合肥市翡翠湖（翡翠公園部分）
水體生態修復
初步方案
金科（北京）水務工程****
2023年11月
翡翠湖風景區位於合肥經濟技術開發區西南，東連合肥工業大學，西鄰安徽大學，南依翡翠路，北靠磬苑，占地面積1861.6畝，其中湖面947畝，綠地796畝，道路26000平方公尺。景區北面是具有休閒、健身、娛樂等功能的翡翠公園，由環湖路橋與廣闊的湖面相連，占地262.
6畝，其地勢舒緩，兼有水面、各種樹木，自然風光優美。
然而由於翡翠公園植被茂盛，每逢下雨季節，落葉、枯草和沖刷過地面的初期雨水經地表徑流匯集到湖中，為翡翠湖帶來了大量的有機肥料和懸浮物。而翡翠公園又位於翡翠湖東北角相對平靜的港灣內，水體流動慢，相當於乙個「死水灣」，汙染物易沉積於此，翡翠湖在此處變成一座沉澱池；加之其又位於下風向，使水體中的懸浮物在此聚集，造成水體透明度差（平均透明度35cm），呈現綠色，嚴重的影響了翡翠湖作為景觀公園的作用，給群眾帶來不好的遊園感受，急需治理。
本次水體修復主要範圍為翡翠公園的灣內水面，緊鄰翰林雅居，水體連線翡翠湖東北側，水域面積28420m2，平均水深約2m，水體體積約為56840 m3。
根據2023年11月5日對翡翠公園的水質監測結果可知，翡翠公園水質低於《地表水環境質量標準》(gb3838-2002)中規定的v類標準，屬劣五類；另根據水體富營養化指標，可知翡翠公園水體已屬富營養化。具體引數對比見表1。
表1 幾種水質標準與翡翠公園水質對比單位：mg/l
由表1可知，翡翠湖存在以下問題：
翡翠湖cod含量超過ⅲ類水標準近2倍，bod含量超過ⅲ類水標準3倍多，總磷含量為ⅲ類水體及富營養化標準的近10倍。c、n、p等汙染物濃度超標，以至於湖水中藻類大量繁殖，造成湖水的富營養化。
由於水體汙染物超過了水體的環境容量，水體的自淨能力降低，且雨水沖刷攜帶的汙染物進入湖中，導致水中汙染物累計，呈惡性迴圈狀態。
翡翠公園內的水體基本不流動，自然充氧能力不強，在雨洪汙染和懸浮物沉積等多重作用下，湖水中汙染物濃度超過了環境容量和自淨能力，其富集的速度大於其消除的速度，造成有機物濃度高。
另一方面，富集於湖中的磷不能通過自然過程去除，而只是在湖水底泥中不斷富集並與水體中磷酸鹽形成平衡，而磷元素又是富營養化的關鍵因子，因此去除水體中的磷酸鹽成為翡翠公園水域治理的關鍵，同時降低湖水中有機物濃度、提高水體自淨能力。
根據翡翠湖的汙染原因分析，制定相應的處理對策，基本的治理對策如下：
首先需要充分利用或強化水體的自淨能力，這通常是採用一些水利學的手段來實施，主要通過增加水體的流動性或強制增加水體中的溶解氧含量，來消除有機汙染和氮汙染。
其次，針對那些無法採用水利措施或生態措施去除的汙染物，採用水處理工程的一些措施，逐步的將這些汙染物去除，使湖水中的汙染物濃度控制在環境容量允許的範圍內。
具體的措施如下：
（1） 封堵來自生活汙水的排汙口，實行雨汙分流。由雨水補充湖水。這一措施能從根本上減少有機物、氮、磷等汙染物的**，避免湖灣水質繼續惡化。
（2） 為解決湖水中有機物含量超標的問題，需強制曝氣，增加水中溶解氧濃度，加強湖水中微生物對有機物的降解，以將汙染物降低到環境容量範圍以內；
（3） 為解決水體不流動，自然充氧能力不強的問題，需採取措施增強湖水流動性，以增強湖水自然充氧能力；
（4） 對於導致水體富營養化的氮磷指標來說，相對於控制氮來說，磷的控制可以通過微絮凝吸附過濾，尤其膜過濾能有效去除，該方法技術經濟性最佳。建議採用旁路取水，採取「微絮凝吸附膜過濾技術除磷」的方法對湖水進行強制除磷處理。
1) 強制充氧
翡翠公園湖中設定射流曝氣裝置，對湖水進行強制充氧，提高湖水的溶解氧濃度，提高湖水自身的淨化容量。
