余 婷，許田地，楊棠武

(1.安徽省水利水電勘測設(shè)計研究總院有限公司，安徽 合肥 233000； 2.南大(常熟)研究院有限公司，江蘇 蘇州 215501)

巢湖是全國五大淡水湖之一，自20世紀(jì)80年代以來，湖泊富營養(yǎng)化狀況嚴(yán)重，成為國家水污染重點防治的“三河三湖”之一。2012年合肥市全面啟動了環(huán)巢湖地區(qū)水環(huán)境治理與生態(tài)修復(fù)工程建設(shè)，提出了“控制增量、削減存量、擴大容量”的總體策略，目前治理已初見成效。

十八聯(lián)圩位于巢湖北岸，中部2814漁場區(qū)總面積4.31km2，共有養(yǎng)殖魚塘533口，多年的投餌養(yǎng)殖，導(dǎo)致漁場區(qū)底泥富集、水質(zhì)惡化。為構(gòu)建生態(tài)濕地，魚塘存水排放成為施工階段首要進行的工作。常規(guī)工程施工中，對場地存水一般采用自排或者抽排的形式直接排走。本文從保護巢湖，控制入湖污染增量的角度出發(fā)，對魚塘存水進行現(xiàn)狀分析和調(diào)查，將魚塘定性為低、中、高風(fēng)險塘口，提出按照風(fēng)險等級分期排水的思路，重點針對重風(fēng)險塘口存水總磷超標(biāo)進行了方案比選，為類似湖泊水環(huán)境治理和保護提供參考和借鑒。

1 項目區(qū)概況

十八聯(lián)圩位于安徽省合肥市肥東縣境內(nèi)，南淝河入巢湖口以東區(qū)域，總面積27.6km2。圩內(nèi)共有大小18個圩口，用地以農(nóng)用地、建設(shè)用地、林地、坑塘溝渠、道路交通用地為主。2814漁場區(qū)位于十八聯(lián)圩中部，共有養(yǎng)殖魚塘533口，魚塘水系總面積約317.1hm2，養(yǎng)殖時間為1989—2016年7月。作為農(nóng)業(yè)部水產(chǎn)健康養(yǎng)殖示范場，2814漁場區(qū)年上市水產(chǎn)品8000多t，銷售收入約6000萬元。多年的魚塘養(yǎng)殖，導(dǎo)致漁場區(qū)底泥富集、水質(zhì)惡化。

2020年習(xí)近平總書記考察安徽，在巢湖大堤十八聯(lián)圩羅家疃段，察看巢湖水勢水情。總書記強調(diào)：“要堅持十八聯(lián)圩濕地蓄洪區(qū)的定位和規(guī)劃，盡快恢復(fù)生態(tài)濕地蓄洪區(qū)的行蓄洪功能和生態(tài)保護功能?！笨倳浺暡斐埠匾v話，為十八聯(lián)圩建設(shè)指明了方向，把巢湖治理保護推向了新的高度。

依據(jù)習(xí)總書記講話精神，十八聯(lián)圩總體定位為生態(tài)濕地蓄洪區(qū)，要求具有蓄滯洪水、生態(tài)修復(fù)、凈化水質(zhì)等功能。目前一期、二期濕地區(qū)已建成，三期(2814漁場區(qū))正在建設(shè)，四期正在規(guī)劃設(shè)計中，項目區(qū)地理位置如圖1所示。

鑒于三期濕地以魚塘為主，魚塘存水排放成為施工階段首要進行的工作。常規(guī)項目施工中主要通過自排或者抽排的形式，將場地中存水直接排走。考慮到2814漁場區(qū)，由于多年飼料投放、魚塘水體不流動，導(dǎo)致魚塘水質(zhì)總體為劣Ⅴ類，外排對象為巢湖，巢湖現(xiàn)狀水質(zhì)基本滿足Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)，魚塘存量塘水排放必須以不污染巢湖為前提，因此對現(xiàn)有魚塘存水進行凈化處理后，達標(biāo)排放，是十分必要的。

