城市黑臭水体治理的技术探讨——以大连庄河海绵城市为例

张殿权，金鹏，李旭光

城市黑臭水体治理的技术探讨——以大连庄河海绵城市为例

张殿权1，金鹏1，李旭光2

（1. 中国建筑东北设计研究院有限公司，辽宁 沈阳 110006； 2. 中国市政工程西北设计研究院有限公司山东分公司，山东 青岛 266073）

随着城市工业发展的加速和城市人口的快速增长，污水排放量急剧增加，城市河流黑臭问题已经成为我国许多大中城市共同面临的困境。城市黑臭水体不仅给人们带来了极差的感官体验，也直接影响了人们的健康生活。本文首先对城市黑臭水体现状进行了概述，然后对其形成原因进行了分析，最后对城市黑臭水体治理技术进行了探讨，为城市黑臭水体治理工作提供技术支持。

城市黑臭水体；现状；成因分析；治理技术

大连庄河市位于欧亚大陆东岸，在辽东半岛东南方位，黄海北岸，东经 122°29'~123°31'、北纬39°25'~40°31'之间，为大连市所辖。在城市的建设过程中，生活污水、农业面源污染、工业废水直接排入河内，流域内的生态不断被损坏不能得到修复，河内淤积不断积累降低河道内水的流速，河内的物质由于缺氧发生厌氧反应，导致河流的水质发黑发臭。

1 城市黑臭水体污染现状

庄河市水环境质量状况堪忧（如图1所示），中心城区主要河道包括小寺河、庄河、鲍玛河，均面临不同程度的黑臭问题（如图2所示），河流黑臭率达到100%。

中心城区排水渠道密布，排水渠黑臭率达到62%，对3条河道主要排口进行排查，共有79个合流制直排口，8个分流制雨水直排口，15个分流制雨污直排口，1个分流制污水直排口，10个污水偷排口。水体发生黑臭的原因主要是接受了来自外部排入的未经处理达标的生活污水、工业废水、初期雨水、农村养殖牲畜的污水以及农业种植的面源污染等。内源污染主要来源于河道底泥污染。

图2 庄河黑臭水体分布图

2 城市黑臭水体产生的原因

2.1 外来污染源的输入

城市水体形成污染原因是多样的，污染物超出正常的环境容量，是城市水体黑臭的最重要原因，但并不是唯一因素[1]。外来污染物中包括生产原料、中间产物以及工业生产过程中产生的氨气、甲烷等气体。这些物质的生成聚集在河流水面，造成了阻止氧溶解于水的有机物质膜，水体不能及时地补充氧，有机物不断地发生厌氧反应，使得水体变黑变臭现象越来越严重。污染物进入水体的途径主要 有[2]：

1）排污管直排；

2）雨污合流制雨天溢流；

3）雨污分流制旱天雨水管排污；

4）雨污分流制雨天雨水管初期黑水；

5）排污水系统缺陷外漏；

6）初期雨水面源污染；

7）岸边垃圾。

2.2 水体内源的释放

河道内多年淤积的沉淀物是内源污染物的主要组成部分，河底沉淀物中的有机物会在一定的条件下生成NH3、H2S等臭味物质，然后再与金属硫化物相互作用而生成致黑物质。处于悬浮状态的底泥是微生物良好的栖身场所，在微生物的作用下底泥会发生甲烷化以及反硝化，从而使底泥发生再悬浮从而造成水体二次污染的问题[3]。

2.3 其他污染源的影响

当水循环不畅或者水体流速过低时，会直接导致水体的复氧能力下降，一旦水中的氧含量低于 2 mg·L-1时，就容易发生水体黑臭问题[4]。随着城市建设进程的加快，河堤硬化已成常态，这使得水不能同土壤进行有效的循环，在一定程度上降低了水体的自我修复能力，进而导致污染物不断的沉积，加剧水质发黑发臭。此外，船舶运输过程中的突发泄露问题、渔网打捞造成的底泥再悬浮、垃圾渗滤液被暴雨冲刷至水体中等，均已成为水体发黑发臭的重要形成原因[5]。

