北方地区黑臭水体综合治理分析——以雄安新区大张庄排碱沟为例

王诗景，郑明珂

（1.中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，浙江 杭州 310014；2.浙江同济科技职业学院，浙江 杭州 311231）

2015 年4 月2 日，国务院印发《水污染防治行动计划》（以下简称“水十条”），明确要求这是当前和今后一个时期全国水污染防治工作的行动指南。“水十条”中提出“到2020年，地级及以上城市建成区黑臭水体均控制在10%以内，近岸海域水质优良（一、二类）比例达到70%左右”。针对黑臭水体治理，许多专家学者进行了大量的治理技术研究，并取得了一些实践成果[1-4]。然而黑臭水体形成原因复杂，影响因素较多，目前缺乏系统的治理方案[5-7]。

雄安新区的设立，是以习近平同志为核心的党中央作出的一项重大历史性战略选择，是千年大计、国家大事。伴随雄安新区的建立，雄县、容城、安新三县行政辖区成为新区规划区，黑臭水体的治理亦迫在眉睫。因此，在“水十条”的指导和推动下，全面控制雄安新区水污染，改善区域黑臭河流水环境质量，是当前雄安新区生态环境治理方面面临的重要任务。

雄安新区黑臭水体共计7 个，包括马庄干渠、温泉湖、曲堤干渠排碱沟、大张庄排碱沟、府河南侧排碱沟、雁翎沟、唐河污水库。本研究选取大张庄排碱沟作为研究目标，通过对大张庄排碱沟黑臭水体综合治理进行研究，介绍了该河段治理前存在的主要问题、治理所采取的有针对性的工程措施和管理措施，并介绍了治理后取得的生态效益、环境效益与社会效益，以期为全国其他城市和县级城市黑臭水体治理提供借鉴。

1 河流概况与污染特征

1.1 大张庄排碱沟概况

大张庄排碱沟长约12 km，占地32.5 万m2，位于白洋淀河堤的外侧，主要用途为防洪和排涝。大张庄村周边排碱沟渠的综合治理工程，大致分为2段。Ⅰ段河道长度约6.6 km，平均宽度约为15 m，占地面积9.9 万m3，平均深度按1 m 计，存水量约9.9 万m3，大部分沿着白洋淀河堤外分布，目前沟渠内为沿途居民生活污水。Ⅱ段村内西侧渠道分布长约2.3 km，平均河宽9 m，占地面积2.07 万m2，平均深度按1 m计，存水量约2.07万m3。

1.2 水质概况

由于大张庄排碱沟周边历史遗留的生产废水污染及周边居民生活污水进入，排碱沟内水质已受污染，不宜饮用和灌溉。为了对排水干渠水质进行监测，摸底地表水采样点位，在河道附近和污染严重区域布设了地表水监测点位。根据《地表水环境质量标准》（GB3838-2002），溶解氧满足Ⅳ类水质要求，如果按Ⅴ类水质要求，COD、BOD、NH3-N、TN、TP、砷、汞、铅、二氯甲烷和石油类均超标。监测指标，详见表1。

表1 排碱沟水质监测结果统计

1.3 污染来源

根据现场调研，排碱沟现有河道多处淤堵，水体流动性差而且黑臭，水生态系统崩溃，周边居民反映强烈。

初步分析原因如下。

（1）排碱沟来水以周边工业废水、居民生活污水、农田退水和汛期雨水为主，天然径流匮乏，同时整条排碱沟渠呈现封闭状态，沟内存水为死水，无流动性。

（2）大张庄村致力打造白洋淀羽绒城，约有羽绒厂150家，周边部分羽绒企业存在偷排漏排现象。

（3）村庄原有排水系统为雨污合流，即通过村内管渠在旱季收集污水，在雨季时兼顾收集雨水，目前村中已有部分管网，大部分排水通过直排式合流管渠，直接将雨水和生活污水就近排入大张庄排碱沟；另外，村内大部分明渠长期缺乏维护，都存在不同程度的淤积，因此存在雨污不分流与明渠淤积造成水体富营养化与卫生条件差等问题。