2) 自然充氧
「流水不腐，戶樞不蠹」，射流曝氣在為湖水補充溶解氧的同時，在湖水中形成推力，使水體流動，增加湖水與大氣的接觸，達到水體表面曝氣自然充氧的目的。
建議採用化學除磷的方式控制水中的總磷含量。
化學除磷是通過化學沉析過程完成的，化學沉析是指通過向汙水中投加無機金屬鹽藥劑，其與汙水中溶解性的鹽類，如磷酸鹽混合後，形成顆粒狀、非溶解性的物質，這一過程涉及的是所謂的相轉移過程。實際上投加化學藥劑後，汙水中進行的不僅僅是沉析反應，同時還進行著化學微絮凝反應。
汙水沉析反應可以簡單的理解為：水中溶解狀的物質，大部分是離子狀物質轉換為非溶解、顆粒狀形式的過程，絮凝則是細小的非溶解狀的固體物互相粘結成較大形狀的過程。
本司開發的微絮凝吸附除磷結合膜處理的一體化除磷裝置，充分結合了化學除磷的特點和膜對顆粒物質完全截留的特點，將難以通過沉澱或傳統過濾方式去除的含磷小顆粒充分去除，從而獲得更好的除磷效果（通常去除率為大於80%）。由於超濾膜本身的特性，大部分的細菌、藻類、膠體物質和微小的顆粒物質被截留在膜的表面，水及水溶性的物質透過膜孔，水質在膜系統得到淨化。
翡翠湖由於富營養化較為嚴重，水體中漂浮有大量的藻類，為解決水體中已經生長的藻類，需要增加前處理裝置，在取水口設定氣浮，對藻類進行處理。
首先，由於湖水處於相對的靜止狀態，需要增加水體的流動性，方案設計將旁通除磷工藝的取水口和處理後的回水口盡可能處於遠距離，強制增加水體的流動性。
本措施主要涉及管線的敷設、取水口及回水口的選擇。
其次，在本次治理的翡翠公園範圍內，將射流曝氣裝置設定成若干迴圈，使湖水在強制曝氣的同時，可以迴圈流動，以此方法達到增加湖水中溶解氧，同時增強湖水自然充氧能力的目的。由於射流曝氣裝置的進水口暴露在湖水表面，影響湖面自然景觀，因此建議在射流曝氣裝置進水口處種植浮水植物，如蓮花、水草等，既可以達到隱藏曝氣裝置的作用，又可以以浮水植物吸收湖水中的營養物，起到雙重的作用。
本措施主要涉及射流曝氣器的敷設。
圖1. 工藝流程圖
本方案擬在翡翠公園北部岸邊的淺水區域設定取水口，在取水口設定氣浮裝置，氣浮是使懸浮物附著氣泡而上公升到水面，從而分離水和懸浮物的水處理方法。本工藝利用氣浮去除水體中的懸浮汙染物、微型藻類等物質。氣浮的同時撇渣以去除湖水中的藻類等懸浮物。
在取水口設定潛水幫浦，進入「微絮凝吸附膜過濾一體化除磷」裝置，在除磷機中通過投加化學除磷藥劑，形成磷酸鹽懸浮顆粒物，通過膜透析機完全去除水中的懸浮物和藻類。
湖水經淨化除磷後輸送至翡翠公園湖的另一端，使淨化後的水得以迴圈。旁路取水迴圈除去除磷的作用以外，還對湖水起到了推動迴圈的作用，加強了湖水的迴圈作用，增強了湖水的自然充氧能力。
初步規劃裝置處理規模為5000m3/d，水體大約10天左右完成一次迴圈；採用整合一體化裝置，完整的包括了進水、化學除磷反應器、過濾、反洗、清洗等完整的超濾過程所需的全部工藝裝置和電氣自控系統。
1、投資費用表
2、執行費用
微絮凝吸附膜過濾一體化除磷設施的執行費用包括電費、藥劑費及其它耗材，噸處理水費用約為0.28元/噸水。
通過本方案的實施，將會淨化翡翠公園水質，改善其富營養化的現狀，使其恢復自淨能力，實現良性迴圈的良好效果；短期內提高水體透明度及感官指標，經過一段時間的處理後，期望水質能恢復到地表水ⅲ類水體水質標準。將使翡翠湖公園恢復往日清水碧波的景象，給公園的遊客帶來美好的自然享受，並給附近的翰林雅居提供優美的自然環境，還給合肥市民乙個閒暇時舒適的休閒場所。
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