北方河网地区城市黑臭水体治理经验——以菏泽市城区为例

张 枫，张文君，杨 通

(长江勘测规划设计研究有限责任公司，湖北 武汉 430010)

0 引 言

城区河道多属于雨源型河流，其水源补给来自于本区域降雨，有雨则产流，无雨则基本断流，且以小河沟居多。在区域经济和社会高速发展的背景下，城区河道承担了过重的污染负荷，呈现出明显的“微容量、重负荷”特征，往往面临水质恶化、断流甚至生态退化的多重威胁。据调查，中国80%以上的城市河道受到不同程度的污染[1-2]。

城区雨源型河流因流域面积小、汇流时间短，汛期洪水陡涨陡落，旱季水量极少，甚至河床干涸，导致调蓄能力差、环境容量小、自净能力低，使其修复过程与普通河流相比难度更大[3-4]。国内外许多城市尝试过很多方法，如：深圳坪山河采用原位水质净化处理系统，在河道中间的天然湾畔构建具备沉砂、二级生化和沉淀以及深度净化等功能的河湾水质净化工程，雨季时优先保证河道行洪安全，旱季时通过河湾水质净化工程对河水进行深度净化处理[1]。哈尔滨市何家沟以再生水和雨水为替代水源灵活补水，同时进行生态修复、河道疏浚、水体复氧等措施，达到改善水体生境、强化水体生态自净功能[5-6]的目的。韩国清溪川通过实施河道拓宽、雨污分流，保证水质；旱季引汉江水补水，使其长年不断流；同时进行多样化的绿化和景观设计，使清溪川成为首尔市中心的一个休憩地点，成为首尔一张靓丽的城市旅游名片[7]。

本文以菏泽市城区黑臭水体治理为例，通过分析城区水系存在的问题及成因，遵循“源头减排、过程控制、末端治理”的全过程治理思路，制定“控源截污、内源治理、生态修复、活水保质”系统措施体系，以期为北方平原河网地区黑臭水体治理提供参考。

1 项目背景

菏泽市地处地势低平的黄河冲击平原，历史上为防范黄河洪水威胁，建成圆形的外护堤河和方形的护城河，形成 “天圆地方”的城市格局和“外圆内方”的水系风貌。为解决城市内涝问题，城区内建设有赵王河、洙水河、环城河、外护堤河和经四沟等5条一级河流及多条雨水边沟。随着城镇化的快速推进，菏泽城市水污染问题日益凸显，严重影响着城市形象和人民群众的生活品质。菏泽市于2018年10月24日通过由住建部组织的黑臭水体治理示范城市竞争性评审，确定为第一批黑臭水体治理示范城市。菏泽市城市黑臭水体治理示范城市申报11 条黑臭水体，黑臭河道总长度32.15 km，黑臭湖面总面积1.54 km2。菏泽市城区黑臭水体基本情况及分布详见表1和图1。

表1 菏泽市黑臭水体基本情况

图1 菏泽市城区水系及黑臭水体分布Fig.1 Distribution map of water system and black odorous water bodies in Heze

2 现状问题

2.1 排水体系不完善

目前菏泽市城区现有排水管网约1 206 km，已经达到一定程度覆盖率，但存在主干管比较完整、支管残缺不全、管网混接错接情况严重、管网功能性和结构性缺陷问题严重，导致污水实际收集效能远低于表观数据，同时也大大降低了污水处理设施的实际减负效果[8]。据管网摸排统计，11条黑臭水体沿线存在分流制污水直排口160个、分流制混错接排口61个、沿河居民排口95个，导致大量污水直排入河，污水直排口分布详见表2。

表2 菏泽市黑臭水体沿河污水排口统计

2.2 水体流动性差

菏泽城区地势平坦，水体流动迟缓甚至滞流，水动力条件极差，局部水域易产生污染累积，同时导致淤积问题严重，是水体内源污染的来源[8]。取样分析结果表明：城区11处黑臭水体污染底泥平均厚度为0.43～1.14 m，最大污染层厚度达2.09 m。底泥污染释放是水质恶化的重要原因之一。

2.3 生态水量不足

菏泽市城区水系大多为雨源性河流，径流主要来源于本区域降雨，缺乏天然水源补给，形成了有雨即有流量、无雨则基本断流的现象。由于缺少天然径流，生态补水量不足，水环境容量非常有限，水环境质量对污染物排放量比较敏感，极易因排污形成黑臭的问题，治理过程复杂；加之区域地势平坦、水体流动性差、水动力不足，水体自净能力较差，可消纳污染物的能力进一步减少，容易出现反复黑臭。

2.4 管理体制有待完善

企业排污、排水许可证管理制度尚不完善，缺乏长效监测、监管机制和大数据平台，管理方式落后不健全，缺少专业化运营维护管理团队。

3 治理方案

根据2015年8月住建部、环保部联合印发的《城市黑臭水体整治工作指南》要求，城市黑臭水体治理应按照“控源截污、内源治理，活水循环、清水补给，水质净化、生态修复”的基本技术路线具体实施[9]。本文从控源截污、内源治理、生态修复、活水保质4方面进行系统治理。

