护仓河是天津市一条重要的景观、排沥河道,部分河段水体流动性差,水生态系统脆弱,部分时段水华暴发、水体黑臭,严重影响城市景观环境。为解决上述问题,天津市决定采取效果保证型合同节水管理与政府购买服务相结合的模式,开展护仓河水生态修复工作,为中心城区河道水质维护常态化、社会化提供示范。
一、项目概况
(一)护仓河基本情况
护仓河为海河支流,属天津市二级河道,位于天津市河东区。自河东区光华路与中环线交口起至郑庄子雨水泵站止,全长约5.4km,河道宽28~35m,平均水深2m。津塘公路至郑庄子雨水泵站段为本项目治理范围,全长约4km(见图1)。
(二)治理前水环境及水质状况
1.黑臭现象严重,蓝藻暴发
从中山门段至昆仑桥下约1.3km,底部溶解氧低,发生厌氧发酵产生臭味,底泥上翻,非常浑浊,黑臭现象尤为严重;昆仑路桥下部分,此段总长约700m,水体呈绿色,每年暴发蓝藻;昆仑路至郑庄子雨水泵站段河道颜色较绿,河水浑浊。
2.污染物指标含量高,水质为劣V类
主要污染物指标化学超标数倍甚至数十倍,见图2~图4(图中红线为地表V类标准值)。
图1护仓河地理位置图
图2护仓河2012—2014年氨氮变化趋势图
图3护仓河2012—2014年COD变化趋势图
图4护仓河2012—2014年TP变化趋势图
3.底泥淤积严重
根据护仓河底泥工程勘察,护仓河现状底泥厚度平均约30~50cm,虎丘路泵站排水口附近、富民路桥两侧、郑庄子泵站前段的底泥厚度最高达1.4m以上,底泥成为河道水体污染的重要内源(见图5、图6)。
(横坐标底泥厚度,纵坐标河道桩号)
图5治理前护仓河底泥分布纵断图
(左为虎丘路泵站排口,右为国康道)
图6典型淤泥断面图
(三)项目商务模式
护仓河项目采取效果保证型合同节水管理与政府购买服务相结合的模式,主要原则是先期投入治理、达效付费、共享收益,由北京国泰节水发展股份有限公司与环境服务采购单位排管处签订合同节水管理服务合同,合同期限3年(2016—2018年)。该项目工程建设投资1318.29万元。治理目标是在污染控制区消除水体黑臭现象,水体透明度提升到50cm以上,消除水华现象,主要指标(化学需氧量、氨氮、总磷)削减40%以上。在常规治理区主要指标(化学需氧量、氨氮、总磷、溶解氧等)达到V类,水体透明度提升到50cm以上,总氮指标削减50%以上。
图7护仓河项目商务模式图
治理期考核合格后天津市排水管理处支付治理期所有费用,维护期内根据每一阶段考核结果支付当期维护费用。
二、项目实施情况
(一)技术集成
综合考量护仓河水质现状、污染成因、周边环境及管理现状,设计制定生态清淤+ EPSB工程菌+ EHBR强化耦合生物膜+复合硅酸铝水处理剂+水生植物净化技术+曝气增氧+水面保洁等技术组合形成的集成技术体系,强化治理与持续维护相结合,迅速改善水体感观,逐步恢复水体生态,提升水体自净能力。所采用主要技术及其作用见表1。
(二)治理目标
依据护仓河现状及其污染源特点,将治理河段分为两个污染控制区与常规治理区(见图8,红色为污染控制区,蓝色为常规治理区),污染控制区主要治理目标是提升水体感观、消除水体黑臭与蓝藻暴发现象;常规治理区主要治理目标是水体黑臭与蓝藻暴发现象、恢复河道景观功能、提升水质、修复水体生态。本工程分为治理期及维护期两个阶段。治理目标见表2。
图8治理河段治理区域划分图
(三)实施内容
1.底泥污染治理
一是采取不断流的生态清淤方式,对部分河段的底泥进行清除,清淤总量1.41万m3;二是投放生物菌固化颗粒,对底泥进行原位治理,治理期投放量为40t,维护期投放量为60t。
2.水质提升
向河水中投放生态净水产品,喷洒净水剂,布设生物膜生态净化设备287个,以吸附和沉降悬浮物,增加溶解氧,降解氮、磷等富营养物质,提高水体透明度,去除黑臭。
3.水生态修复
沿河道两侧种植水生植物,共布置浮床167个,面积1336m2;在河道中央布置喷泉曝气装置3台。
4.应急工程
针对藻类水华爆发的特点及河道实际情况,采用喷洒除蓝藻剂治理水华突发情况,治理期投放量1.1t,维护期投放量2.2t。结合天津市常年降雨情况及河道周边雨污混合泵站排水规律,年设计应急处理次数8次,维护期设计总投放量7.83t。
三、治理效果与效益
(一)治理效果
经过治理及持续维护,护仓河项目河道黑臭现象基本消除,至今未出现大规模暴发蓝藻现象;透明度长期保持80~100cm;水质主要指标大幅度削减,达到并保持地表V类水标准。
(二)治理效益
1.水质明显改善
业主委托第三方机构对4个取水监测点水质进行定期监测结果显示,截至2016年5月,经过治理及持续维护,护仓河水质得到明显改善,接近治理目标,水体黑臭基本消除,至今未出现大规模暴发蓝藻现象,透明度长期保持80~100cm,非汛期水质达到并保持地表V类水标准,主要指标大幅度削减,年均削减率分别为60%、75%、68%、68%。
2.节约了水资源,美化了环境
通过护仓河治理,项目稳定运行期间,每年可节约用于稀释的水资源400万m3以上。同时提升了河水自净能力,河道黑臭现象消除,恢复了较健康的河道水生态系统,使周边环境更加优美宜居,周边居民对护仓河当前状况表示满意,为政府部门树立了良好的公众形象。
3.产生一定的经济效益
天津市排水管理处收益:通过护仓河治理,节约了引海河水用于稀释的水费864万元/年、污水处理费108万元/年、蓝藻应急治理费54万元/年、化学需氧量(COD)减排效益68万元/年,估算实现的经济效益超过1000万元/年。
节水公司收益:截至合同期满(2018年12月),项目建设中标收入1318.29万元,预计支出1222万元,预计利润96万元。
4.社会效益显著
护仓河水环境治理得到社会各界的高度关注,天津新闻联播、人民日报、新华社等10余家中央媒体对此进行了专题报道;天津市人大、市政协领导到场视察;住房和城乡建设部、环境保护部、水利部、河南省水利厅、天津大学、河北工程大学及广州市、佛山市的有关单位赴护仓河进行考察调研,护仓河水环境治理发挥了很好的示范作用。