圖1 項目區(qū)地理位置圖

2 水質(zhì)現(xiàn)狀及分析

2.1 外河水質(zhì)分析

十八聯(lián)圩位于巢湖西北岸，依據(jù)《合肥市水功能區(qū)劃》，巢湖西部湖區(qū)水質(zhì)要求主要指標(biāo)達到地表Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)。目前巢湖水質(zhì)雖達到國家考核要求但水質(zhì)不穩(wěn)定，湖區(qū)氮磷濃度偏高，藍藻水華時有暴發(fā)。

2.2 2814漁場區(qū)水質(zhì)分析

(1)進洪前水質(zhì)狀況

2020年7月4日，對漁場區(qū)水質(zhì)進行采樣分析?？紤]到漁場區(qū)面積較大，以圩內(nèi)排澇干溝、高鐵線路為界，將漁場區(qū)分為A、B、C、D四個區(qū)域，如圖2所示。

圖2 魚塘風(fēng)險評估示意圖

依據(jù)水質(zhì)檢測結(jié)果，COD濃度范圍為5.1～120mg/L，平均濃度滿足Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)；TP濃度范圍為0.13～4.54mg/L，平均濃度高于Ⅴ類水標(biāo)準(zhǔn)；氨氮濃度范圍為0.02～5.50mg/L，平均濃度滿足Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)。其中A、B、C區(qū)水質(zhì)相對較差，D區(qū)各指標(biāo)濃度相對較低。

參照水質(zhì)檢測成果，結(jié)合項目區(qū)歷史養(yǎng)殖情況，對項目區(qū)魚塘進行風(fēng)險評估。將養(yǎng)殖歷史較長及檢測濃度較高的區(qū)域定為高風(fēng)險區(qū)；將養(yǎng)殖歷史中等及濃度一般的區(qū)域定為中風(fēng)險區(qū)；將養(yǎng)殖歷史短且濃度較低的區(qū)域定為低風(fēng)險區(qū)。經(jīng)統(tǒng)計，2814漁場區(qū)共有高風(fēng)險魚塘112.6hm2，中、低風(fēng)險魚塘174.1hm2，高風(fēng)險魚塘占魚塘總面積的40%。

(2)進洪后水質(zhì)狀況及分析

2020年7月19日十八聯(lián)圩破堤蓄洪，為分析進洪后魚塘水質(zhì)，分別在10月30日和11月24日進行了2次水質(zhì)檢測。根據(jù)2次水質(zhì)檢測成果，魚塘中存水水質(zhì)總體轉(zhuǎn)好，COD和氨氮基本達標(biāo)，低風(fēng)險和中風(fēng)險塘口水質(zhì)基本滿足Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)，高風(fēng)險魚塘存水中總磷較高，需要處理后排放。

洪水前魚塘總磷平均值為1.0mg/L，洪水后魚塘總磷平均值為0.5mg/L。重污染魚塘中，約28%的魚塘水體中總磷低于0.3mg/L，另外71%總磷高于0.3mg/L。總磷最高值為1.7mg/L，平均值為0.5mg/L，為劣Ⅴ類水平，因此本次魚塘存水處理以降低高風(fēng)險魚塘中總磷為主要目標(biāo)。

進洪前后魚塘存水總磷含量對比如圖3所示。

3 排放標(biāo)準(zhǔn)

2814漁場區(qū)魚塘、溝渠等總水面面積約317.10hm2，依據(jù)實測資料顯示，魚塘平均底高程7.0m，常水位8.1m，總存水量約354.9萬m3，約有40%的水體中總磷超標(biāo)(劣Ⅴ類)，需要處理達標(biāo)后排放。

2020年1—9月，巢湖全湖平均水質(zhì)為Ⅳ類，鑒于目前巢湖水質(zhì)整體轉(zhuǎn)好的趨勢，十八聯(lián)圩魚塘存量塘水排放原則是不能污染巢湖；同時參照《合肥市水功能區(qū)劃》中對巢湖西半湖的水質(zhì)要求，本次魚塘存水排放標(biāo)準(zhǔn)定為主要指標(biāo)滿足地表水Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)。即COD低于30mg/L，總磷低于0.3mg/L，氨氮低于1.5mg/L。

