城市黑臭水体成因分析及治理技术

2022-08-11张习文

化工设计通讯 2022年7期

张习文

（中铁二十二局集团第三工程有限公司，福建厦门 361000）

广西合浦县廉州镇水环境整治二期工程所含八河一塘，均存在黑臭现象，针对其水环境现状调查，在分析黑臭现象具体原因的基础上，借鉴国内外成功消除河水黑臭的治理经验，结合广西合浦地区河流的特征，对消除河水黑臭的技术进行了初步探讨。从技术的角度，以“控源截污、内源治理、生态修复、统筹兼顾”为治理思路，拟定河流黑臭水体治理方案：为外源治理主要实施管网改造、污水处理、溢流污染控制、初期雨水污染控制；内源治理主要实施河道、池塘清淤，补水引水，增加水体的流动性，并对局部河段进行生态恢复改造。

1 本工程现有河道现状

本工程包含的河流有城东水道、北河水道、北插江水沟、廉南大水沟、岭脚村水沟、爱卫街水沟、南京水道、大戏院水沟、中山公园池塘，以上河流贯穿整个县城，均是季节性河流，受季节性降雨影响较大。大部分为开敞式的土沟，汛期用作排涝水道，非汛期用作排污水沟。河流的下游污染非常严重，主要表现为：河水黑色，散发臭气，水面漂浮物比较多，底泥淤积，部分河道被杂草、垃圾、泥沙淤塞不畅。河流水体发生黑臭、堵塞严重、污水横流，不仅使河流失去了资源功能，而且严重破坏周围的环境景观，甚至危害到河流周围居民的身体健康。

2 河道黑臭原因分析

2.1 缺氧与富营养为水体黑臭主因

随着城市化加快，生活污水、工业废水排放量日益递增，而城市配套管网建设滞后，收集和处理污水的效率较低，导致大量有机污染物排入河流。通过现场取样检测，如图1所示，本项目中五条水道的水体溶解氧浓度低于2mg/L，大量的研究已经证明，水体溶解氧低于2mg/L 以下，水体进入厌氧阶段，厌氧微生物大量繁殖，并且对河道水体和底泥中大量有机物进行酸化分解，产生各种挥发性的有机物中间体，水体开始出现腐败性气味。本工程河流“ 黑臭”的直接原因是河流溶解氧浓度极低。

图1 本工程河道溶解氧浓度检测表

研究显示，当河流水体流动比较缓慢或者静止不动时，缓慢耗氧性污染物就能够消耗大量的溶解氧。这类污染物质主要是“氨氮”。如图2所示，本项目所属河道水体氨氮浓度非常高，平均达到12.6mg/L。一般1mg/L 的氨氮需要消耗4.57mg/L 的溶解氧，也就是说2mg/L 的氨氮就能够将水体中的溶解氧消耗完毕。因此，地表水环境标准要求，氨氮浓度低于2mg/L，本项目所属河道氨氮浓度均高于2mg/L，不符合地表水排放标准，除北插江外的其他河道氨氮浓度高于8mg/L，属于黑臭水体评价指标的典型特征。

图2 本工程河道氨氮浓度检测表

2.2 底泥等内源污染物的影响

底层的污泥是造成城市水体污染的主要来源之一，因此要想解决城市水体污染的问题，就必须加强底泥等内源物的处理，只有处理好这些问题才能够从源头上解决这种内源污染的问题，否则永远是治标不治本，不能够完成对河道治理的目标。

本工程所属河道中城东水道、爱卫街水沟、大戏院水沟、南京水道、岭脚村水沟五条河道因历史遗留原因，既有河道已加盖封闭多年，经当地走访了解和调查，以上河道20年来作为排污渠使用，常年淤积堵塞。调阅地勘报告及现场调查，现状明渠大部分为土沟，过水河段为淤泥质土，呈灰黑和黑色，流-软塑状饱和状态，成分以淤泥为主，为污水浸泡、冲沉积形成，夹腐殖质及有机质，具腥臭味。经统计，如图3所示，本项目所属河道污泥平均厚度明渠段达0.86m，暗渠段为1.36m，底泥淤积产生厌氧反应是导致本工程中河道黑臭的一个重要因素。

图3 本工程污泥厚度测量统计表

2.3 河道水体流动性差

河道本身就有着一定的自我调节能力，这种自我调节能够减少一定的污染，环境越好的地方，其自我调节的能力他也就越强大，因此为了增强河道水体的自我调节能力，应当积极地对河道进行清理，防治死水区域的形成。经现场查勘，本项目所属河道资源人为过度开发，大量围垦占用河流两岸滩地，河道部分段落已筑坝拦截，河道采用混凝土封底导致河道渠道化、硬质化等，因此存在着一定的问题，这些问题不仅对河道本身有很大的影响，往往也会影响到周边的环境，形成一个恶性循环，因此在未来的发展过程中应当积极地转变这种情况，只有这样，河道水体才能够变得越来越好。

3 黑臭水体治理技术

针对本项目所属河道已经污染，大部分河水存在黑臭的现象，从技术的角度，在分析本项目所属河道河水产生黑臭原因的基础上，拟对河流采取河道沿线截污、河道底泥清淤、河道疏浚、水体循环与清水补给、河岸生态技术等措施，河流的黑臭现象将得到极大地抑制和消除，河流水质将得到改善。

3.1 控源截污

截污纳管是黑臭水体整治最直接有效的工程措施，也能够让这项工程成为其他工程的一个重要的参考，因此，针对这项工程，应当用更多的污水处理系统进行更好的研究，只有这样才能够在未来的发展中有更多的参考和依据。对既有雨污合流至直排口，采取沿河岸或池塘就近设置截流井，确保晴天无污水外流，雨天通过溢流控制装置排入河道，缓解城区雨水内涝问题。

