黑臭水体治理与提质增效技术研究

2022-01-18王鲜鲜周立波白献宇

大科技 2022年4期

关键词：驳岸提质管网

王鲜鲜，周立波，白献宇，秦江

［北控技术服务（广东）有限公司，广东广州 510308］

0 引言

在我国快速建设发展过程中，生活污水、工业废水等污染水体的排放量逐渐增加，加之早期对污染治理力度不足的遗留问题，使各地出现了不同程度的污染状况，黑臭水体治理已经成为促进社会建设发展的重要课题。

1 黑臭水体治理存在的问题

黑臭水体治理存在的问题较为复杂，引发水体污染的原因众多，但并不是所有污染都会产生黑臭水体，只有在一些条件下，才会逐渐形成黑臭水体。以海口市水环境为例，海口市水系缺乏连通、水体流动性弱、自净能力差，水体循环不佳的情况下很容易发生内源污染。而且海口市湿地环境容易受到外界干扰，在工农业发展和城市建设过程中，水污染源不断增多，建筑垃圾、工业废水、生活污水都会使水体和湿地受到污染，从而导致黑臭水体形成。如图1 所示就是典型的浅滩驳岸在水污染状态下逐渐变黑、淤积。

图1 典型黑臭水体

黑臭水体治理的难点在于水体功能较为单一，特别是在城市中，水体大多被硬质驳岸围困在河道之中，除了运输水流、单一景观外没有任何作用，原本的自然水系逐渐变为功能单一的排水明渠，这使得水体的自净能力不断变差，在早期治理过后，很快会又出现黑臭状况复发的现象，造成治理资源的浪费。另外，目前水体周围绿化程度不足，很难形成完整的生态环境体系。

2 黑臭水体治理与提质增效技术设计

2.1 技术研究

黑臭水体治理是一项综合性问题，集合了水利、污染治理、景观、市政等多个专业，在水体治理过程中需要考虑周边环境的实际需求，兼顾与地区的发展关系，还需平衡水利与景观方面的功能，并非只是将黑臭水体清除，还需进一步提质增效。在《城市黑臭水体整治工作指南》中已经明确定义“黑”和“臭”，主要以水体通透度低、水体散发出令人难受的气味为判断依据，一般会根据周边居民的感官感受作为最低判断标准。

现阶段，黑臭水体治理主要有3 类方法，即物理法、化学法和生态修复法。物理法包括截污纳管、底泥疏浚、人工曝气、原位覆盖等，是防止大部分黑臭水体产生的最佳方式，也是黑臭水体治理的第一步。化学法包括絮凝沉淀、添加化学药剂、超磁分离净化等方法，化学法能够有效处理水体中的污染成分，将大量污染物质去除。不过化学法在应用时也会产生一定生态影响，需要多加注意。生态修复法是利用水生动物、水生植物、微生物或生物膜技术使生态系统快速恢复，生态修复需要水体水质恢复到一定程度后才能使用，一般在提质增效阶段或黑臭水体治理最后一步来使用。3 类方法各有利弊，需要根据黑臭水体的具体情况来选择适宜的方法或组合运用形式，如图2 所示，即为人工湿地+生态浮岛的生态治理维护方式，不仅有效改善水质，遏制水体黑臭现象，而且可美化环境，增强景观效果[1]。

图2 人工湿地和生态浮岛

2.2 总体设计

《城市黑臭水体整治工作指南》将黑臭水体分为轻度和重度两级，水质检测结果将作为黑臭水体治理设计与治理效果评估的重要依据。黑臭水体分级标准如表1 所示。

表1 城市黑臭水体污染程度分级

在对黑臭水体完成分级后，需要分析黑臭水体的污染来源。黑臭水体的形成主要有3 种原因：①大量污染物质进入水体，超过水体自净上限后就会发生黑臭现象，污染物质主要是灰尘、未经处理排入水体的污水、沿河岸堆放的垃圾。②水体内部环境催化黑臭水体形成，死亡的生物会累积形成具有污染性质的有机物，逐渐形成内源污染物质并沉积在水底的底泥之中，之后便会不断释放污染物污染水体，特别是在水体温度上升的情况下，会使水体中微生物和藻类加快污染物的扩散速度，导致溶解氧含量降低，从而产生黑臭水体。③水体流动性不足，水体自身的水循环不通畅，复氧能力降低，水体具有的污染物质就会逐渐沉积，进而影响水体自净能力，这也是当前大多数黑臭水体产生的主要原因。黑臭水体治理与提质增效技术应用的大体思路和流程如图3 所示，其中技术手段应用需要根据黑臭水体实际情况来决定，图中只是简单列举出常用的几种方式作为参考。

