湖再生水补水与水质改善示范工程项目建议书

1、再生水补水与水质改善示范工程（项目建议书）2015年4月目 录1总论31.1工程提要31.2编制依据31.3主要结论42工程建设背景、必要性和目标52.1工程建设背景52.2工程建设的必要性52.3工程建设目标63 湖主要水环境问题及污染负荷分析83.1 湖主要水环境问题83.2污染负荷分析84工程建设方案134.1工程建设地点134.2工程建设思路144.3工程总体方案145投资估算及运行费用255.1投资估算255.2运行费用256效益分析266.1环境效益266.2社会效益266.3经济效益277结论与建议287.1结论287.2建议281 总论1.1 工程提要投资费用: 工程总投资91

2、3.9万元预期目标：通过工程的实施，示范区域内 湖水体溶解氧浓度不低于3mg/L、透明度不低于0.5m，湿生植物覆盖度不低于20%、挺水植物不少于12种、沉水植物不少于3种。1.2 编制依据1.2.1 法律法规（1） 中华人民共和国环境保护法（1989年12月通过）（2） 中华人民共和国水法（2002年修订）（3） 中华人民共和国水土保持法（1991年6月）（4） 中华人民共和国水污染防治法（2008年2月修订）（5） 中华人民共和国水污染防治法实施细则（2000年）（6） 全国生态环境保护纲要（国发200238号）（7） 云南省地表水水环境功能区划（复审）（2002年）（8） 滇池保护条例（

3、2002年修订）1.2.2 标准规范（1） 地表水环境质量标准（GB3838-2002）（2） 城市污水再生利用 景观环境用水水质（GB/T 18921-2002）（3） 污水再生利用工程设计规范（GB/T 50335-2002）（4） 水域纳污能力计算规程（SL 348-2006）（5） 给水排水设计手册第2册建筑给水排水（第二版）（6） 室外排水设计规范（GB50014-2006）（7） 给水排水工程管道结构设计规范（GB503322002）（8） 云南省地方标准用水定额（DB53/T168-2006）等相关标准和设计规范。1.2.3 其他相关资料（1） 水环境治理工程实施方案（2） 水质

4、监测数据（由 某市滇池水务公司监测提供）（3） 公园1:500地形图（由 某市测绘管理中心提供）（4） 公园水生植物种植情况（由 某市 湖公园管理处提供）（5） 现场调研资料1.3 主要结论通过工程的实施，示范工程水域达到水体溶解氧浓度不低于3mg/L、透明度不低于0.5m的考核指标。通过水生生态系统建设，恢复多种水生生境，湿生植物覆盖度不低于20%、挺水植物不少于12种、沉水植物不少于3种。2 工程建设背景、必要性和目标2.1 工程建设背景随着城市湖泊水环境问题的逐渐显现，湖水质问题也日益突出。 为较封闭湖泊，补水主要来自 某市第四污水处理厂尾水，尽管达到一级A的排放标准,但是仍无法满足景观

5、水体要求。而且，季节性的红嘴鸥聚集带入大量排泄物，导致水环境进一步恶化。目前水质为劣五类，水体富营养化严重，部分水域周期性爆发蓝藻。水体水质现状已严重影响水环境和水体景观恢复，也对 某市“双创”工作产生了负面影响，迫切需要开展 湖再生水补水与水质改善综合治理工作。同时， 湖再生水补水与水质改善示范工程也是国家十二五水专项 某市老运粮河水环境改善关键技术研究与工程示范课题的子课题内容之一。2.2 工程建设的必要性2.2.1 以再生水为水源的景观水体维护工程的重要示范以再生水为水源的景观水体补水模式将是成为缺水城市景观水体补给的主要模式，然而，再生水补给景观水体面临着水体环境恶化、富营养化加重、水