3.1 控源截污

菏泽市城区原排水系统均为雨污合流制，近年来，部分区域实施雨污分流制改造，但老城区大部分区域仍为合流制。根据菏泽市经济发展实际情况，采用截流式合流制和雨污分流制兼容的排水体制，以污染物削减量作为考核目标，不过分强求短期内完全雨污分流。

“黑臭在水里，根源在岸上，关键在排口，核心在管网”，通过对菏泽市城区1 206 km雨污水管网进行全面排查，并对沿河排口进行系统溯源、分类梳理，采取“源头减排、过程阻断、末端治理”的治理思路，以排口为出发点，系统布置控源截污措施体系。

(1) 补齐污水处理设施短板，消除空白区。补齐城中村、老城区管网污水收集处理设施短板，消除生活污水收集处理设施空白区，实现污水管网全覆盖、全收集、全处理。新建生活污水处理厂(站)2座，总处理规模6 000 m3/d，完善配套污水管网700 m。

(2) 对各类排水单元里建筑单体内部改造，实现源头分流。通过对菏泽市城区各排水单元雨污分流情况的调研，对小区进行分类，对具有改造条件的老旧小区进行雨污分流管网改造及小区LID(低影响开发)改造，实现源头雨污分流、削减源头面源污染。本工程共改造老旧小区59座。

(3) 混错接改造，实现清污分流。通过全面排查市政道路排水管网布置及雨污混接情况，将混接在雨水管道中的污水改接到污水管道中、混接在污水管道中的雨水改接到雨水管道中，实现雨水、污水“各行其道”和“清污分流”。通过实施混错接改造，彻底根除雨水口旱天直排污水现象，真正实现分流制排水体制。

(4) 管网清淤修复，降低系统运行水位。管道沉积物是构成雨水排水口污染排放、合流排水口溢流污染最主要的组成部分，中国CJJ 68-2016《城镇排水管渠与泵站运行、维护及安全技术规程》规定：管道允许积泥深度不得大于管径的1/5。实施管网清淤是削减雨水排口、合流排口溢流污染的重要措施，也是污水系统检测、治理、修复的前提，此外，管网清淤还可以改善污水输送水力条件。通过CCTV(管道闭路电视)管网探测查明管网淤堵情况，优先对3级及以上功能性缺陷管段进行清淤，总清淤长度约370.5 km。

此外，通过CCTV管网探测查明主要问题管段的破损、坍塌、渗漏情况。针对排水管道和检查井破损、断裂、脱节等结构性缺陷，采取工程措施进行治理，封堵地下水等外水入渗和污水外渗“通道”，降低污水系统运行水位。

(5) 新建调蓄设施，控制溢流污染。菏泽市城区目前采用的是截流式合流排水体制，在完全实现分流制改造之前，合流制排水体制仍然存在。截流式合流制排水体制存在的雨季溢流污染问题，是导致水环境恶化、城市黑臭水体形成的重要原因之一。新建2座CSO(雨污混合溢流污水)调蓄池、总规模15 000 m3，有效控制合流区域雨天溢流污染。

(6) 灰绿结合，削减初期雨水污染。针对初期雨水污染物浓度较高产生的径流面源污染问题，通过布置水力旋流沉沙设施，结合生态修复工程建设的滨水海绵设施及生态浮岛，灰色设施和绿色设施结合，有效拦截初期雨水入河污染物，削减初期雨水污染。

3.2 内源治理

清淤工程是解决内源污染、控制水体污染及富营养化的一项重要措施。通过清除污染底泥，清除沉积物中所含污染物，减少沉积物中污染物向水体的释放，改善基底的污染程度，增加水体自净能力，并为水生植物的重建提供适宜的底质条件。

城区水系清淤存在施工作业面窄、环保要求高等难点。根据各水体特点，采用环保绞吸船+管道运输+土工管袋脱水、环保绞吸船+管道运输+带式压滤机脱水、分段围堰排水+水力冲挖机组+罐车输送等环保清淤方式，可实现清淤过程的全封闭处理，保证施工过程无污染。脱水后底泥优先用于坑塘复耕回填，不能满足复耕条件的采用焚烧方式处理。

3.3 生态修复

在控源截污和内源治理工程实施的基础上，以保护和修复水生态系统为核心，从河(湖)岸带、滨水带、河道(湖体)3个层面，提出滨水生态修复工程体系，建设内容包括生态护岸工程、生态净化工程和滨水海绵设施工程。

3.3.1 生态护岸工程

针对菏泽城区河道形态基本固定、两侧用地受限的特点，综合考虑用地条件、地质情况、工程造价、周边环境以及居民需求，优化传统护岸形式，因地制宜地采用格宾石笼挡墙+水生植物生长平台护岸、雷诺护垫护坡+混凝土净化槽护岸、阶梯式松木桩护岸、半干砌石挡墙护岸等多种生态护岸形式，在保障水安全、改善水环境的基础上提升河道生态和景观功能，如图2所示。

