.77%、TP755.04%、TN644.61%、SS922.74%；塘—復(fù)合式人工工濕地的去除除率為：CODCrr75.118%、TP799.6%、TN888.78%、SS855.41%。塘—復(fù)合式人工工濕地對COD、TP、TN的去除率明明顯高于塘—水平潛流人人工濕地，尤尤其以氮最為為明顯，這主主要是由于塘塘—復(fù)合式人工工濕地更有利利于對氮的硝硝化和反硝化化。4.2.3效效益分析根據(jù)水力計(jì)算，該該系統(tǒng)年處理理污水量約為為70萬m3，那么單噸噸運(yùn)營成本0.10元/m3，單噸折舊舊成本0.094元/m3，單噸運(yùn)行行成本應(yīng)為0.194元/m3?？梢?，應(yīng)應(yīng)用該系統(tǒng)處處理污水，比比其他的污水水處理廠每年年節(jié)約0.80元/m3×770萬m3=56萬元。輸移和匯控制工工程均采用生生態(tài)工程的方方法，建成后后兼作公共娛娛樂區(qū)、生態(tài)態(tài)公園，增加加了景觀的視視覺美感和觀觀賞價值，同同時給游人和和當(dāng)?shù)氐木用衩裉峁┝肆己煤玫男蓓瑘鏊?，改善了城城市人文景觀觀，提升了人人們的生活質(zhì)質(zhì)量。人工濕濕地作為永久久性植被無疑疑對改善環(huán)境境和提高環(huán)境境質(zhì)量有明顯顯的作用，它它增加了植被被覆蓋率，保保持了生物多多樣性，減少少了水土流失失，改善了生生態(tài)環(huán)境。5結(jié)語與展望望通過本項(xiàng)目的研研究，可以看看出，桃花島島示范工程中中源控制工程程在控制水污污染、調(diào)節(jié)徑徑流、促進(jìn)水水循環(huán)、改善善土壤包氣帶帶水環(huán)境、雨雨水資源化利利用等方面，具具有良好的社社會效益、經(jīng)經(jīng)濟(jì)效益和生生態(tài)效益。該該系統(tǒng)占用面面積小，并且且位于綠地下下面，工藝和和運(yùn)行簡單，效效益明顯，適適合于地下包包氣帶中土壤壤水豐富、常常年水位埋深深在1～3m范圍的城市市綠化廣場、道道路綠地花壇壇、城市居民民小區(qū)、企事事業(yè)單位辦公公區(qū)、學(xué)校及及醫(yī)院等，具具有廣闊的應(yīng)應(yīng)用前景。而而輸移和匯處處理系統(tǒng)是一一種組合式的的技術(shù)工程系系統(tǒng)，它能夠夠?qū)崿F(xiàn)對水的的凈化處理，就就大大減少維維持景觀運(yùn)行行和護(hù)理的費(fèi)費(fèi)用，這對于于水源缺乏的的地區(qū)的節(jié)水水造提供了一一種新思路，該該系統(tǒng)工程大大，組成復(fù)雜雜，處理效果果好，運(yùn)行成成本低，處理理量大，非常常適合于處理理城市雨污水水和工業(yè)廢水水，由于該系系統(tǒng)是利用濕濕地生態(tài)系統(tǒng)統(tǒng)自身的凈化化功能處理污污水的系統(tǒng)，該該系統(tǒng)適合于于建在生態(tài)條條件相對較好好的、水資源源比較豐富的的城市低洼空空地，小城鎮(zhèn)鎮(zhèn)的河湖岸邊邊。該系統(tǒng)處處