6、体景观效果下降等诸多风险。因此，对于再生水为水源的景观水体补水湖体的景观水质保障技术工程对于解决目前缺水城市景观水体补给的水质保障具有重要意义，同时也为类似湖体开辟一条新的治理之路。2.2.2 湖水体景观改善的迫切需要 湖公园为 某市民提供了良好的休闲娱乐场所，增强 湖的景观效应，能成功拉动区域内休闲旅游型经济增长的潜力。 湖公园在 某市民日常休闲生活中有着不可替代的位置。目前， 湖水质现状及变化趋势不容乐观，已无法达到景观水体的正常标准，局部季节性暴发水体富营养化呈加重趋势。在每年水质监测中，都会发现水体pH值升高，透明度下降，且水体呈黄褐色并伴有异味，藻类大量繁殖，对城市居民的休闲娱乐造成

7、一定影响。2.2.3 提升 某人居环境，促进社会、经济与环境协调发展的需要为了保证市区居民的休闲娱乐需要，必须采取切实有效的措施，对 湖的景观水体水质进行保护，预防富营养化等水质恶化事件的发生。 湖作为 某市最重要的景观水体，其水源也是再生水补给；但是再生水补给后 湖景观水体环境问题日益突出，景观效果不断恶化，亟需采取措施对 湖的水环境进行综合治理，改善 湖景观水体环境，也提升人居环境，促进社会、经济与环境的协调发展。2.3 工程建设目标以改善 湖水质，达到示范工程考核指标为目标， 通过以再生水为补充水源的景观水体维护综合解决方案研究，形成以优化 湖水体循环流动、降低入湖污染物负荷、抑制藻类生

8、长、保障水质为核心，开展 湖补水、水质净化以及生态净化恢复为主体的 湖再生水补给与水质保障示范工程体系。同时通过示范工程的实施，筛选出一整套以再生水为补充水源的城市景观湖体的水质净化集成技术，为同类型湖泊水质净化提供示范。通过 湖再生水补给与水质保障示范工程的实施，使示范区域内 湖水质得到改善，水生生境得到恢复，构建完善的 湖水生态景观，湿生植物覆盖度不低于20%、挺水植物不少于12种、沉水植物不少于3种。3 湖主要水环境问题及污染负荷分析3.1 湖主要水环境问题（1）水体循环周期长，流动性差目前 湖水体换水周期长（约44d）、水体连通性差、水体流速低，不利于水质稳定。发生水华的主要区域在湖心

9、岛周围的死水区，以及在入水口与排水口连通区域的盲区。（2）SS和藻类是影响 湖透明度的主要因素通过不同时期对 湖水质的监测和对影响水体透明度因子的分析，发现 湖水体透明度与SS、叶绿素a、TP呈现非常显著负相关（P0.01）；与TN相关性不显著（P0.05）。这表明影响 湖水体透明度的主要因素为藻类、SS、TP。（3）水生态系统脆弱，亟需恢复健康的水生态系统 湖水体中各类物种较少，现有生物之间没有形成有序的食物链关系，生物群落结构与分布不合理，每一种物种之间的生态位有错位与重位现象，物种之间缺乏协调联系，水体内的水生生态系统脆弱；水体景观单调，与 湖曾经的优美景观和承载的丰富历史文化应有的景观

10、不相称。3.2 污染负荷分析经过调查，目前 湖水体接受的污染物主要来自于地表雨水径流、冬季红嘴鸥的粪便和湖体底泥的内源释放，另外再生水做为一种相对高浓度补水水源，自身的负荷也算一部分。1）地表雨水径流： 湖每年由地表雨水径流带来的入湖污染负荷为COD 1.71t 、TP 0.03t、TN 0.58t、NH3-N 0.56t、SS 17.85t。2）红嘴鸥粪便： 湖公园是红嘴鸥的主要投食点，过多投放的饲料和红嘴鸥粪便成为 湖水体的主要污染源之一。海鸥粪便中氮、磷等营养元素含量较高，因此当大量红嘴鸥粪便进入湖泊水体中，会对湖泊水质及营养物含量发生很大改变。根据2013年12月22日的 某红嘴鸥同步