截污管道的布设位置和施工方法根据现场的实际情况分别选择，一是部分新建河道挡墙段和既有挡墙后无障碍物且空间宽敞段。本工程部分河段就选择在新建挡墙背面同步明挖敷设污水管道，这一系统的最重要的一个方式就是能够从源头上降低对河流的污染，这种系统具有非常好的处理污水的效果，还能够从根本上解决河道空间限制的问题，从根本上解决城市污染的问题，也能够从源头上解决河道污染的问题。其次，河道两侧为既有挡墙且建筑物、构筑物密集，空间极其受限，不具备在挡墙背面施工的明渠段落，本工程采用在河床上沿河边敷设截污管道或管道包封的方式，施工方便，截污效果较好，可以有效收集沿岸直排口污水。三是既有河道为密闭式钢筋混凝土暗渠且顶板上直排口密集，针对这种情况，本工程采用在河道暗渠顶板上设置承托结构，依靠托架支撑的方式布置管道，该种方式污水收集针对性强，克服了河道空间的限制。同时，还能够根据每条河道的特点和差异性，检查井采用一般检查井、河道内承压井、污水直排截流井、雨污合流截留溢流井等方式。真正做到因地制宜、因河施策。

3.2 内源治理

河道整治是个系统工程，需要多方的通力配合，尤其是政府和群众的协作。为了提高居民环保意识，通过政府积极引导、职能部门牵头督促、基层社区干部耐心指导、执法人员依法合规地督导、新闻媒体多种方式宣传（正面宣传、负面曝光）、沿线周边居民和企业全员参与，通过这样的方式来不断地加强人们的水资源保护意识，提升人们自身的素质，最终就能够改善这种习惯。最重要的是还要积极地动员居民自发地对水环境进行保护，减少对垃圾的排放，摒弃随意倾倒生活污水的陋习，才能够让我国的水资源得到更好地保护与发展。

生物残体及漂浮物清理是内源治理的一项重要措施，主要是河道沿线生长的植物、河道内水生植物随着季节的更替产生落叶或者干枯腐烂等现象，这就要求做好季节性或者间歇性的清理工作，避免植物腐烂对水体产生影响，枯枝败叶汇集堵塞造成水流缓慢，从而最终恶性循环，以免出现工程治理后维护不到位出现返黑返臭等问题。

底层的污泥清理也是内源治理工程措施的关键所在，一般对拟定整治的所有黑臭水体，都需要对悬浮于淤泥表层的污染底泥进行清除，尤其是被定性为重度的黑臭水体底泥污染物的清理，能够在最短时间内降低黑臭水体的内源污染负荷，避免其他治理措施实施后，底泥污染物反复向水体释放。针对该项措施，本工程对所属河道涉及的明暗渠全断面全范围进行河道疏浚即底泥清理，并采取加药消杀等方式对底泥无害化处理，疏浚长度达15.6km。

3.3 活水循环与清水补给

清水补给对城市水资源的发展是非常重要的，它能够让我国城市的居民使用到更为干净清洁的水资源，这一点对我国城市居民生活质量的保证有着非常重要的作用。为了避免一些城市污水排入河流，避免城市污水对生态环境造成破坏，我们应当采用一定的污水净化的过程，只有这样才能够保证对水资源的保护。

通过河道底泥清理、水面漂浮物的保洁以及截污纳管等措施后，河道外来污染物总量极大减少，河道的承载力得以提升。基于改善水体质量的要求，还需采取水体置换、引水配套工程、水闸调蓄设施，使水河道内体流动起来，变“死水”为活水。通过既有河道、池塘、沟渠等蓄水引水，增强河水的自我调节能力，让水资源得到更好的保障。本工程中城东水道将引清水渠干渠水体汇入河道，北河水道引丰门岭水库下游渠水等系列引水措施，同时在部分河道设置调节闸，通过干预河道水体流量恢复水体生态。

3.4 水质净化与生态修复

多层次水生植物的运用。通过采取以上工程措施后，河水中存在的一系列的问题能够得到明显的改善，同时也有助于对水资源进行保护，更为充分地了解到目前水资源的状况。上述工程措施不仅能够解决水体富营养化的问题，还能够在很大程度上解决水中生态的一系列问题，最终能够更好地保护人们赖以生存的水资源，使富营养的水体变清，其中所存在的一系列的问题得到非常好的解决，也能够为我国建设人与自然和谐相处的发展模式提供相应的基础。

突破传统水利“粗、平、直、硬”的形象，采用分级挡墙、草坡入水形式，打造亲水平台，实现分级防洪、逐级亲水、人水和谐；技术工艺上，减少传统的硬质浆砌堤岸，改用生态砌块、宾格石笼、生态护坡、卵石铺底等新型的生态堤岸，打造生态通道，实现生态修复。

海绵城市多种技术在本项目得以实施，具体措施有生态停车场、透水铺装、下沉式绿地、生物滞留设施、雨水湿地、调节塘、植草沟、渗管/渠、植被缓冲带、人工土壤渗滤等。

以上措施的实施旨在净化河道水质，同时通过雨水渗透改善地表水的存蓄功能，进一步增强河道水体流动性。

3.5 其他措施

根据河道环境的特点差异，所处位置不同，具体治理措施因地制宜，结合各个项目的各自特点，量体裁衣，制定适宜的治理措施。保留现状植被、生态竹林、河道湿地，恢复生态多样性。在维持河道行洪功能的同时，设置公园、慢行系统和运动场所，开发其休闲、亲水功能，提升市民幸福感和获得感。整治中，河道顺应河势，因河制宜，保留了河滩和弯道，恢复河道的天然形态，同时根据河道的宽度和地形、地势，结合当地实际充分开发河滩的功能。