4 施工排水安排與工藝

4.1 排水安排

中、低風(fēng)險塘口水質(zhì)基本滿足Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)，可以直排。高風(fēng)險塘口中總磷超標(biāo)嚴(yán)重，需處理后達標(biāo)排放。同時考慮到魚塘底部積水排出困難，需要在塘口底部開挖排水溝，局部要采用潛水泵抽排，泥水界面擾動會污染底部水體水質(zhì)。已有研究表明，底泥是水體營養(yǎng)的重要儲存庫，隨著排水形成的水流以及池塘中水位的逐漸降低，沉積在底泥中的營養(yǎng)鹽又會重懸釋放到水體中。為確保水體達標(biāo)排放，本次對所有塘口30%的下層水統(tǒng)一按照重風(fēng)險塘存水考慮，排水分三期進行。

一期：低風(fēng)險和中風(fēng)險塘口水中總磷滿足Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)，對塘口中70%上覆水，利用塘口兩側(cè)溝渠直接排水，最終利用泵站抽排入新河。

二期：將重風(fēng)險塘口70%上覆水導(dǎo)入下游塘洼，強化處理達標(biāo)后排入新河。二期總處理水量86.7萬m3，集水坑的總面積為485畝，由于總處理水量較大，積水處理需分3～4次進行，每次處理前應(yīng)封閉集水坑的進出水墻，處理完成經(jīng)水質(zhì)檢測達到排放標(biāo)準(zhǔn)后，利用泵站抽排入新河。

三期：將所有塘口下層水導(dǎo)入下游塘洼進行強化處理，強化處理達標(biāo)后排入新河。三期為塘底的積水，水污染較大，總處理水量94.6萬m3，直接利用二期水處理的集水坑，總面積為485畝。積水處理需分3～5次進行，處理完成經(jīng)水質(zhì)檢測達到排放標(biāo)準(zhǔn)后，利用泵站抽排入新河。

魚塘排水路徑如圖4所示。分期排水水量見表1。

4.2 處置方式

針對魚塘存水中總磷偏高的問題，本次推薦3個方案進行比選。

圖3 進洪前后魚塘存水總磷含量對比圖

表1 分期排水水量測算

圖4 魚塘排水路徑示意圖

方案一：將高風(fēng)險塘水導(dǎo)入一期、四期濕地區(qū)處理。

開挖排水干溝，分批次降低塘埂高程，低風(fēng)險上層水直接排出，高風(fēng)險和所有下層塘水導(dǎo)入一期、四期處理，達標(biāo)后排放。方案一排水路徑如圖5所示。

圖5 方案一排水路徑圖

其中高鐵以北片區(qū)，通過十字溝就近導(dǎo)入四期工程范圍內(nèi)，需凈化總水量約為101萬m3，主要利用十字溝兩側(cè)空地，總面積約202hm2，蓄水深約0.5m，局部低洼處堆高處理，在區(qū)域內(nèi)種植有凈化能力的水生植物，通過植物凈化作用，降低TP。考慮到冬季水溫較低，水力負(fù)荷采用0.02m3/(m2·d)，預(yù)計可處理約4.04萬m3/d。則通過四期處理，預(yù)計需要約25d。

高鐵以南片區(qū)，需凈化總水量約為80.3萬m3，通過興隆橋大溝，導(dǎo)入十八聯(lián)圩一期濕地進行凈化處理，一期濕地面積約226hm2，有效面積按照80%計算，一期蓄水深為0.40m，考慮到冬季水溫較低，水力負(fù)荷采用0.02m3/(m2·d)，預(yù)計可處理約3.6萬m3/d。則通過一期處理，預(yù)計需要約23d。

方案二：對于高風(fēng)險塘水(TP均值0.5mg/L)，通過聚合氯化鋁(PAC)+硫酸鐵的方式，將總磷處理至0.2mg/L以下。

聚合氯化鋁是一種無機高分子混凝劑。主要通過壓縮雙層，吸附電中和、吸附架橋、沉淀物網(wǎng)捕等機理作用，使水中細(xì)微懸浮粒子和膠體離子脫穩(wěn)，聚集、絮凝、混凝、沉淀，達到凈化處理效果。聚合氯化鋁的投加量約為10mg/L 。硫酸鐵是一種絮凝劑，與磷酸根生成磷酸鐵沉淀，硫酸鐵投加量約為20～70mg/L。投藥后，沉淀24h，可將上清液排出。

