新时代城市发展方式转变下的黑臭水体治理工程措施分析

张 军

(太原市政工程勘测设计院,山西 太原 030012)

新时代城市加速发展的同时，水域面积较少，城市地面硬化度加大，排水管网能力不足，城市污水直排河道，有机污染普遍存在，水生态严重破坏，人们赖以生存的环境问题日益突出。我国大多数城市的河流、渠道逐步成为黑臭水体。目前城区段的河渠污染较为严重，水体自净能力被破坏，水生态系统破碎，物种多样性快速减少。因此，我国城市水环境问题亟待解决。

1 黑臭形成原因

黑臭是水体被有机物污染后的现象，由水体缺氧，有机物的腐败导致的。有机物污染极其严重，水体有异味，不再适宜水生动植物的生存，甚至导致其退化乃至灭绝。

1.1 水体为什么会变“黑”

水体变黑主要是在缺氧和厌氧条件下，形成了硫化亚铁、硫化锰等化合物，而水中的悬浮物质吸附硫化亚铁、硫化锰等黑色元素导致视觉效果呈现为黑色。

1.2 水体为什么会变“臭”

1)由于大量的有机污染物被排入水体，在好氧型微生物的作用下，大量的氧气被其消耗，因此造成缺氧或厌氧的状态。在该状态下，有机污染物、死亡后的藻类的腐败和分解，产生氨和硫化氢等物质，由于氨和硫化氢等恶臭和腥臭物质溶于水体中，导致水体带有异味变臭。

2)由于过量的营养物质(N，P)被排入水体，导致水体富营养化，藻类迅速繁殖，遮挡了射入水中的光线，影响了水生生物的光照强度，光合作用减弱使得复氧作用减弱。

2 黑臭水体定义与分级

黑臭水体根据黑和臭的程度不同，大致分为“轻度黑臭”和“重度黑臭”两类。城市黑臭水体分类的主要技术指标有透明度、溶解氧(DO)、氧化还原电位(ORP)和氨氮(NH3-N)，主要参数详见表1。

表1 黑臭水体的技术指标

3 黑臭水体的成因

3.1 污废水直排

1)污水收集系统不健全，污水直排；

2)临河的工厂、宾馆、饭店偷排现象比较突出；

3)雨污错接、混接造成直排普遍存在。

由于污废水直排使得河道内COD、总磷和总氮严重超标，河道被异化成纳污管道(渠)。

3.2 合流直排以及管网溢流

1)雨季时，合流制的排水管网中的水量较大，超出了下游污水处理厂的处理能力，因此超出承受范围以外的雨污混合水通过雨水出水口直排入水体。

2)截流式合流制管网，在末端截流，通过计算截流倍数增大管道流量，沿河渠设置溢流口，水量过时通过溢流口溢流进入水体。

3)管网渗漏、倒灌、堵塞、破坏，导致管道设施失效污水排入水体。

3.3 覆盖—明渠变暗渠

城市内部用地紧张，为了开发建设将明渠覆盖，覆盖段上建住宅、商业等，由于建筑物下方为渠道，无法埋设污水管道，因此建造商穿过覆盖段顶板直排进入河渠，水被隐藏，掩耳盗铃，给后续改造工作的前期摸排增加很大难度。

3.4 内源底泥

地层自上而下分别为水、淤泥、粉质粘土，污染物淤积形成底泥，持续向水体释放污染物。

3.5 城市面源污染

近年来，城市逐步扩大，硬化程度加大，硬化范围扩大，因此大面积的地表径流是面源污染的重要因素。雨水降落到地面形成地表径流，空中和地面的污染物被直接冲入河渠，污染水体。降雨初期路面径流COD浓度在143 mg/L～835 mg/L之间，SS浓度在242 mg/L～1 306 mg/L之间。

4 黑臭水体治理的困难及难点

河道岸线已被人工渠化，驳岸紧邻着市政道路及居住区，施工无地可用，且可改造用地面积有限。

5 整治方案及治理措施

5.1 黑臭水体治理技术路线及主要措施

1)系统性治理措施：整体规划，统筹考虑，将黑臭水体的治理与雨污分流改造、海绵城市建设、生态城市建设、智慧城市建设等相结合，统筹考虑。新时代城市发展方式转变下要将黑臭水体治理与城市发展紧密结合，兼顾城市开发建设与水环境保护；

2)规范化管理措施：建立专门的黑臭水体综合整治组织管理机构，对黑臭水体治理负总责，将黑臭水体治理任务分解落实到相关职能部门。

5.2 治理黑臭水体设计方案

1)工作思路。

现状调查完善基础数据;

整理基础数据并分析存在问题;

根据现状问题及达到的效果确定目标需求;

根据需求制定合理的解决方案。

2)设计方案。

a.截污纳管。

截污纳管的关键在于控源截污，这是改善水质的必要条件，黑臭表面看似在水里，细看在于排污口，实则关键在于排水管网。通过污染源调查和工程技术手段，可以消除污水直排和溢流等现象。

b.面源控制。

面源污染主要来源于城市初期雨水、冰雪融水、地表固体废弃物等，因此面源控制应结合海绵城市建设，采用低影响开发(LID)技术，初期雨水控制与净化技术、地表固体废弃物收集技术、土壤与绿化肥分流失控制技术，以及生态护岸与隔离技术。

c.清淤疏浚。

黑臭水体治理过程中，内源污染治理、清淤疏浚是最直接有效的解决办法。清淤常采用两种技术措施，一种是干式清淤，一种是水上清淤。

干式清淤：抽干黑臭水，使得底泥外露，使用人工和机械相结合的办法清除。该方法清淤浓度高，清淤速度快，清淤较为彻底，但也易形成二次污染，一般适用于箱涵、明渠、小型河渠湖泊的清淤。

水上清淤：对开阔水域，水位较深的黑臭水体，断开排干难以实施，水上作业是唯一途径。该方法主要分为机械清淤和水力清淤，一般适用中小型河湖、港口码头以及江河湖库等一系列大型清淤工程。

d.人工增氧。

人工增氧适用于相对封闭的水体，主要对治理后的水体增氧，提高水体的溶解氧，加大水体的流动性。人工增氧仅是阶段性措施，需与其他治理手段相结合。

e.原位修复。

水生态系统构建主要分为以下几部分：

浮水植物：沿水岸线划分区域种植睡莲、荷花、芡实等，构建景观优美且具有生态效益的浮水植物群落。

挺水植物：种植芦苇、香蒲等形成挺水植物岸线。

沉水植物：对现状河渠深度及沿河坡度进行改造，浅水处种植苦草、狐尾藻、金鱼藻、黑藻等沉水植物。在净化水质基础上，为多种鸟类、蛙类、昆虫提供休憩和觅食场地，提升湖体景观。

微生物：微生物对水体净化起着不可或缺的作用，通过向水体中投加高效复合工程菌，改善微生物种群，提高水体净化效果。

水生动物：螺、贝、鱼、虾类等高级水生动物，可清扫水草表面悬浮物，利于水草光合作用，又可通过食物链把氮、磷从水体中移出，结合水生植物系统更好的净化水体。

f.旁路治理。

旁路治理适用于封闭性的水体，对突发性的水体黑臭和无法全面截污的重度黑臭水体有着明显的治理效果。旁路治理就是在河渠附近设置污水处理站，将一端的黑臭水抽至处理站进行处理，处理达标后的水再排放至河渠另一端。