基于河道治理技术及治理措施的探索与思考

崔 延 汪佳慧 王凌生 张兆祥,*

（1 秦皇岛天大环保研究院有限公司 河北秦皇岛 066000 2 河北省河道水质净化及生态修复重点实验室 河北秦皇岛 066000 3 河道水处理和生态修复河北省工程研究中心 河北秦皇岛 066000）

引言

秦皇岛市属于温带半湿润大陆性季风气候，由于南邻渤海，受海洋影响较大，气候温和。秦皇岛市位于冀东北部，处于燕山山脉东段地区与山前平原地带，辖区内地势多变，但气候影响不大。[1]

秦皇岛市水资源丰富，流域面积大于500 平方公里的河流有6 条，大于100 平方公里河流23 条，大于30 平方公里的河流54 条。秦皇岛市境内主要的河流有滦河、青龙河、汤河、洋河、石河、戴河、新河、饮马河、沙河等，均属于滦河水系和冀东沿海诸河水系，以上河流具有典型北方河流的特点，源短流急，汛期河水暴涨暴落，非汛期基流小甚至干涸。据2011 年统计，滦河水系在秦皇岛市境内流域面积约为3773 平方公里，地下水资源量约为7.45 亿立方米，水资源总量约为16.40 亿立方米（其中地表水12.54 亿立方米，地下水7.45 亿立方米，二者重复量为3.59 亿立方米）。[1]由于传统工业及旅游业的发展，且夏季雨水增多，造成暑期秦皇岛市河道水质治理困难，所以综合治理势在必行。

1 秦皇岛市河道治理中存在的问题及成因分析

1.1 河道水质污染严重

通过水质检测发现，大部分河道底泥淤积严重，COD、氨氮和总磷指数远超行业标准。随着工业化生产的强度加大，产生的污水被排入河道，虽然经过了处理，但仍存在污染物质，河道的淤泥不能直接清除用于农田肥料，这给清淤工作造成了困难，导致淤泥堆积严重，影响河道的正常运行。在清除淤泥的过程中，也要根据河段底部的淤泥污染情况、厚度及安全性来确定清淤深度参数。对于淤泥量大、表面垃圾及污染物多的河段进行重点清淤工作，保证河道水环境的清洁；对于淤泥量少的河道，要科学判定是否需要清淤，尤其是含有有机质多的底泥，其实更利于河道微生物的生存，增加生态系统的稳定性。切忌过度清淤，否则不仅浪费了大量的人力、物力和财力，也不利于河道长期稳定发展。此外，还要对淤泥中污染物质进行检测，如具有释放污染源的淤泥层，也应该清除掉，避免未来对水体造成污染与伤害。

有机污染物最大的特点是耗氧，导致水中溶解氧降低，动植物难以生存，水质恶化。大部分有机污染物在自然环境中很难被分解，通过食物链累积对人类身体造成伤害。水中的氨氮对环境和人体均有很大危害，它能转换成亚硝酸盐，对人类健康不利；氨氮浓度高的废水排入海洋会引起赤潮，秦皇岛是一座沿海城市，如若河道的氨氮值过高排入海洋，会严重影响海洋生态，造成大范围损失。磷在生态系统中占有重要作用，但由于含磷的废水大量排入河道，使水体富营养化，打破了生态系统的平衡，水中藻类及植物大量繁殖，水体恶化形成恶性循环，水体的净度降低。[2]

1.2 生态环境脆弱

由于水质生态环境的承载力和环境容量有限，其平衡越来越容易被打破以及改变，并且随着人类活动的影响，水质生态环境变得脆弱，进而发生整体的结构变化。

造成生态环境脆弱的原因主要有以下几个方面：（1）在日常生活和工业生产过程中，人们的环保意识薄弱，产生的生活污水和工业废水不能进行彻底地加工处理，如果直接排入河流会对河道环境造成极大的伤害，严重破坏生态环境。由于人们的生活模式和环保意识提升是一个长期过程，所以生态环境保护的工作任重而道远。（2）由于垃圾随意堆放，饮用水生态环境被严重破坏，河流中的氮、磷等物质超标，造成水体富营养化，生态系统紊乱，部分工厂违规乱排工业废水，威胁了饮用水的安全使用。（3）人类活动加剧，尤其是城市的发展建设，对于河道的干预如截弯取直、修建水利设施等，影响了天然形成的生态系统，使其应对突发状况的能力急剧下降，一旦有外来物种入侵或者夏季洪水爆发，对河道生态系统都是致命的打击。