11、统计，共统计得红嘴鸥39200多只，为 某红嘴鸥同步统计以来数量最多的一次。其中， 湖公园有红嘴鸥7830余只。根据相关文献，对2009-2010年 湖红嘴鸥越冬初期（10-11月）、中期（12月-次年1月）、后期（次年2-4月）3个阶段数量和投食量统计结果显示：越冬前期平均数量为4252只，所需食量为9780kg；中期平均数量为7095只，所需食量19199.07kg；后期平均数量为2337只，食量为2213.37kg。红嘴鸥的数量和所需食量，中期最多。红嘴鸥在 某的越冬时间共计132天，共计消耗饲料31192.44kg。据相关统计分析， 湖公园每天产生红嘴鸥粪便200kg，因此，整个越冬期

12、红嘴鸥产生的粪便总量约为26400kg，占到消耗饲料总量的84%。初步估算红嘴鸥粪便造成的污染，得到 湖冬季红嘴鸥粪便造成的污染负荷。表 31 湖红嘴鸥粪便污染负荷量指标TNTPNH3-NCOD负荷（吨）0.290.160.131.2综合上述结果， 湖由于红嘴鸥越冬期粪便产生的全年污染负荷量：总氮为0.29吨、总磷为0.16吨、氨氮为0.13吨、COD为1.2吨、SS为15.84吨。图31 湖红嘴鸥粪便污染负荷量红嘴鸥粪便对 湖造成的污染负荷重，最为显著的是COD，同时也排入了较多的总氮和总磷，这些污染物的排入，促进了 湖水质的恶化和富营养化。3）湖底底泥： 湖湖底面积为22.5万m2，磷酸盐

13、释放速率为2 mg/m2.d，可知 湖底泥TP的释放量为0.2t/y。4）再生水： 湖由于再生水补水带来的全年污染负荷量：CODCr为21.8t、总磷为0.5t、总氮为18.4t、氨氮为1.8t、SS为9t。表 32 湖全年污染负荷汇总表（单位：吨）TPTNNH3-NCODCrSS地表雨水径流0.030.580.561.7117.85再生水补水0.518.41.821.89红嘴鸥粪便0.160.290.131.215.84底泥0.2-合计0.8919.272.4924.7142.69经过调查，目前 湖水体接受的污染物主要来自于地表雨水径流、冬季红嘴鸥的粪便和湖体底泥的内源释放。图32 湖全年污

14、染负荷汇总表（单位：吨）从污染物入湖贡献分析，地表雨水径流和红嘴鸥粪便是 湖SS入湖负荷的主要贡献源，其分别占 湖SS入湖总量42%和37%。4 工程建设方案4.1 工程建设地点示范工程的建设地点为 湖公园北部一处水域，选择该处水域进行示范工程建设其原因有如下几点：1、该水域较为独立，与其它水域联系较少，不易受其它水域的影响，能较好的体现示范工程效果；2、该水域处有1个补水口，便于浸没式滤层对再生水的净化处理；3、该水域紧邻 湖管理处，有较好的超磁设备布置条件，同时也便于对超磁设备进行维护管理；4.2 工程建设思路以示范区水质改善，水生生境恢复为目标，在对 湖进行水量平衡、污染源解析、污染负荷

15、与水质响应关系研究、水动力学水质模拟研究的基础上，以 “补水控源截污水质净化水生态修复与景观营造”为总体思路，开展 湖再生水补水与水质改善示范工程。4.3 工程总体方案4.3.1 再生水补水工程为了满足 湖水体的水量平衡，使得 湖水体能保证一定的水位，需要定期对主湖进行水量补充，根据水量平衡计算结果，为使 湖水体保证一定水位其日均补水量约为3000m，综合考虑补水过程中对 湖水体水动力条件的改善及第四污水处理厂的再生水补水能力， 湖整体的再生水补水量为6000m/d，其中示范水域日补水量3000 m/d。4.3.2 控源截污工程 湖外源污染主要来自于雨水径流和红嘴鸥粪便带来的非点源污染，针对

16、湖外源污染的特点采用最佳管理措施（BMPs）对 湖的非点源污染进行控制。经过分析 湖水体的雨径流污染主要来自于周围不透水地面的径流和绿地径流同时结合 湖现状工程条件并参考BMPs对雨水径流污染的控制措施，通过对靠近示范水域的园内道路采用透水铺装的方式对进入示范工程水域的雨水径流污染进行控制，共铺设250透水路面。4.3.3 水质净化工程根据 湖现状水质调查可知， 湖湖体水质为劣五类，局部水域已经出现水华蓝藻，另外SS含量过高，对湖体的透明度产生了严重影响。因此需要对 湖湖体进行净化，改善湖体水质情况，避免水华蓝藻现象的发生，提高水体透明度。表 41示范水域水质现状（mg/L）水质指标CODCr