3 城市黑臭水体治理技术

基于以上对小寺河、庄河、鲍玛河3条河流的流域污染负荷分析，主要污染源集中在城区生活污水、雨水径流污染、工业废水、农业生活污水及养殖废水。应从源头、中途、末端全过程加强对小寺河、庄河、鲍玛河流域的水环境整治。

3.1 源头控制

主要包括工业废水、农村生活污水的源头控污，控制污水直排，以及源头地块的低影响开发改造，对雨水径流污染进行源头控制。

3.1.1 工业废水

中心城区内工业企业主要为食品加工类企业，主要利用企业内部建设污水处理站或利用小型的污水处理设备将生产加工产生的废水进行处理后排放，可采用水解酸化加生物处理的方式，利用一体化处理设备进行处理。

3.1.2 农村生活污水

主要包括散户排水与村落排水。散户污水是指由于农村的生活习惯以及基础设施建设不齐备，生活污水未进行有效收集和处置。针对散户污水，我们建议采用相对集中的分散处理工艺，实现邻近处置。农村旱厕一般建设在院落的边角，尤其是门口和房屋的边侧，旱厕主要承接的是自家的粪便污水。农村的生活废水一般都倾倒在邻近的河内，基本上没有建设生活废水的收集系统。

因为当前农村常住人口逐渐在减少，因此对于散户排水，推荐采用化粪池进行预处理，化粪池可以承接一户或者相邻多户的污水。污水通过化粪池的沉淀作用可去除大部分悬浮物（SS），通过微生物的厌氧发酵作用可降解部分有机物（CODcr、BOD5），池底沉积的污泥可用作有机肥。通过化粪池的预处理可有效防止污水管道被堵塞，亦可有效降低后续处理单元的有机污染负荷。但化粪池处理效果有限，一般不能直接排放水体，需经后续好氧生物处理单元或生态技术单元进一步处理。化粪池应进行防水、防渗和防腐处理，以防止污染地下水并保证后续污水处理单元处理水量。化粪池应定期清淘，保持进出水畅通，清掏物作为固废进一步处理或用于农田施肥。

图3 单户污水初级处理技术工艺流程

村落排水处理系统是通过村内的生活污水统一收集以后，经过一体化污水处理站处理达标后排放。该系统收集了生活污水和生活废水，生活污水经过化粪池后排入一体化污水处理站进行集中处理。排水管道依据村落中村民的聚集位置、一体化污水处理站的设置位置、地形坡度、道路设置情况等进行设置。

图4 村落污水处理技术工艺流程图

3.1.3 城区雨水径流

中心城区部分场地具备较好的源头海绵化改造条件，近期可进行局部改造，远期结合老城区更新改造及新城开发进行源头低影响开发改造建设。

地块内采用断接的方式，断接是将运输屋面雨水的雨落管打断，使屋面雨水直接流入建筑周边的绿化带内进行消纳，避免了雨水直接流入雨水管道。该种做法主要是改变了雨水径流的输送路径，由不透水区域的雨水径流流入透水区域，从而减少管道内的雨水径流量，延长了汇流时间。同时，在场地内改造建设具有调蓄能力的低影响开发措施，其中包括雨水花园、下沉式绿地、雨水塘等，用于控制屋面和道路等不透水汇水面产生的径流，从而可以减少雨水径流，补充地下水资源，净化径流水质。

结合道路翻新扩建等工程、周边地块、市政设施平面竖向，综合利用道路红线内外地面与地下空间，通过改造建设生态树池、植被浅沟、下沉式绿地等低影响开发设施建设绿色道路，控制径流总量，减少雨水排放，削减道路径流污染。在没有空间条件的区域可结合周边汇水区域排水、污染控制等综合需求慎重考虑建设地下雨水调蓄池等设施。