河岸与河床的硬质化也是破坏水质生态环境的一个重要因素。[3][4]河道的硬质化的缺点有以下几点：（1）使天然河道的美感消失，河道走向笔直没有弯曲，极大地影响了河流的观赏价值；（2）河水的流动性下降，自净能力下降，水中的有害物质增多，水体富营养化，溶解氧降低，造成水体质量严重下降，重则形成黑臭水体；（3）河岸与河床硬质化阻断了水体与土壤间的生物交流，使河道不能完成生态系统中微生物转换的环节，破坏了界面的生态平衡；（4）截弯取直使得鸟类和鱼虾的生存空间极大被削减，使动植物在汛期非常容易被冲走，破坏生态环境。

1.3 雨污分流系统不完善

秦皇岛市年降水量丰富，尤其是夏季，如果出现大面积内涝会造成严重的经济损失。其主要原因是在城市建设初期，没有对排水系统进行统一设计，造成排水效率低下，应对洪水风险指数较低。其次，城市建设用地面积不断增加，使排水系统压力过大，日常维护很难做到尽善尽美，导致管道拥堵、污水回流等问题出现。由于雨污分流系统不完善，初期雨水和城市污水在排放过程中很难区分开，容易使当地地表水资源和周边环境被污染，加重了污水处理和环境保护的工作量。

其中，加强雨水资源的利用可以有效缓解城市用水紧缺的问题。利用调蓄池收集初期雨水，进行预处理除砂，通过与就地水处理站结合，对初期雨水进行超标污染物分析，加入合适的絮凝剂，利用化学方法达到去除污染物的效果。此外，还可以与生物方法结合，构建人工湿地，保护生态系统。但由于城市发展迅速，城市管道设施不齐全，雨水处理系统不完善，无法满足城市发展的要求。雨水管道堆积物不能及时清理，使得雨水与城市污水混合流入河道，引起河道污染问题。对于老旧小区外的道路，特别是较窄的街巷，在夏季汛期，雨水均通过地面自排，造成雨污同时通过暗渠或管道直接排入河道，不仅影响了居民生活，对河道的环境也造成了污染。初期雨水中的污染成分主要包括SS、COD、氨氮、总磷和重金属等，这些污染物随着雨水流入河道，破坏了河道的生态，造成河道水质下降，所以雨污分流是非常必要的。雨污分流不仅可以减小城市管道的压力，还能够促进水的再利用，补充城市用水。[5]

1.4 治理技术落后

随着城市工业发展，经济迅速攀升，导致生活及工业污染物的种类和数量增多，河道生态系统的自我恢复能力变差，河道的清理越来越困难，对于治理技术的要求也更高。现如今，传统污水治理技术不能有效清除河道中的污染物，使得治水效率低下，持续使用还会增加成本，河道治理工作很难开展和进行。对于治理成果，需要长效监控，简简单单的靠人力去监督效率是非常低的，应建立成熟的监测系统，设置中央控制室，对各河道进行定点实时监控和及时调度，确保治理成果的有效性。此外，工作人员的治理理念缺乏创新和与时俱进，导致先进技术不能及时推广，河道的环境治理难上加难。

河道治理观念落后，在传统的污水治理技术中，经常只能注重单一一点或几点问题展开设计和研究，这往往忽视了生态系统的整体性，牵一发而动全身，对于河道的环境问题，应该着眼全局，用符合自然规律的手段，统筹生态效益和经济效益，切实保护好河道环境。此外，国内外的一些新技术难以引进并应用到河道治理当中，要深刻了解技术的适用范围，避免造成不必要的资金损失。

