蘇州河綜合治理工程水質(zhì)影響評(píng)價(jià)

蘇州河綜合治理工程水質(zhì)影響評(píng)價(jià)

1北新經(jīng)濟(jì)段北新大力/華文水水質(zhì)污染蘇州河（江蘇省下游河段，又稱吳松江河）是黃浦江最大的支流，也是太湖與黃浦江之間最重要的運(yùn)河之一。蘇州河全長(zhǎng)約125km,上海市境內(nèi)長(zhǎng)度為53.1km,上海市區(qū)內(nèi)河段長(zhǎng)17km。蘇州河上海市區(qū)內(nèi)河道屬于六級(jí)航道,河道寬度在40~60m,河口寬度約80m左右,河道平均水位2.5m左右,下游河道橋梁西藏路橋橋底標(biāo)高最低,為4.98m。蘇州河為中等強(qiáng)度感潮河流,潮型屬不正規(guī)半日潮,每天兩漲兩落,其潮界區(qū)在趙屯以上。隨著上海城市發(fā)展,工業(yè)興起,人口增長(zhǎng),兩岸工廠、農(nóng)業(yè)、生活廢水不加處理直排蘇州河,使蘇州河的水質(zhì)受到嚴(yán)重污染。監(jiān)測(cè)結(jié)果表明,上游白鶴斷面多項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)低于國(guó)家Ⅳ類地面水標(biāo)準(zhǔn),其中COD和TP未達(dá)到國(guó)家V類地面水標(biāo)準(zhǔn),上游來水水質(zhì)較差直接影響了下游水體環(huán)境容量。蘇州河北新涇下游水體污染嚴(yán)重,DO,COD,BOD,TP和TN等污染指標(biāo)均劣于國(guó)家V類地面水標(biāo)準(zhǔn),尤其是NH3-N和P的濃度處于嚴(yán)重污染水平。該河段的主要污染源是支流(包括木瀆港、新涇港、彭越浦、真如港)、沿岸工業(yè)企業(yè)廢水、合流泵站暴雨時(shí)排江以及河道上船舶、垃圾與糞便裝卸帶來的污染,隨著蘇州河綜合整治工程的開展,直排蘇州河及其支流的污染源被截留集中處理,支流與合流泵站成為蘇州河最主要的污染源。相對(duì)于水體的污染負(fù)荷,河道的水體含氧量和自凈能力差(平均DO<0.5mg/L),加上潮汐的影響,污染水體在河道內(nèi)往復(fù)回蕩,造成北新涇下游17km河段水體常年處于黑臭狀態(tài),北新涇至華漕6.8km河段水體時(shí)常處于黑臭狀態(tài)。蘇州河上海境內(nèi)示意圖見圖1。2to2/d的充氧能力河道曝氣復(fù)氧技術(shù)從60年代起被很多國(guó)家應(yīng)用于河道治理。美國(guó)為了改善進(jìn)入Chesapeake海灣的Hamewood運(yùn)河的水質(zhì),1989年在河口處安裝了曝氣設(shè)備。曝氣結(jié)果證明即使很小的曝氣裝置也能夠使底層水溫和溶解氧得到增加,并能夠增加河道生物量。德國(guó)Berlin河上的1994年運(yùn)行的曝氣復(fù)氧船,充氧能力5tO2/d,極大地保持了河流水體的水質(zhì)和凈化功能。英國(guó)泰晤士河1977年運(yùn)行的10tO2/d充氧能力和1985年運(yùn)行的30tO2/d充氧能力的曝氣復(fù)氧船,極大地改善了暴雨期間地面徑流、污水處理廠排水和混合污水溢流等沖擊負(fù)荷污染,大大提高了水體的溶解氧,同時(shí)河中魚類因缺氧而窒息死亡的現(xiàn)象也大大減少。國(guó)內(nèi)于1990年亞運(yùn)會(huì)期間,在北京清河一個(gè)長(zhǎng)約4km的河段中放置了8臺(tái)15馬力(1馬力=0.735kW)的曝氣設(shè)備進(jìn)行人工充氧。在8月26日到9月29日期間,基本消除了曝氣復(fù)氧段的臭味,BOD去除率約60%,曝氣區(qū)的DO從0上升到5~7mg/L,曝氣區(qū)鄰近區(qū)域的DO上升到4~5mg/L。國(guó)內(nèi)外的實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明在河道中進(jìn)行充氧不但能改善水體黑臭狀況,而且能使上層底泥中還原性物質(zhì)得到氧化或降解。曝氣在河底沉積物表層形成了一個(gè)以兼性菌為主的環(huán)境,并使沉積物表層具備了好氧菌群生長(zhǎng)刺激的潛能。