工程施工期間，結(jié)合噴灑攪拌船進行攪拌，確保均勻混合。工程實施完成后，將底泥晾干，干挖至生態(tài)滲濾島中，防止污染釋放。

方案三：利用超磁分離凈化技術(shù)。

超磁分離凈化技術(shù)是借助外加高梯度磁場以磁力將水中形成的磁性絮團分離出水體的物化處理技術(shù)。超磁分離凈化技術(shù)最主要的特點及優(yōu)勢有：高效的混凝反應(yīng)；磁分離效率高，分離時間一般為4～6min，占地面積小，可實現(xiàn)移動車載式；出水水質(zhì)優(yōu)，通常情況下，出水SS濃度能夠控制在10mg/L以下，總磷濃度控制在0.2mg/L以下；低碳節(jié)能，運行費用低，自動化程度高，磁種回收率可達98%以上；排泥濃度高，無需濃縮直接脫水。

超磁分離最大單套設(shè)備可達到5萬t/d。

魚塘高風(fēng)險塘水處理方案對比見表2。

通過方案對比，可以看出方案二在施工難度、處理時間、處理效果、綜合單價方面均有較大的優(yōu)勢，因此本文對高風(fēng)險魚塘存水采用投加聚合氯化鋁(PAC)+硫酸鐵的處理方式，使存水達標(biāo)后排放。

4.3 魚塘存水處理時間

2814漁場區(qū)地勢低洼，排水需要通過泵站抽排。以高鐵線為界，A、B區(qū)魚塘存水通過十字溝經(jīng)姚埠圩東站抽排入新河，最終入巢湖，姚埠圩東站設(shè)計抽排流量1.3m3/s。C、D區(qū)魚塘存水通過十八聯(lián)圩排澇站抽排入新河，最終入巢湖，十八聯(lián)圩排澇站設(shè)計抽排流量為4.8m3/s。對魚塘存水分3期抽排，對重風(fēng)險塘口存水進行強化處理，共需約43d(考慮排水和強化處理時間)，能使2814漁場區(qū)存水達標(biāo)后排放。魚塘存水處理時間見表3。

表2 魚塘高風(fēng)險塘水處理方案對比表

表3 魚塘存水處理時間

由于施工區(qū)面積較大，當(dāng)區(qū)域發(fā)生降水時，溝塘內(nèi)易產(chǎn)生匯流積水，因此在降雨后應(yīng)根據(jù)降水量的大小，及時采取措施對溝塘的積水進行檢測抽排，降水期的積水抽排也應(yīng)滿足排放要求。

5 結(jié)語

十八聯(lián)圩2814漁場區(qū)現(xiàn)有533口魚塘，存水總量約354.9萬m3，其中總磷嚴(yán)重超標(biāo)的水量約181.3萬m3，如果不對污染塘口存水進行處理，直接排放，勢必影響巢湖水質(zhì)。2020年習(xí)總書記考慮合肥時強調(diào)：“八百里巢湖要用好，更要保護好、治理好，使之成為合肥這個城市最好的名片”。本文從保護巢湖角度出發(fā)，針對施工期2814漁場區(qū)存水達標(biāo)排放展開研究，提出了分3期達標(biāo)排水的治理思路；針對重風(fēng)險塘口存水總磷超標(biāo)，通過方案比選推薦了投加聚合氯化鋁(PAC)+硫酸鐵的處理方式，不僅處理工藝簡單、處理時間短、同時處理成本最節(jié)省，為環(huán)巢湖地區(qū)坑塘存水達標(biāo)排放提供借鑒，更為巢湖水質(zhì)穩(wěn)步提升、打造城湖和諧共生樣板，讓巢湖成為合肥最好的名片盡一份力。