CSO控制案例:武汉市黄孝河水环境综合治理项目

1 黄孝河、机场河概况

1.1 流域概况

黄孝河、机场河是武汉汉口老城区的重要河道，主城区126平方公里。黄孝河全长10.7公里，其中暗涵段长5.3公里，明渠段长5.4公里。机场河全长11.4公里，其中暗涵段长8公里，明渠段分为东、西两渠，东渠长3.4公里，西渠长2.7公里。黄孝河-机场河流域涉及武汉河岸、江汉、桥口、东西湖区，流域面积126平方公里(黄孝河流域521平方公里，机场河流域73.9平方公里)，服务人口260万。黄孝河、机场河汇范围广，流域系统建成度高，污水产量大，面源污染复杂。

1.2 黄孝河的历史沿革

黄孝河成立于1861年，初被命名为黄孝河，因为它与黄陂和孝感相连。张公堤建于1905年，随着张公堤的建设，黄孝河的水运功能终止。随后，为了适应城市的发展建设变化，黄孝河逐渐演变为上游是暗涵，下游是明渠的建设形式。该功能也从水运转变为城市的主要洪水排水通道。随着城市的进一步发展和人口的快速增长，大量的生活污水和地标性面流污染直接排放到黄孝河，黄孝河已成为汉口的黑臭水体和心脏病。

纵观黄孝河的治理历史，我们发现武汉人民从未停止过黄孝河的治理。2018年，开展了黄孝河水质改善全面系统的工程。黄孝河水环境综合改善二期工程也是今天想与大家分享的工程。

本项目主要解决了黄孝河主要合流区旱季的全收集、全处理和雨季CSO污染问题，提高了汉口黄孝河流域的排水安全性。目前，该项目已进入全面结束和运营阶段。未来，武汉市水务局和区水务局将继续修复黄孝河流域汇水范围内的管网缺陷，进一步关注分流区地表径流面源污染，努力从根本上解决黄孝河的黑臭问题 黄孝河还有十里画、岸柳若排、清波涟漪船的景象。