（4）河道污染底泥常年淤积，造成污染物累积产生“水华”现象，进而影响水质。

2 主要治理措施

2.1 技术路线

黑臭水体综合治理是一项系统工程，需要从多维度对河道进行治理，坚持“控源截污、内源治理、生态修复”的措施是治理黑臭水体的关键和核心。污染源得到控制，水体黑臭就能够得到根本治理。内源治理的根本目的在于河道底泥的减量化、无害化与资源化。生态水体修复改善，也使地区河道水生态及环境功能得到恢复。水环境改善的技术路线，如图1所示。

图1 污水处理流程

具体思路如下。

（1）首先清理上层垃圾，将清理后的生活垃圾沥水后消毒装袋，运送至垃圾处理厂。

（2）第二步，先行对施工区域进行分格设置无土围堰，将待处理区域废水进行废水分格倒灌，露出河道底面后，对河底淤泥进行原位的固化稳定化治理，利用底泥治理后的河道做蓄水池。

（3）待河道养护后内置矿化还原设备，同时进行河道护坡施工，整体完工后对废水进行处理，即可将处理后的污水进行回灌，回灌同时进行人工湿地施工，预处理后污水经人工湿地深度处理完全达到类Ⅴ类地表水水质标准回到河道。

（4）河段施工顺序自河道上游至下游，一个区域施工结束后，后续逐格施工，直至项目达标完成。

2.2 控源截污

2.2.1 河道垃圾清理及治理措施

安新县政府组织技术单位初步调查结果显示，排碱沟内现有生活垃圾3.3 万t，存量偏大，因此本工程垃圾打捞采用5 t 打捞船，加以人工配合。打捞船只在白天对河面漂浮物进行打捞保洁和巡逻。船舱中存满垃圾或到下班停船时间时，将船开至停靠点，卸下垃圾定点堆放，并采用自卸运输车将垃圾运送至垃圾处理厂。

2.2.2 废水拦截措施

河道内污水的主要来源为两岸城镇居民的生活污水。为了从源头上控制污水来源，保证治理河道的长期绿色生态，对两岸城镇居民排放的污水进行收集，经由污水处理站处理后再排放至河道。为此，设置500 t/d 污水处理厂1 座，大张庄污水经收集后由出口1 位置排放至污水厂进行处理，设计出水优于GB 18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A 标准，尾水经生态净化后再排放至河道，主要污染物指标达到Ⅳ类水质标准。

2.2.3 拦污管网工程

为了保护地下水，按照雨污分流原则针对向排碱沟排污的污水管道进行设计并施工。大张庄排碱沟周边村落共有1 380 户，共计5 781 人，排水量为404.67 m3/d。敷设UPVC 材质支管3 890 m、HDPE双壁波纹管材质主管1 870 m，合计约5 760 m，可基本满足大张庄周边村民排污需求。

2.2.4 循环水体系统

本系统中，下游端头利用原有泵站及新建泵站，定期将处理达标后流至下游污水通过提升至上游或提升至主干道使得排废水流动起来，恢复健康良性的水生态系统，强化水体的净化功能，改善水体水质。

2.3 内源治理

河道底泥治理是为减少最终处理（处置）污泥的容积，通过无害化处理避免造成二次污染并使最终产品的卫生学指标达到要求以及资源化利用，即“三化”——减量化、无害化、资源化。

2.3.1 河道底泥清淤

在可研阶段，结合现场初步勘测情况，按照河道底泥平均深度1.2 m 计算清理淤泥工程量。目前预计淤泥量1.706×104m3。结合现场污水及底泥处理的要求，现场选择干式挖掘方式清理淤泥。本河道内淤泥主要来源于两岸居民的生活排污，有机质含量相对较多。从河底吸取的底泥含水率约为95%，直接运输量大，也不能直接堆放填埋，因此在排尽河道污水后，直接采用现场固化稳定化作业，固化污染物同时含水率可降至约60%，甚至更低。处理后污泥通过干式清挖装车运送至业主指定堆场填埋，并采取环境保护工程措施。