随着人民生活水平的提高，对河道环境的要求越来越高，河水清澈、河道美观、生态系统完善等均为衡量河道治理效果的标准，而这些标准的背后都要有先进治理技术支撑，所以开拓创新，研发各种新型河道治理技术，发掘创新治理理念至关重要。

2 解决方案

由于城市河道存在以上一系列问题，对此，本文结合国内外技术，提出以下解决方案。

2.1 物理方法

因为管理不当，污水废水未进行严格处理，直接排入河道，河道水体的生态环境遭到破坏，河道中的藻类、浮萍大量生长，水体表面被覆盖，严重影响了水中的含氧量，鱼虾由于缺少氧气也无法生存，使水中生态系统恶性循环，不利于河道的稳定发展。物理方法就是采用机械方法清除以上污染物，达到提升水质的目的。其次，河道淤泥对于河道水环境的影响也很大，淤泥长期不清理会使泥土密度增大，易于吸附水中小物质，从而使淤泥更多，造成河道更加拥堵、堵塞。一般可采用物理清淤的处理方法，将流动性较大的底泥清理，并将底泥进行专业检测，根据检测结果判断底泥中是否被污染，如果已经被污染，则需要采用钝化稳定等技术降低淤泥中污染物的含量，再将处理后的底泥运送至指定地点用作回填土；如果没有被污染，可利用差异化的堆场处理技术进一步对淤泥开展资源化处理与利用。

在治理河道作业过程中，石笼网技术也得到了广泛的应用。石笼网一般是由高抗腐蚀处理以上的同质钢丝、稀土合金镀层混合锌铝低碳钢丝、锌铝合金镀层低碳钢丝或热镀锌低碳钢丝等机械编织而成，通过填充砂砾石等材料，可以达到过滤的目的。[6]此外，由于石笼网的材料抗腐蚀，可以大大增加处理水体的年限，节约成本。

2.2 化学方法

化学法是处理河水污染的有效手段之一。[7]该方法是通过在水体中加入污染物去除剂或絮凝剂等药剂，对COD、氨氮和总磷等污染物絮凝、沉淀，进而去除污染物。水体的浊度由不溶于水的物质引起的，其中包括微生物、有机物、泥沙及带电胶体。在浊度的去除过程中，絮凝剂是利用自身所带电荷与水体中带电胶体发生中和反应，进一步除去污染物。[8]

絮凝剂一般包括无机高分子絮凝剂、天然高分子絮凝剂、人工合成高分子絮凝剂和生物絮凝剂。无机高分子絮凝剂中存在金属离子，这些金属离子可以在水中发生水解反应而产生电荷离子和反应活性位点，大多数无机高分子絮凝剂表面粗糙易于吸附污染物，通过吸附作用进而中和消耗废水中的带电胶体，达到净化水体的目的。天然高分子絮凝剂在使用过程中较为环保，但容易受到酶的作用而被降解，于是一些科研工作者对其修饰和改性，以期达到高效的污染物去除效率。人工合成高分子絮凝剂是通过在天然聚合物中引入单体或官能团，比表面积增大，接触位点增多，在酸性和碱性条件下均能去除水体中的污染物。由于其高效的性能，在使用时仅取用较少剂量就可以达到优越的去除效果，且产物中淤泥量少，使其在河道水质治理过程中起到了重要应用。生物絮凝剂具有无毒、环保的优越特性，是一种具有发展前景的新型絮凝剂。单一絮凝剂容易受到环境因素影响，目前复合絮凝剂在应用中较为广泛，复合絮凝剂是通过物理化学方法将单一絮凝剂复合合成新的絮凝剂，复合絮凝剂具有单一絮凝剂的优点，能够充分发挥各絮凝剂的优势，去除河道水体中的污染物。