图3 黑臭水体治理与提质增效技术应用流程

黑臭水体治理与提质增效技术应用的目标是将黑臭水体治理与景观设计相互结合，建立起长效的水体保护措施，减少来自外部的污染，增强内部水体自净能力，综合运用生态修复技术，将水体打造成一个完善的自然系统，实现改善生态环境的良性循环。黑臭水体治理与提质增效技术需要遵循3 项基本原则：①可行性，不同水体产生黑臭的原因不同，地域环境也会影响黑臭水体治理的效果，在具体治理技术应用时必须结合水体的污染程度和原因，有针对性地选择合适的技术方法。②经济性原则，特别是市政治理工程的经费主要由政府承担，在选择整治方案上要争取尽可能高的性价比。③长效性，黑臭水体的产生具有一定的季节性特征，治理除了要在短时间内消除水体的黑臭状况，还需长期维持水质，通过长久维护来使水体环境保持稳定[2]。

3 黑臭水体治理与提质增效技术应用措施

3.1 内源污染治理

面对黑臭水体的治理，现阶段主要是加强污染源的控制与治理，充分考量工业废水、养殖场污水、生活污水等关键污染源的具体技术应用。重点关注工业排污口、生活源排污口、垃圾临河丢弃等问题，在治理过程中规范排污口治理和垃圾清运工作，从源头上减少水体污染，避免一边治理一边污染的情况发生。

内源污染治理的第一步是将带有大量污染物的底部淤泥进行处理，否则即便截断外污染源，依然不会改变水体本身的质量。在水深、水宽满足条件的情况下可以使用清淤船进行水下清淤工作。若无法使用清淤船，可选择干河清淤或结合渠道清淤的方式。如果淤泥量较大，且运输处置较为困难，可就地脱水干化焚烧处理。

内源污染治理的第二步是加强生态补水和水体动力调控，一般是针对水循环动力较差的水体来进行。对现状水体提供一定量的生态用水，增加河道水流量、营造水流活力，丰富水体生态，通过活水畅流来保障水质优良。

内源污染治理的第三步是修整水体边坡、堤岸，可以与水体调控同时进行，其主要目的是为后续生态景观、生态环境构建提供基础，对堤岸、边坡进行填充、护底、铺设草坪等工作。

3.2 管网总体改造

水体管网是衔接污染源头和水流末端泵站污水厂的基础，管网系统对于黑臭水体的治理和完善有着重要作用。为了增强区域污水的治理效果，必须要配套建设相关污水管网，结合雨污分流减少合流制管网。

一方面要对存在结构性、功能性问题的管网进行更新改造，解决污水外渗、管道溢流、进水浓度低等问题。需要注意，开挖换管会严重破坏管道结构，必须严格按照设计标准进行施工开挖，避免因改造管道而影响水环境。合流制管网在雨水季节特别容易发生溢流问题，也是水体在雨季发生黑臭的主要原因。在管网改造过程中还需修复污水系统，使污水系统能够全覆盖、全收集、全处理，降低合流制污染、雨水污染导致黑臭水体产生的概率。通常是对现有排水管网系统进行改造，增加调蓄池、处理设施等方式来完善排水系统结构。

另一方面，水体中的易沉降物质也会沉积在排水系统之中，形成管道污泥，如果不能及时疏通清除，这些沉积物就会被冲入水体，进而沉积在水体底部，这是造成水体黑臭反复出现的重要原因之一，而且部分有机物质被截留到管道内部，会导致污水厂处理功效降低，致使更多污染物质排放进水体。现阶段，主要采用高压清洗车进行疏通，再将吸取的污泥运输出去。或在污水处理厂直接采用排水管渠综合处理污泥技术，通过筛分、洗涤、过滤等方法处理管道中的污泥，也可以减少污泥量。