2.3.2 河道底泥清理

通过向底泥中投加专业底泥稳定剂和调理剂等药剂，使底泥中的重金属浸出浓度满足国家标准，并且挥发性和半挥发性有机物的限值也同时满足标准。稳定剂和调理剂通过原位修复系统中的药剂输送系统，采用压缩空气将干粉药剂经输料管直接输送到地下强力搅拌头的滚轴中间。稳定剂和调理剂分别投加搅拌，先投加调理剂搅拌，再投加稳定剂搅拌。

2.3.3 河道底泥资源化

本项目经过处置后的底泥可用作堤坝填方材料、造地填筑材料、烧陶原料。综合考虑技术、经济、项目所在地河流水质现状及未来规划等因素，并结合相关工程经验，考虑采用GB3838-2002《地表水环境质量标准》Ⅴ类标准作为底泥固化体重金属浸出控制标准。底泥中较粗颗粒（砂石料）清洗后就近资源化利用，用于筑堤构建生态护岸、造地等；部分原位固化后底泥可烧陶、制砖后用于本项目水生态修复工程、补水工程、形象提升工程的景观铺砖和湿地。

2.4 生态修复

2.4.1 生态浮床技术

生态浮床是绿化技术与漂浮技术的结合体，植物生长的浮体一般是由发泡聚苯乙烯制成的，质轻耐用。岛上植物可供鸟类休息，下部植物根系形成鱼类和水生昆虫生息环境，同时能吸收引起水体富营养化的氮和磷。结合工程实际，采用该技术对此工程进行生态修复。

2.4.2 生态型护岸设计

根据实际情况，本工程选择自然缓坡植物型护岸、石笼净水复合护岸、石积护岸等方式。植物型护岸是河流护岸中比较重要的一种形式，它充分利用护岸植物的发达根、茂密的枝叶及水生护岸植物的净化能力，既可以达到固土保沙防止水土流失的目的，又可以增强水体自净能力。同时，岸坡上的植物所形成的绿色走廊还能改善周围的生态环境，营造安全、舒适的人类活动空间。

2.4.3 湿地建设

由本项目实际情况可知，污水来水中氮、磷较高，虽然预处理工段已对水中的氮磷采取相应的措施，在湿地形式方面也应做相应的考虑。结合我国北方地区实际，建议采用水平潜流湿地工艺，该类型湿地受季节性影响较小，处理效果较好。

3 治理成效

3.1 生态效益

本工程的实施达到了预期改善大张庄排碱沟水质的目标，响应了国家“水十条”的要求，改善了雄安新区整体生态环境，也使地区河道水生态及环境功能得到恢复。

3.2 环境效益

大张庄排碱沟污水应急处理工程本身是一项重要的环境保护污染治理工程，大大降低河水中的污染物总量，有助于逐步改善水质，防止水体的水质恶化和富营养化。该项目的实施，大大削减污染物总量（CODCr削减20 t；BOD5削减8 t；NH3-N 削减12 t；TN 削减8 t；TP 削减1 t；砷削减60 kg）。同时，该项目的建设实现底泥的无害化处理，对大张庄排碱河污水库的生态环境起到了有效的改善作用。

3.3 社会效益

本项目的建设极大地改善区域内的水环境质量，保障区域内群众的生产、生活的安全稳定，使广大居民安居乐业，促使地区河道水生态及环境功能得到恢复，有效地保护和改善雄安新区的投资环境。

4 结论与建议

大张庄排碱沟现状生态治理是一项需要长期坚持的系统工程，需要从全方位对河道进行治理。不仅要采取工程措施对全流域进行综合治理，包括防洪工程、水生态治理工程、水生态维护工程，使河道的安全性、功能性、景观性得到快速恢复，更要加强河道治理中、河道治理后的运行维护，充分发挥河道长效管理的效益，创造优美整洁的水环境，实现流域治理“长治久清”的目标。