图5 道路及周边地块综合改造模式概化图

源头低影响开发雨水措施本身有较强的净化功能，可以减少径流中的SS、COD等污染物，从而起到控制城市雨水径流污染的效果。但不同措施的污染物去除效果，受降雨特点、径流污染特征、汇水面情况等因素的影响，表现出不稳定性。根据国外多年的经验，各类措施对污染物的去除效率差别较大（如表1所示），因此在设施选择过程中，应当根据目标污染物及其出水水质要求选择合适的雨水控制利用措施。

3.2 过程控制

主要为排水系统的完善，控制城区生活污水的直排与合流制溢流污染。新区采用完全分流制，老城区现状为雨污合流的，应结合城市建设与旧城改造，加快雨污分流改造。小寺河东岸主要为合流制片区，完善截流干管系统，避免污水直排，西岸存在合流制片区与雨污混接片区，完善雨污水管网，消除混接现象。

表1 源头低影响开发措施对主要污染物的去除率

庄河、鲍玛河流域近期完善截污干管，远期随区域开发建设完善的雨污分流系统。完善污水系统，根据规划用地布局、地形地貌以及河流水系划分污水处理区，建设污水收集、处理设施。在老区逐步改造合流制排水体制，建设雨、污分流系统，完善污水收集系统。改造方式应因地制宜，循序渐进，结合道路拓宽改造完成道路的污水管道建设，结合沟、渠和河道的环境治理完成区域污水主干管的建设，在旧城改造同时完成街坊、小区的污水排水系统建设。在新建区按雨、污分流制建设污水排水系统。提升污水处理能力，扩建、新建污水处理厂，提升处理规模。

3.3 末端控制

利用末端排水暗渠改造建设调蓄池，控制合流制溢流污染，利用末端空间建设雨水调蓄池，对雨水径流污染进行末端控制。建设生态岸线、不断地补充新鲜水源、在大型排水口处设置湿地和在河内布置生态浮岛等具体措施，加强水体的自我修复能力，针对污染严重的河段，通过清淤疏浚、增加曝气、生态补水、活水循环、种植人工水草、投放药剂等综合手段，消解污染物，治理黑臭。

图6 末端湿地示意图

4 结束语

黑臭水体的治理是一个复杂工程，需要多部门合作，结合城市规划，依据不同河流的实际情况选择不同的治理技术，有针对性地对水体进行治理。在治理的过程中我们不仅消除黑臭，同时要实现岸绿、景美、水清、鱼跃的治理目标，只有这样才能最终实现水质的提升和水生态环境的改善。

［1］章林伟．海绵城市建设典型案例[M]. 北京：中国建筑工业出版社，2017．

［2］刘翔．城市水环境整治水体修复技术的发展与实践[J].给水排水，2015，41（5）：1-5．

［3］聂俊美，邹伟国．城市黑臭水体的功能恢复与水质改善案例分析[J].给水排水，2017，43（4）：34-36．

［4］GB51174-2017，城镇雨水调蓄工程技术规范[S].

［5］任梦娇，唐梦丹，沈浩．浅谈城市黑臭水体成因和治理技术[J]. 西南给排水，2017，39（3）：10-13．

Discussion on Treatment Technologies of Urban Black Odorous Water Body—Taking Dalian Zhuanghe Sponge City as an Example

1,1,2

（1. China Northeast Architectural Design & Research Institute Co., Ltd., Shenyang Liaoning 110006, China; 2. CSCEC AECOM Consultants Co., Ltd., Shandong Branch, Qingdao Shandong 266073, China）

With the acceleration of urban industrial development and the rapid growth of urban population, the discharge of sewage increases dramatically, the black odor problem of urban rivers has become a common dilemma faced by many large and medium-sized cities in China. Urban black odorous water body not only brings poor sensory experience to people, but also directly affects people's healthy life. In this paper, the embodiment of urban black odorous water body was summarized, and then the causes of formation were analyzed. Finally, the treatment technology of urban black odorous water body was discussed, which could provide technical support for urban black odorous water body treatment work.

Urban black odor water; Present situation; Causes; Treatment technology

2019-12-24

张殿权（1987），男，工程师，辽宁省朝阳市人，2010年毕业于沈阳建筑学校给水排水专业，现从事市政给排水设计工作。

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1004-0935（2020）07-0885-04