3.3 末端综合管理

黑臭水体治理后的提质增效需要全面实行，在黑臭水体前中期治理完毕后，还需加强末端综合管理，保障黑臭水体在自然条件下不会复发，减少人工处理次数。首先要检查排水井和排水口，对水体径流中的颗粒物、悬浮物进行拦截及检测，实时监控水体污染情况。并根据污水处理厂和管网系统结构，分析污水处理系统的布局效果，保障处理厂、管网和水体能够融为一体。在黑臭水体治理后期阶段，可以采用生态修复法强化水体的生态能力和自净能力，可以采用水生植物、微生物制剂等方式，投放进黑臭水体之中，有效去除水体中的TP、COD、SS 等常见污染物，去除率可达到90%[3]。

在黑臭水体治理前后都需要通过高质量的管理工作来维持黑臭水体治理与提质增效得到的效果。首先要强化治理责任，加强对排污源头的管理，明确黑臭水体整治的责任，确保企业和群众能够做到依法排水。其次要设计黑臭水体治理与提质增效管理的全生命周期方案，水体污染现象在治理后很可能出现复发问题，需要相关部门发挥自身作用，综合评估水体黑臭现象，加强对污水处理厂、排水管网系统的监督和检查，严格处理其中存在为违法违规行为，从而保证水体管理的整体水平。最后要完善水质监测工作，在落实黑臭水体治理后，需要一套健全的水质监测体系来使工作人员充分掌握详细的监测信息，更好地落实黑臭水体治理与后期生态修复，将黑臭水体隐患扼杀在萌芽之中，长期保持水环境的质量。

3.4 后期生态修复

虽然通过黑臭水体治理与提质增效技术可以在短时间内改善水体水质，但是水体的进一步净化与长期维持还需要完整的生态系统来支持，通过人工生态修复可以加快生态系统的恢复速度。生态修复可分为水体和水陆交错带两大类。

水体景观是内河、湖泊生态系统最为有效的恢复方法之一，其原理就是恢复水体中水生植物的生存环境，改变水系物质的循环速率，从而改善水质。不过水生植物或动物在死后腐烂很容易造成水体的二次污染，必须通过加强管理的方式来进行清理。水生植物分为三种，挺水植物、浮水植物和沉水植物。挺水植物可以增加水生态环境的稳定性和多样性，由于挺水植物根系发达，可以改善水体底泥的生物条件，减少氮磷及有机物的释放。可以选择芦苇、荷花、菖蒲等；浮水植物的水生性较强，一般在挺水植物群落的缝隙中生存，浮水植物可以增强水生态系统的自净能力，还因为其美观具有较高的观赏价值。不过浮水植物对水深和水体流动性有一定要求，需要设置在适宜的位置；沉水植物是水生态系统的主要生产者，将其他水体植物产生的浑水状态净化至清水状态，可以有效净化水体中的污染物。除了水生植物外，也可投放一定量的水生动物，使物质循环更加顺畅，比如螺类生物可以摄食底泥中的有机物或水生植物残体，来降低底泥中有机物的含量。鱼类的增加会带来一定沉积物和营养盐的释放问题，如果投放鱼类，则需要控制在合理的数量内[4]。

水陆交错带景观包括驳岸、漫滩地和湿地三部分。驳岸是水体与陆地物质交换的重要部分，也是保持水系岸线水土交换的基础，需要根据水体段落的具体情况，采取不同的驳岸处理方法，因地制宜，塑造出生动美观的岸线风景。主要有3 种形式：①自然缓坡驳岸如图4 所示。在两岸宽度较大的河段，应尽量保持自然状态，配合水体植物净化，逐步恢复稳定生态系统。②台阶式驳岸。在两岸宽度不够的水体可以采用台阶分层处理的方式，既可以满足人们亲近水面的需求，也能根据不同高度的水位设置不同风景。③垂直驳岸。在两岸宽度紧张的河段只能修建垂直混凝土墙配合观望平台形成景观效果。