17、TPTNNH3-NSS示范水域现状水质44.90.418.40.1234地表水环境质量标准（类)400.222- 工艺选择根据 湖湖体污染情况，有针对性的选择超磁体外透析技术作为 湖水质净化工程工艺对 湖水质进行净化。使用超磁技术最大的优势在于能有效去除 湖湖体中的藻类、SS、TP。这些污染物去除功能和效果正好符合 湖目前的水质现状特点，同时超磁设备占地面积较小，适合在 湖公园内进行布置。超磁分离水体净化技术特点：（1）单位面积处理水量高受污染的河流、湖泊及景观水环境一般地处城市生活区，水处理需求量大的同时对所选技术工艺的占地面积有严格限制。超磁分离水体净化设备单套污水处理能力可达每小时1,5

18、00立方米，且可并联形成处理阵列；日处理能力1万立方米的设施整体占地约300平方米，单位占地水处理能力高，特别适用于河流、湖泊及景观水等大水量污染水体。（2）总磷去除效率高藻华现象是由于水体富营养化引起，由于水体中碳和氮的含量较多且去除难度较大，因此去磷是遏制水体富营养化最有效的手段。一般技术工艺无法在短时间内处理水体中过量的磷元素，且处理效果波动巨大，水体富营养化易于反复发生。超磁分离水体净化技术通过絮凝反应将污染水体中的磷元素转化为可直接吸附打捞的导磁性磷盐絮团，实现了对总磷的靶向性去除。短时间内即可实现出水水质总磷浓度0.1mg/L或以下，高效控制了总磷在水体中的浓度，遏制富营养化及藻华

19、现象的发生，受污染的河流、湖泊及景观水环境得到快速修复。（3）藻华直接打捞，净化效率高对于已经爆发成藻华的污染水体，一般技术工艺需要几天到十几天自净处理时间，且需配合人工及机器设备对藻华进行打捞，净化时间长、耗费清理成本高。部分微藻吸附氮、磷等元素未能离开污染水体，附着在植物体根茎部，容易产生二次释放造成藻华反复。超磁分离技术对污染水体进行“主动循环透析”净化，直接实现藻华打捞，显著缩短净化时间的同时节省了清理费用。（4）磁分离水体净化技术进行水环境治理的水质情况超磁分离水体净化技术对受污染水体中的悬浮物、总磷、藻类及COD具有显著的净化效果，对悬浮物去除率为9095%，对藻类的去除率可达95

20、%，对总磷去除率为8090%，对COD去除率为40%60%，能快速改善水体水质，实现水质清澈、无味。超磁体外透析技术工艺是一种基于磁分离原理的新型技术设备，可在湖泊河流景观水治理中实现传统工艺难以快速去除的污染物（如SS、总磷）的高效透析处理。湖泊水体在经过不断的循环透析处理后，一方面水体水质会持续改善，另一方面水体中的生态自净能力会逐步恢复，从而完成水体消除富营养化的正向自净化过程。超磁体外透析技术还可以与传统生态治理方法相结合（如：人工湿地、生态浮岛等），可以优化传统治理技术的缺点，进而形成一种新型的景观水治理新思路。一个完整的超磁分离体外透析技术工艺包含磁种絮凝、超磁分离和磁种回收三大部

21、分。工艺流程：湖区污水经过管网收集后，通过格栅处理，后经污水提升泵提升进入混凝系统，通过向水中投加磁种、混凝剂、絮凝剂等，使水中悬浮物、胶体物质及反应产生沉淀的可溶解性物质絮凝成以磁种为核心的“微磁絮凝体”。经过絮凝反应的河水自流进入超磁分离机，水流在通过超磁分离机流道时，水体中的微磁絮凝体被快速吸附在磁盘表面，随着磁盘转动而从水体中分离出来。经过超磁分离机吸附处理污水中的悬浮物、胶体物质、可与絮凝剂参与反应而生成沉淀等物质得到显著的去除，同时水中的其他杂质通过絮凝体吸附、网捕卷带作用具有一定的去除效率。经过超磁分离的净化水再通过重力作用返回湖区水体。超磁分离机分离出的废渣（微磁絮凝混合物）经

