汪宏渭

（上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司，上海200092）

1 工程简介

为了进一步加强上海现代化国际大都市综合竞争力，改善城市生态环境质量，提升城市绿化水平,加强生物多样性保护，提升植物科研水平，满足市民科普教育、休闲旅游的需求，让绿色来演绎“城市，让生活更美好”的中国上海2010年世博会主题，经上海市人民政府批准，选址松江佘山国家旅游度假区内建设上海辰山植物园。

上海辰山植物园位于上海市松江区佘山山系中的辰山地带，东起辰山中心河、西至辰塔路、南抵辰花公路、北达沈砖公路(辰山塘以西)、佘天昆公路，总占地面积约207 hm2。

为了控制入湖污染物负荷，提高景观水体的自净能力，在辰山植物园外围配套设计水体净化场，提高景观水体水质，使水体保持良好的景观功能。

2 水体净化场工程设计

2.1 设计水量

2.1.1补充水水量

在对景观水体采取合适的维护措施之前，首先需要对水量平衡进行分析。对于该工程而言，景观水体的天然补充水有水面降水和地表径流，另外可能有湖底渗入的水量。损耗的水量包括景观浇灌用水和水面的蒸发水量。因此水体的水量平衡计算可表示为：

式中：W——补充水量；

Ql——绿化浇灌与硬地浇洒量；

Qr——湖底渗透量；

q1——蒸发水量；

q2——水面降水量；

q3——地表径流量。

根据植物园地质、气象、用水量等资料，计算得出景观水体每天最大补充水量为3 000 m3/d。

2.1.2循环水水量

对于一些容积较大的景观水体来说，国内通常采用15～30 d的循环周期。由于辰山植物园景观水体设计时考虑了水生植物、水生动物等，组成了一个完整的生态系统，水体自净能力较强，因此该工程循环周期按上限取值，设计值为30 d。封闭景观水体总水量约为36.6万m3，则总循环水量约为12 200 m3/d，设计循环水量取13 000 m3/d。

2.2 设计进、出水水质

根据辰山植物园景观水体功能定位和上海市景观水体的污染现状，本着经济合理的原则，确定补充水经景观水体净化场处理后水质达到Ⅲ类标准，景观水体水质总体维持在IV类标准。循环水经处理后透明度得到较大提高。景观水体净化场补充水及循环水进出水水质如表1和表2所列。

表1 补充水设计进出水水质（单位：mg/L）

表2 循环水设计进出水水质（单位：mg/L）

2.3 工艺流程

水体净化场工艺流程如图1所示。

补充水由DN200连通管经取水井引入原水调节塘，由管道泵提升进入人工强化处理装置的混凝沉淀池，混凝沉淀处理后经重力流入后续充氧池，经曝气复氧后进入表面流人工湿地和水平潜流人工湿地。循环水由东湖的循环水泵经DN400循环水管提升进入混凝沉淀池，混凝沉淀处理后经重力流入后续充氧池，经曝气复氧后排入水平潜流人工湿地出水槽，和补充水合流后经DN600管道重力流入景观水体（辰山市河）。混凝沉淀池物化污泥由压力排入污泥浓缩塘自然浓缩，上清液重力流入原水调节塘，浓缩污泥定期外运处置。

2.4 水体净化构筑物

2.4.1取水井

取水井1座，尺寸为3.75 m×1.5 m，深3.1 m。取水井位于辰山市河西闸附近，从植物园南河取水后经井内隔栅进入原水调节塘。手动隔栅规格：B=0.4 m。

2.4.2原水调节塘

泵水调节塘1座，不规则形，面积740 m2，深4.3～4.7 m。塘内设隔栅井一座，尺寸1.4 m×1.4 m，深2.4m，上设不锈钢隔栅板，尺寸900mm×900mm。