從而能夠在較短的時(shí)間內(nèi)降低水體中有機(jī)污染物,提高水體溶解氧的濃度,增強(qiáng)水體的自凈作用,改善水環(huán)境。3根據(jù)蘇州河上海段的通氣復(fù)氧量計(jì)算3.1污染水的需氧量計(jì)算以蘇州河第三次綜合調(diào)水第二階段試驗(yàn)(1999年7月28日~8月28日)平衡期8月17日~21日各個(gè)斷面與各個(gè)主要支流實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)平均值為計(jì)算數(shù)據(jù)。由于缺乏一個(gè)經(jīng)過驗(yàn)證的蘇州河水質(zhì)模型,此處采用較簡(jiǎn)便的組合式推流反應(yīng)器計(jì)算模型進(jìn)行需氧量計(jì)算。假定各污染源只是在各反應(yīng)器首端集中進(jìn)入,各污染源入流水質(zhì)、水量恒定,各污染源進(jìn)入反應(yīng)器后立即同進(jìn)水均勻混合。水體的需氧量由式(1)估算:需氧量=BOD耗氧量+硝化耗氧量+底泥耗氧量-大氣復(fù)氧量(1)將蘇州河上海境內(nèi)53.1km河道分為10個(gè)不同長(zhǎng)度的計(jì)算河道,沿程各污染源的水質(zhì)水量采用1999年8月17日~21日第三次調(diào)水第二階段試驗(yàn)平衡期的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的平均值。計(jì)算結(jié)果顯示,為保證夏季水溫30℃時(shí)在蘇州河趙屯至北新涇河段(36km)與北新涇下游至河口河段(17km)分別保持≥4.0mg/L和≥2.0mg/L的溶解氧(無黑臭),總需氧量為22.3tO2/d,其中北新涇以下河段需氧量為16.5tO2/d。3.2非單次降水期3.2年月內(nèi),3座合流水泵對(duì)河流中的還原性物質(zhì)耗氧量分析北新涇以下共有37座市政泵站(其中合流泵站35座),在暴雨季節(jié)雨水混同合流管中的污水通過泵站直排蘇州河。泵站排水對(duì)水質(zhì)的影響表現(xiàn)在兩個(gè)方面,首先是增加水質(zhì)污染濃度,河水的COD指標(biāo)一般可增加10~20mg/L。其次是導(dǎo)致河水的黑臭,由于暴雨初期泵站排出的污水挾帶有大量的合流管底沉淀污泥,COD濃度基本在200mg/L以上,嚴(yán)重時(shí)達(dá)到500~1000mg/L,遠(yuǎn)高于平時(shí)合流管中的污水濃度。這種黑臭濃湯摻入河水后,使河水的溶解氧水平急劇下降,河水中混摻黑臭污水團(tuán),如果擴(kuò)散到整個(gè)斷面,河水就產(chǎn)生黑臭現(xiàn)象。根據(jù)蘇州河第三次調(diào)水第二階段試驗(yàn)降雨期間北新涇下游合流泵站排放水量、COD排放量以及排放水質(zhì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明:雨季時(shí)合流泵站對(duì)蘇州河下游的COD貢獻(xiàn)量最大為390t/d,平均COD為122t/d;雨季初期排江水水質(zhì)很差,COD高達(dá)400~500mg/L,隨著雨季的持續(xù),排放水的COD逐漸下降為110mg/L左右,見表1。由于排水量、降雨強(qiáng)度與COD排放量之間無較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系,因此選擇北新涇下游37座合流泵站的COD日排放總量作為參考。根據(jù)上海市環(huán)科院1998年對(duì)蘇州河武寧路橋斷面黑臭河水的耗氧特性研究,還原性物質(zhì)(黑臭物質(zhì))耗氧可占水體COD的15%~20%。以此推算,如以第三次蘇州河綜合調(diào)水第二階段試驗(yàn)期間合流泵站的COD最高日排入量為390t計(jì)算時(shí),還原性物質(zhì)的耗氧量可達(dá)58.5~78tO2/d。