化学法在短期内对水体中污染物的降解具有优异的效果，但是不利于长期对水体环境进行修复：首先，化学絮凝剂价格较高，长期使用成本较大；其次，在河道中加入外来药剂，容易造成水体的二次污染，对生态系统也有一定的破坏作用，不利于河道的长久治理；最后，絮凝的残留物容易堆积在河床，长久不清理造成淤积，使河床淤泥增多，河道污染更加严重。

2.3 生物方法

生物方法主要的手段是生态修复，在河道治理中，该方法能很好的保护生态系统的平衡与稳定，所以是最提倡的一种治理手段。[9][10][11]生态修复是通过人为手段，如干预河水流量、水生植物和微生物投放、曝气增氧等，对被污染的河道水体进行生态系统的重建，恢复生态系统的多样性，增强河道系统的稳定性。众所周知，在人口密集的城市，河道既带来了优势又存在风险，尤其是在夏季汛期，雨水增多水位上涨，一旦发生洪涝灾害，对人民的伤害是巨大的，生物修复后的河道具有调蓄洪水的能力，有效地减少了洪水灾害的爆发。

通常，生态修复污染河道是通过培育和调整河水的微生物可以有效的分解污染物，它主要包括植物修复和动物修复。在植物修复中，种植芦苇、蒲草、浮萍等植物可以有很强的过滤和吸附功能，同时具有很好的固土作用，减缓水流速度，可以为水体中的生物提供生存空间，巩固和平衡生态系统，达到净化水体的目的。动物修复是通过在河水中投放鱼虾等水生动物，加速生态循环，增加物种多样性，进而改善生态环境。

此外，还可以通过构建人工湿地，对河道和水环境进行整治。人工湿地可以稳固泥土，促进土壤和植物间的物质交换，增加泥土中的含水量，为动物和植物提供充足的栖息地。通过构建人工湿地处理河道污水是一个长期有效的手段，相较于物理和化学方法，生物方法利用水中微生物和动植物以及土壤之间的物质交换，达到处理水体污染、提升生态系统稳定与平衡的作用，它的显著优点是利用成本低达成优异的净水效果，对于可持续发展具有重要意义。

2.4 技术及理念创新

传统的河道治理技术对河道整治的效果较低，已经不能满足城市的建设发展需求。所以，在传统河道治理技术中融入创新技术和创新理念，才能更全面地应对河道问题。

加强落实河道管理新机制——河长制，即河长是河道的第一责任人，坚决把河道管理任务落实到具体人，形成统一的管理模式，对河道的生态环境、清淤疏浚、污染治理及垃圾存放等问题进行统筹负责。[12]确立新的奖惩制度及合理的考察办法，对于优秀河道管理团队应给予肯定并进行表彰奖励，树立先进榜样，开办经验交流会，充分发挥优秀者的带动作用；对于没通过考察者，加强督促，深刻总结经验教训，深究其原因对症下药，将河道管理问题落实到实处。

监测体系、网络系统、监控中心等技术日趋完善，可以更好地运用在河道治理及水处理问题上，加强对流域内水环境管控应做到智能化、标准化和自动化，构建智慧水务工程。健全河长制，由专人担任河长，将治理河道的工作落到实处。由河长落实治水责任，加强污水收集、处理的监管力度，安排相关工作人员不定时不定点巡查，严厉打击乱排、偷排现象。在巡查过程中，发现水污染源头，第一时间做出决断，及时采取措施，防止水环境遭到破坏。

结语

随着城市的发展，河道环境是工作的重中之重。河道水环境又作为城市生态系统的组成部分，河道的综合治理工作终将是生态系统和可持续发展的重要保障，强化预防为主的思想，加大保护河道环境的宣传力度，人人都参与其中，不随意将垃圾扔入河道，雨水污水分离，谨防工业和生活废水乱排现象，为河道生态环境做出自己的贡献。各种治理手段应加快发展的步伐，开拓创新，将生态发展落到实处，改善城市的生态环境，构建良好的水环境。同时，应注意河道的景观建设，提高河道两岸的观赏性，更好地服务于人民，实现人与自然和谐相处的新局面。