原水调节塘接水体净化场区南侧取水井DN200取水管，引水进入原水调节塘预沉。出水进入人工强化处理装置的混凝沉淀池。

2.4.3人工强化处理装置

人工强化处理装置1座，平面尺寸21.8 m×16.4 m，深5.3 m，包括混凝沉淀池和充氧池，地埋式钢筋混凝土结构，上面采用绿化覆盖，种植草皮和灌木。

混凝沉淀采用高效折管絮凝、斜管沉淀池，钢筋混凝土结构，共4池。A池处理补充水，设计处理水量3 000 m3/d，平面尺寸为5 m×7.7 m，有效水深 4.5 m，上升流速取 3.2 m3/m2·h。B 池、C 池和D池处理循环水，设计处理水量为10 000 m3/d，每池平面尺寸为5 m×7.7 m，有效水深4.5 m，上升流速取 3.6 m3/m2·h。

管廊内设取水泵两台，一用一备，Q=125 m3/h，H=12 m，N=5.5 kW，取水泵从原水调节塘隔栅井取水，出水进入混凝沉淀池A。

设自动加药装置一套，制备能力Q=20 kg/h，N=0.37 kW。药剂采用固体硫酸铝（含Al2O3约15.6%），平均投加量按20 mg/L考虑，最大投加量30 mg/L。计量泵3台，流量0.7 L/min，功率0.25 kW。

充氧池设射流曝气机两台，供氧量2.2～2.6kg/h，N=2.2 kW。

设置轴流通风机一台，用于管廊内换气，换气次数按每小时6次考虑，Q=3 810 m3/h，N=0.37 kW。

2.4.4表面流人工湿地

表面流人工湿地面积为3 000 m2，有效水深0.3，停留时间为0.3 d。

根据水质处理要求和景观要求，选择8种湿地植物，具体配置如表3所列。

图1 水体净化场工艺流程图

表3 表面流人工湿地植物配置表

2.4.5水平潜流人工湿地

水平潜流人工湿地占地4 780 m2，有效面积3 780 m2，水力负荷为 0.8 m3/m2·d。水平潜流人工湿地共56组，每组尺寸13.5 m×5 m，长宽比2.7∶1。湿地床前端1 m为布水区，装填Φ30～50砾石，后续12 m为湿地床，前8m装填Φ5～10砾石，后4 m装填Φ5～10沸石，后端0.5 m为集水区，装填Φ30～50砾石，底部坡度取0.74%，装填高度从0.5～0.6 m不等。设计水位低于地表0.1 m。

根据水质处理要求和景观要求，选择9种湿地植物，具体配置如表4所列。

表4 水平潜流人工湿地植物配置表

2.4.6污泥浓缩塘

污泥浓缩塘1座，不规则形，面积560 m2，深度为2.8～3.2 m，用来存放人工强化处理装置产生的物化污泥，污泥自然浓缩后上清液排入原水调节塘。有效容积为1 000 m3，设计储泥时间为1 a，即每年清淤一次，污泥外运处置。

3 水体净化场运行管理

针对季节变化以及景观水体水质的不断改善，提出辰山植物园水体净化场的运行机制与管理措施如下：

阶段一：植物园建成之初，补充水必须经过人工强化处理装置和人工湿地组合方式，内循环水可以短流直接在西湖→南湖→东湖→辰山市河之间进行循环。

阶段二：当植物园运行一段时间后，内循环水必要时需经过人工强化处理后再回到景观水体，水流循环方式为西湖→南湖→东湖→水体净化场（人工强化处理装置）→辰山市河→西湖。补充水处理流程不变。

阶段三：从长期来看，根据《上海市水（环境）功能规划》，油墩港水质远期将达到IV类，原则上不需要对补充水进行处理，可启用阶段一的内循环方式，当外部水质突然恶化时，启用阶段二的内循环方式。

4 结语

辰山植物园水体净化场于2010年3月竣工，运行至今已达1 a。技术上的先进性及多模式运行方式确保了该工程真正实现了节能、节地、节水和节约投资等指标。目前景观水体水质已经达到了地表水水质标准III类以上，高于地表水水质标准IV类的设计标准。

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