2 现状有问题

2.1 排水标准低，污水风险高

流域内排水管涵过流能力不足，不能满足50年的排水要求；

明渠黄孝河流域排水瓶颈；

机场河流域排涝瓶颈在暗涵。

2.2 管网端-污水收集效率低

·管网健康度低：混错接、逆坡、结构缺陷等大量功能隐患；

污水收集效率低：外水量大，位于长江一级、二级、地下水位 1924m)一般高于污水管网底标高，管网缺陷大，导致地下水渗透率高(局部高达40%，污水浓度低；

管网系统不完善：部分地区污水管网建设滞后。

2.3 工厂站端-处理效率不足

目前，污水处理厂在流域内长期超负荷运行，部分污水需要临时设施处理，不能实现旱季污水收集和处理的目标。

汉西厂日均负荷率113%，三金潭厂日均负荷率106%，均处于超负荷运行状态；

污水泵站排水量高于污水处理厂进水量，仍有溢流现象。

2.4 河流污染量大，原因复杂

污染量高：河年污染总量为COD9766吨，总磷141吨，是渠道污染容量的98-220倍(IV水质目标)远远超过明渠水环境容量和水体自净能力；

复杂原因：合流与分流排水系统并存，点源污染与面源污染并存。

2.5 河流-水质差，生态功能真的

缺乏自净能力：目前水质较差，无环境容量；

缺水：黄孝河、机场河为雨源性排水通道，无自然源水供应，因此缺水。

2.6 低效的运维管理

排水系统精细化监管程度低，部分放无序，缺乏的运行调度手段。

3 以黄孝河流域为例

分析问题后，提出了项目解决方案。黄孝河流域和机场河流域的治理理念和解决方案相似，时间有限。今天，我们将重点介绍黄孝河项目的解决方案。

工程治理策略以问题为导向，从实际需要出发：

针对目前排水能力不足，开展了河道拓宽和终端排水泵站扩建工程，弥补了排水设施功能不足的不足；

针对排水管网健康度低，开展了管网结构性、功能性缺陷修复工程、雨污分流及管网混错接改造工程，夯实了管网基础；

建设黄孝河铁路桥地下净化水厂工程，补充现有污水处理设施的处理效率；

主要合流区存在CSO黄孝河建立了污染控制空白CSO调整、储存和加强处理设施项目CSO污染控制盲点；

河道疏浚工程、水生态修复工程、雨水出口生态改造工程应对渠道内源污染水生态系统受损，缺乏自净能力；

开展生态补水工程，建立健康流动的水系格局；

建立、系统、智能的运维管理平台。

3.1 提高排水能力

下图的阴影部分是黄孝河流域的面积，即汇水范围。黄孝河在非汛期可以通过重力排放到受水负荷，但汛期外河流较高，必须依靠终端排水泵站和后湖泵站进行排水。

因此，要提高黄孝河明渠的排水能力，应考虑扩大黄孝河明渠本身的过流能力和终端排水泵站的排水能力。

因此， 黄孝河明渠拓宽工程和终端后湖泵站二期重建工程双管齐下：

黄孝河明渠拓宽工程:现有明渠截面宽度由30个m大约40~900~m，全长4656m。

后湖泵站二期重建工程：1976年废除抽排能力43.5m³/s(高排水位)后湖泵站二期工程，原位新排水能力88m³/s泵站。

3.2 亚洲-亚洲的城市排水泵站

后湖泵站前后1959年，抽排能力为13m³/s，1978年退出运行拆除；二期泵站建成1976年，当时抽排能力为43.5m³/s1989年建成三期泵站，抽能81m³/s，2017年底，四期泵站建成，抽排能力为110m³/s。

新后湖泵站废除了现有高排水位二期工程，原位新建88 m³/s泵站抽排能力，新后湖泵站总抽排能力279 m³/s，是亚洲的城市排水泵站，年平均排水量1.4亿立方米，约占中心城市排水泵站年排水量的五分之一。

3.3 黄孝河CSO调整和加强处理工程

下图阴影部分为黄孝河主要河流区为老城区，建成度较高，雨污分流改造难度较大，因此保留了合流系统。晴天，合流区的污水通过暗涵收集收集到明渠起端，在明渠起端制作钢坝，截流暗涵污水。污水通过现状铁路桥污水泵站排入后端污水处理厂。铁路桥地下净化水建在黄孝河明渠段，部分水可通过重力自排放进入污水处理厂。污水处理厂处理的准四类水可补充到黄孝河明渠，为黄孝河明渠提供水动力。

雨天合流区雨水与污水混合后，超过现有污水处理系统的处理能力，明渠起端溢流。黄孝河CSO储存和加强设施工程解决溢流问题。处理方案为1截流，通过2转箱涵进入3调节蓄池，然后进入4强化处理设施进行处理，减少污染后排放。调蓄池规模为25万m³，6.强化处理设施m³/s。

实施后的目标：

控制黄孝河明渠起端CSO溢流次数≤10次/年;

减少污染物：COD：2556t/年，SS：4090t/年，TP：38t/年。

调蓄水池设计概况：

蓄水池进水：重力进水；

储量：25万立方米；

调电池分格：5格，限度地应对不同的雨情，提高运维管理的灵活性；

智能喷射器 门式冲洗；

排空时间：12小时；

除臭：离子除臭。

设计亮点：

出水顺序与进水顺序相同；

黄孝河出水CSO加强处理设施。

下图为黄孝河CSO2强化处理设施鸟瞰图和平面布置图，强化处理设施规模为6m³/s，相当于53万t/d。采用投入产出比较高的一级强化处理工艺，先进入进水井，再进入细格栅、曝气沉砂池、沉淀池。经过精确过滤，紫外线消毒后排放。因为这种强化措施是专门用来的CSO污水处理只能在雨天运行，因此需要间歇运行和快速启动。针对这一需求，还专门设计了核心处理单元的沉淀池，可以快速启动沉淀池。在强化处理设施旁边的居民区，邻里避难效果明显，所以全场进行了离子除臭，污泥部分也采用了严格的除臭方法。此外，屋顶花园还提高了景观效果。