图2 生态护岸典型断面(尺寸单位：mm)Fig.2 Typical sections of ecological revetment

3.3.2 滨水海绵设施工程

传统蓝绿线由不同的职能管理部门分管，蓝线以内归水利部门管理，蓝线至绿线归园林部门管理，因而两道线之间缺乏联系和互动，蓝绿割裂，导致滨水生态空间活力丧失、生态岸线缺失、岸线亲水性差等问题[5]。本工程打破传统蓝绿线之间限制，将河道蓝线与道路绿线有机结合，充分落实海绵城市、韧性城市的理念，统筹考虑布设滨水缓冲带、透水步道等海绵设施，打造蓝绿交织的滨水海绵带，在不影响道路绿化功能的基础上，有效削减入河径流面源污染。

3.3.3 生态净化工程

通过布设曝气增氧设施提升水体溶解氧水平，加大水体流动性；通过布置生态浮岛，为水体微生物提供良好的附着空间，有效改善水生态系统，配合水生植物、微生物快速构建完整的生态系统，人工搭建食物链，提高水体自净能力，并改善现状水生态系统结构性缺失的问题。

3.4 活水保质

保证河道内生态基流和流动性是提升北方雨源型河道水环境容量及自净能力的主要措施，目前菏泽市城区河道主要外源补水水源为黄河水，年生态补水量约260万m3，随着黄河流域水资源重新分配，利用黄河水对城区河道进行生态补水的保证率不断降低，寻求非传统补水水源势在必行。在高效利用黄河水资源的基础上，充分利用污水处理设施处理达标后中水为城区水系补水，增加河道生态基流，加快水体交换，改善河网水系的水动力条件，提升水环境容量和水体自净能力。

(1) 第三污水处理厂中水回用。第三污水处理厂设计规模为8万t/d，设计出水水质标准为GB 18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准，满足河道类景观用水水质标准。新建一条中水回用管道，长度约5 km，将第三污水处理厂达标排放尾水增压输送至小黑河上游，为小黑河、外护堤河及环城河补充生态水量。由于该区域地势平坦，水体自流流速较缓，分别在泰山路、贵阳路小学和渭河路设置3处补水点，分段补水，增加水动力；并新建2座节制闸，控制水流流向，保证中水可有效补给城区河道。

(2) 新建污水处理设施中水回用。新建2座污水处理厂(站)，总规模6 000 t/d，设计出水水质标准为准Ⅳ类，满足景观用水水质标准，处理达标后尾水为双月湖、青年湖生态补水。

3.5 体制机制建设

黑臭水体治理不应是“一阵风”，必须走向常态化，要建立起长效管理的“全生命周期机制”，治理前、中、后均实施监测，完工后需要进行长期动态监测，并建立长效保护机制[10]。建立或委托专业化的城市水体养护单位，负责城市黑臭水体整治后的日常养护；制定城市水体黑臭有关指标监测与评估方案，将城市水体水质监测纳入地方有关主管部门的监督性监测范围，或委托有相关资质的第三方监测机构进行监测与评价。

黑臭水体治理具有多专业复合性的特点，规划、水利、环保等部门的协调配合是实现治理目标的关键。

4 治理效果

通过实施控源截污、内源治理、生态修复、活水保质4项工程，并加强长效管理，菏泽城区河湖水质有明显改善，11条黑臭水体实现消除黑臭水质目标，2021年9月菏泽市城区水质检测结果如表3所示。同时，恢复了河道生态和景观功能，取得较好的河道建设效果，实现了“水清岸绿、鱼翔浅底”的最终治理目标。

表3 2021年9月菏泽市城区水质监测数据

5 结 论

北方平原河网地区城市黑臭水体由于其生态补水量少、水动力条件差的特点，水环境容量非常有限，对污染物排放敏感，治理难度大。以菏泽市城区黑臭水体治理为例，坚持流域统筹、系统治理、标本兼治的原则，遵循控源截污、内源治理、生态修复、活水保质多措并举的治理思路，提出了系统治理措施体系，为北方平原河网地区黑臭水体治理提供参考。

(1) 贯彻系统化治理。黑臭水体治理是一项系统性、综合性工程，坚持流域统筹、系统治理、标本兼治的原则，囊括上下游、左右岸、干支流、水域陆域，坚持工程治理与长效管理协同推进，制定有针对性的系统方案。

(2) 控源截污是前提。雨源型河道水环境容量非常有限，采取源头至末端的全过程污染源治理措施体系，严格控制入河污染物。

(3) 活水保质是重点。探索多重补水途径是缺水地区黑臭水体治理的重点，充分利用中水、雨水等再生水资源，形成稳定有效的清水补给，恢复河道生态基流，辅以底泥疏浚和生态修复，有效为城区水系补水，提高水体自净能力。

(4) 监管为保障。加强监督与管理，完善长效保护机制，以保障治理水体的“长治久清”，最终实现水清岸绿、鱼翔浅底的治理目标。