綜合考慮調(diào)水試驗(yàn)期間合流泵站的COD日均排放量、排放COD中還原性物質(zhì)耗氧所占的比例、可能承受的投資費(fèi)用與運(yùn)行費(fèi)用等因素,取合流泵站的COD排放量為200t/d,還原性物質(zhì)耗氧量占17.5%計(jì),37座泵站排放污水的需氧量為35tO2/d。3.3北新經(jīng)濟(jì)走廊下總需氧量蘇州河上海市區(qū)段53.1km河道需氧量包括無沖擊負(fù)荷時(shí)需氧量(22.3tO2/d)和北新涇下游37座泵站雨天沖擊負(fù)荷需氧量(35tO2/d),考慮稍留有余地,總需氧量約60tO2/d。4變壓吸附制氧河道曝氣復(fù)氧可以采用固定式充氧和移動(dòng)式充氧兩種形式。蘇州河北新涇下游河段,由于37座泵站直排江的影響,屬于突發(fā)性的沖擊負(fù)荷污染。采用移動(dòng)式充氧形式能夠靈活地針對(duì)污染河段進(jìn)行充氧,曝氣復(fù)氧船作為移動(dòng)式充氧的成熟形式,因其快速、方便、高效而在國(guó)外污染河道被成功地應(yīng)用。曝氣復(fù)氧船可根據(jù)蘇州河河道的DO水平與污染源排放的情況進(jìn)行充氧作業(yè),主要運(yùn)行區(qū)域?yàn)樘K州河北新涇至河口的17km河道上,根據(jù)需要亦可開往上游區(qū)域。曝氣復(fù)氧船的關(guān)鍵設(shè)備為變壓吸附制氧系統(tǒng)和混流增氧充氧系統(tǒng),前者將空氣現(xiàn)場(chǎng)制成純度90%~95%的氧氣,再通過后者將氧氣充分溶解到河道水體中。變壓吸附制氧(PressureSwingAdsorption,PSA)指常溫下壓縮空氣進(jìn)入沸石分子篩吸附床底部,分子篩吸附N2和極少量O2,大部分O2流至吸附床頂部作為產(chǎn)品,直至分子篩達(dá)到飽和?？諝獾奈椒蛛x主要為以下三個(gè)步驟:(1)凈化:環(huán)境空氣在進(jìn)入一個(gè)鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)(無油鼓風(fēng)機(jī))前將會(huì)被凈化以除去粉塵。(2)吸附:經(jīng)過預(yù)處理的空氣進(jìn)入裝有沸石分子篩的吸附塔。沸石分子篩在去除空氣中的水分和二氧化碳后,吸附氮?dú)?剩下的氧氣從吸附塔中流出。該吸附過程將在沸石分子篩的吸附能力飽和前停止。(3)解吸:解吸飽和的沸石分子篩通過減壓達(dá)到再生的目的(即釋放被吸附氣體,包括水分、二氧化碳和氮?dú)?。這個(gè)步驟通過一個(gè)簡(jiǎn)單的壓力釋放系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn),廢氣自動(dòng)放空。整套PSA裝置包括空壓機(jī)、空氣預(yù)處理系統(tǒng)、分子篩吸附塔、緩沖罐和冷卻系統(tǒng)等單元(如圖2)。混流增氧充氧系統(tǒng)包括水泵、文丘里管混流裝置、噴嘴以及有關(guān)的控制和監(jiān)測(cè)裝置。河水經(jīng)泵抽吸,加壓后的水強(qiáng)迫通過文丘里管,氧氣則在此時(shí)注入,通過混流裝置強(qiáng)烈的紊流混合作用,將氣態(tài)氧充分溶解到水中,富氧以后的河水,再經(jīng)過特別設(shè)計(jì)的曝氣噴嘴注回到河水中,以使其完全分布均勻。蘇州河綜合整治提出了2010年遠(yuǎn)期目標(biāo):實(shí)現(xiàn)蘇州河與黃浦江、蘇州河干流與支流水質(zhì)同步改善,基本實(shí)現(xiàn)水系環(huán)境生態(tài)功能,市區(qū)段中有魚。要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),蘇州河曝氣復(fù)氧工程還應(yīng)該采用移動(dòng)式充氧和固定式充氧形式相結(jié)合的充氧方式,以保證全河道溶解氧水平≥4.0mg/L。固定式充氧站的優(yōu)點(diǎn)是單位充氧量的建設(shè)成本和運(yùn)行成本較低,適合于諸如蘇州河支流等固定污染源。在蘇州河干流上海境內(nèi)53.1km河道水域,充分考慮支流對(duì)蘇州河的污染貢獻(xiàn),合理確定固定充氧站的充氧量、站點(diǎn)個(gè)數(shù)和位置,進(jìn)行河道充氧。5統(tǒng)一調(diào)度系統(tǒng)