3.4 提高污水处理设施处理能力-铁路桥地下净化水厂

为提高污水处理设施的处理能力，铁路桥地下净化水厂建于黄孝河明渠之初：

规模：10万m³/d；

位置：位于武汉市中心城区，周边人流量大，交通流量大，工厂环境景观设计要求高，空气污染和噪声污染控制要求高；

占地：红线面积约2.91ha;实际可用2.0ha;建设用地面积0.29m²/(m³.d)；

建设形式：地下建设，土地复合利用；

地质：场地地貌单元属于长江北岸一级阶地，地质条件复杂；

取水与尾水:闸前自流取水，闸后黄孝河生态补水。

铁路桥污水处理厂场地为狭长地块，形状不规则，用地面积紧张，单位水量仅为0.29m²/(m³.d)，仅为常规污水建设用地面积的1/4-1/3。为了满足土地利用条件，除了选择节约土地和可靠的十种艺术方案外，总平面打破了传统的中间道路，两侧对称布局，结合土地利用红线的特点，地下道路布置在红线弧的一侧，两条水处理生产线平行紧凑布置在另一侧，尽量减少土地利用的分割；根据池体深度的垂直分布特点，应急溢流调节泵房和排水泵房利用生物池对应路段下方的空间，限度地发挥垂直空间的作用。

铁路桥地下净化水厂的进水主要是生活污水，出水水质稳定，符合地表V标准。采用进水结合井（破碎格栅）→细格栅一曝气沉砂池→膜格栅→A²/0生物池→MBR膜池紫外消毒设施一巴氏测量槽的工艺流程，该工艺技术先进可靠，水质优良，占地面积小，剩余污泥排放少，抗水质冲击负荷强，自动化程度高。处理后的尾水作为黄孝河明渠的生态补水，不断为黄孝河注入活力。

目前，在后阶段，铁路桥污水处理厂实现了土地复合利用、地下施工形式、地上无建筑；重力流入水、进水流控制准确、防洪设计合适；布局紧凑，占地面积小，10万m³/d实际用地规模仅为2ha。建成后，可弥补旱季污水设施处理能力不足的不足，实现旱季全收集全处理，消除旱季污水溢流，是华中地区家地下净化水厂。

3.5.构建系统的智能调度管理系统-河流水环境监测调度工程

建设综合监测、实时预测预警、工厂网络联动干燥智能调度控制系统，实现、系统的智能运维管理，帮助工厂网络湖岸综合管理，实现真正的岸水治理，整体服务黄孝河、机场河流环境综合管理项目水环境、水安全、质量和效率的核心管理目标。

4 项目展望

黄孝河机场河流环境综合治理二期PPP该项目是湖北省基础设施中心的项目(GIH)项目图书馆项目是湖北省的重点项目，是武汉四水治理的头号项目。投入使用后，将提高大汉口地区的水安全能力，改善武汉的生活水环境，有效促进长江保护工作。该项目创建了许多：地上公园和地下水库CSO铁路桥地下净水厂是华中地区家全地下花园式净水厂。机场河截污箱涵是华中地区条浅层污水转运隧道。建设适用于干高密度建成区的源-网-厂-站-河优化调度模式，是华中地区个城市级流域治理体系下的智能水管控平台。

未来，我们将进一步控制分流区地表径流面源污染，继续开展源头雨水污染分流和城市海绵建设，建立长期运维管理机制，从流域角度控制和控制所有要素，从根本上控制污染，实现真正的岸水共治，实现黄孝河的长治久清，再现黄孝河百年、十里美景。

来源：给水排水

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