22、螺旋输送装置进入脱磁和高速搅拌环节，实现磁种和悬浮物的分离，通过磁鼓的吸附将分离后的磁种从污泥中回收，剩余无磁性污泥排入污泥池后，用泵送入带式压滤机，通过压滤作用干化污泥，形成泥饼后外排，通过磁鼓回收磁种进入磁种搅拌搅拌均匀后重复投加至混凝系统，参与混凝反应，使得磁种在整个系统中重复循环使用。（2）工艺流程特点说明 处理时间短、速度快、处理量大聚磁组合磁盘表面产生的磁力瞬间产生大于重力640倍的磁力，能快速地捕捉到微磁性絮团，一体化、短流程的设备集成使整个水处理净化过程的时间大大缩短，整个分离过程不到一分钟，整套工艺水力停留时间3-4分钟。 占地少，出水稳定与传统处理方法相比，设备分离时间短，

23、相应的设备占地少。设备处理能力取决于磁盘数量的多少，水量增加，相应的磁盘数量增加即可。 排泥浓度高磁分离磁鼓分离出的污泥含水率约95%（普通沉淀污泥含水率为98%-99%），可不经过浓缩直接进入脱水设备。 运行费用低与常规的混凝沉降系统比较，大大节约系统的药剂使用量，节省药剂费用；超磁分离主机主辅电机总功率不超过3kW。 日常维护方便设备无需反冲洗，自动化程度高。 工程规模示范工程水域面积约20000，水深为1.5m-2.0m，总水量约为40000m，结合 湖现状水质情况，通过污染负荷计算以及城市污水再生利用景观环境用水水质（GBT 18921-2002）中的有关规定，确定本工程的规模为500

24、0m/d，经过超磁设备的处理， 湖水质得到有净化，其净化周期约为8天。 工程选址通过对 湖现场的实地考察，在1处布置超磁处理单元。其原因有：工程区1目前仅堆放部分 湖建筑废弃物，工程建设时仅仅需要对该地块进行场地平整，就可以进行建设；同时1处紧邻示范工程水域，超磁设备的进出水管道布置方便，另外从管理上来说工程区1处紧邻 湖公园管理处，便于工作人员随时检查超磁设备的运行情况。 工程建设本工程建设面积约为200，主要设备为超磁分离水体净化成套设备，超磁设备采用地上式布置，外围采用植物围墙进行隔离，使超磁设备工作区同周围景观融为一体，不影响 湖公园整体的景观。表 42超磁分离工艺对 湖湖水处理效果项

25、目浊度（度）SS（mg/L）COD（mg/L）TP（mg/L）A 原水234638.40.32A-处理后2.6617.80.07去除率（%）88.786.9653.6578.13B 原水23.64941.40.33B-处理后2.9519.60.07去除率（%）87.399052.6678.79实验数据显示，采用超磁分离工艺进行处理，对 湖水体的 COD、TP、SS、浊度有着较好的去除效果。另对总氮及氨氮的去除会随着湖区水质透明度的提升及生态系统的改善逐步提高，湖水氨氮及总氮指标会逐步降低。采用超磁分离技术对 湖进行透析保护，可快速提高湖水水质，改善水体感观，美化公园环境。4.3.4 水生态恢复

26、与景观营造工程针对 湖的环境现状、水质与功能特点，在示范工程区内对 湖水生态环境进行恢复同时结合生态驳岸的建设营造 湖水生态景观。本工程共建设苦草群落5000，挺水和浮叶植物群落7000，投放土著鱼3种（适量）、土著螺1种（适量）、无齿蚌适量。为将植物材料固定于栽植基质中，并且保证成活率，为每一种植物材料，都设计和定制了栽植器皿。为了使栽植的植物有一个适合生长的基质条件，同时便于今后的管理养护为每一种植物群落都配置了专业的栽培基质。根据设计方案投放动物。投放时要考虑气候情况分类分时投放并在投放后进行养护与观察，以确保投放动物的数量与质量，一旦发现死亡和丢失，立即进行补放。结合 湖生态恢复工程建

27、设生态驳岸，共建设生态驳岸300m，在建设前先要清理生态驳岸的基础，如有破损要先修建，保证驳岸基础的安全性。并按设计图纸的设计要求固定杉木桩，形成种植槽。为保证生态驳岸的建设质量在建设过程中随时检查生态驳岸的高度和平整度是否符合设计图纸要求。4.3.5 水质监测与应急工程1）水质监控 在 湖的进、出水口，超磁处理单元的进、出水口，示范工程中心区域设置水质监控断面，采样过程按照水质湖泊和水库采样技术指导GBT14581-93进行。采样频率为每2天一次。2）应急处置 为保证出现突发状况时， 湖的水体景观不出现明显变化，采用以下几点应急措施：如第四污水处理厂因事故不能为 湖提供再生水补充水源时，立即

28、采用备用水源对 湖进行补水；如遇再生水水质变差、局部水域出现藻华爆发现象及红嘴鸥越冬季节，局部水域红嘴鸥数量较多，水质变差等情况，加大超磁处理单元的运行频率，对 湖水体进行强化净化。4.3.6 综合管理维护方案 湖再生水补水与水质改善示范工程的综合管理维护措施主要包括以下几个方面：1）环境卫生 湖公园做为一处休闲娱乐场所，每天都会吸引大量市民前往，为了避免人为污染对 湖水质造成影响，应加强对 湖环境卫生的管理：严格管理游船，减少游船对湖泊造成的污染，特别要注意机动船的漏油问题和船上游人对湖泊的污染；严格管理游人向湖泊丢弃塑料袋、果核等的污染物；湖边设立卫生垃圾桶，并定时清理；加强地面的清洁强度

29、和周期（特别是在红嘴鸥过冬期间）。2）水生植物 水生植物除了有提升 湖生态景观的作用外，还能通过吸收 湖水体中的氮磷元素维持自身生长，对 湖水生植物的管理主要从两点进行：安排专人对水生植物残体进行打捞，避免因植物残体的腐败影响 湖水质；根据水生植物生长周期，定期对示范区内水生植物进行收割，以便更好的发挥水生植物对水体中氮磷的吸附作用。3）超磁设备维护 超磁设备做为再生水和 湖水质净化的重要设备，只有保证其正常运转，才能保证 湖水质达到示范工程的目标要求，对于超磁设备的管理维护措施有以下几点：派专人管理超磁设备，并设立标识，禁止无关人员进入；严格按照操作说明对超磁设备进行操作，定期进行维护检修。

30、5 投资估算及运行费用5.1 投资估算 湖再生水补水与水质改善示范工程总投资为913.9万元，其中工程建设费用758.5万元，其他各项工程费用见下表。表51 湖再生水补水与水质改善示范工程投资估算表序号工程或费用名称估算投资（万元）一工程建设费用758.51 再生水补水工程-2 控源截污工程7.52.1 透水地面铺装7.53 水质净化工程60003.1 超磁处理系统建设600.04 水生态恢复与景观营造工程151.04.1 水体生态系统建设工程（苦草群落）40.04.2 水体生态系统建设工程（挺水和浮叶植物群落）77.54.3 生态驳岸建设工程33.5二其他费用128.81建设单位管理费11.32建设工程监理费21.93建设项目前期工作咨询费7.74勘察设计费35.64.1勘察费7.64.2基本设计费25.54.3施工图预算编制费2.55环境影响咨询服务费1.86劳动安全卫生评审费3.87场地准备费及临时设施费15.28招标代理服务费19.79施工图设计审查费4.310建设工程造价咨询服务费7.5三预备费用26.6四工程总投资913.95.2 运行费用 湖再生水补水与水质改善示范工程的运行费用主要为超磁处理设备的运行费用，超磁设备的运行频率为每个月运行2次，每次一个周期8天，运行费用为0.3元/吨，因此超磁处理设备的年运行