青岛市城市黑臭水体治理与生态修复探索

涂楠楠，国小伟，赵梦圆，王 磊，李小宁

(1.中国市政工程华北设计研究总院有限公司北京分公司，北京 100044；2.河海大学水文水资源学院，江苏 南京 210098)

0 引言

2015年国务院发布《水污染防治行动计划》，要求到2020年全国地级及以上城市建成区黑臭水体控制在10%以内，到2030年城市建成区黑臭水体总体得到消除[1]。2022年3月，住房和城乡建设部、生态环境部、国家发展改革委、水利部联合印发了《深入打好城市黑臭水体治理攻坚战实施方案》，要求在“十四五”期间进一步提高城市污水处理效能、巩固地级及以上城市黑臭水体治理成效，并促进县级城市黑臭水体治理。

目前，许多黑臭水体治理工程，因“重治理轻保持、重短期轻长效”而导致后续出现水体返黑，水质反复恶化的现象。黑臭水体治理应从长远考虑，从技术手段、经济适用性、环境影响等多角度出发，保障明确目标、因地制宜、综合施策、规范管理，确保水质改善效果长期稳定[2]。本文以青岛市城市黑臭水体治理工程为例，对这一治理思路的实施方案和建设成效进行探讨，以期为其他城市黑臭水体治理工作提供参考。

1 城市黑臭水体概况与困境

据调查，2017年青岛市有25%的河流为劣Ⅴ类，部分水体黑臭现象严重[3]，住建部、生态环境部2016年2月公布的全国城市黑臭水体清单涉及青岛市有12条河道，其中，2条为重度黑臭，10条为轻度黑臭，总长度17.71km，主要分布在市北区、李沧区、崂山区、西海岸新区等4个建成区，如图1所示。

2018年10月，青岛市成功入选国家首批黑臭水体治理示范城市，大力开展水环境治理专项工作，青岛市河道面临主要问题有：

1.1 水资源供需矛盾突出

青岛市本底水资源贫乏，现状城市水源供水能力为12.51亿m3，城市需水量12.80亿m3，水资源缺口约0.29亿m3；预测2025年城市需水量16.57亿m3，缺水率24.5%，供水形势异常严峻。

1.2 城市河道生态基流短缺

青岛市河道属于季节性河道，以地下水、雨水为河道主要水源补给，部分河道旱天缺少足够的清洁水源，全市河流总数共440条，枯水期几乎全部断流，部分河道甚至全面断流，造成河流生态系统功能和物种多样性减小。

1.3 海滨城市水环境问题突出

青岛市典型的海滨丘陵城市，地势东高西低，南北两侧隆起，中间低凹，部分河流属于感潮河段，受海水潮汐影响较大，过城河道的水环境问题会加大污染物排入胶州湾，影响入海水质。2016年以来入海口断面水质长期超标，其中氨氮月均值最高超标达6.9倍，属劣Ⅴ类水体。

1.4 污水收集系统不完善

城市黑臭水体的主要污染源为雨季污水溢流和径流面源污染，青岛市城区虽整体为雨污分流制，但排水设施建设年代较早，经过多轮改造，仍存在小区管网混错接、沿街商户私搭乱接等问题，以李村河流域为例，雨污混接地块如图2所示。

根据人口测算，2018年李村河流域的生活污水产生量约为26.21万m3/d，流域内共2座污水处理厂，总处理规模为25.60万m3/d，见表1，上游污水厂平均运行负荷率约为3%，吃不饱几成常态；下游为污水厂处于超负荷运行状态，污水处理规模不足。

表1 李村河流域污水厂水量运行数据(2018年)

2 治理策略

2.1 研究范围

青岛市中心城区分为7大流域，本次重点分析覆盖最广、治理任务最重的李村河流域，流域面积约143km2，覆盖市北区、李沧区和崂山区，是流经青岛市区最长、支流最多的河流，12条城市黑臭水体中的3条位于此，分别为李村河中游(君峰路-青银高速)段、李村河下游(四流中路以东)段、水清沟河(开封路-唐河路)段，具有一定典型性和代表性。

2.2 治理措施

治理时，转变传统的局部化、零散化治理思路，综合考虑青岛市城市缺水的特点，以流域水环境承载力为基础，以减少雨天污水溢流，控制径流面源污染为目标，完善流域内污水收集处理系统，优化污水设施布局，修复现有生态系统，优先净化、利用现有水资源，并结合保障措施的落实，形成有效的全流域系统治理，如图3所示。

图3 青岛市李村河黑臭水体综合治理技术路线图

2.2.1排水系统改造

(1)补齐城中村管网空白区。经过调研分析，李村河流域内有23个城中村内部缺失排水管网，涉及人口约7.43万人，污水产生量约0.83万m3/d。以峪夼社区为例，社区每户已实施管道敷设，设在水龙头下、浴室地漏、厨房地漏等，村民洗菜、洗澡、做饭等生活废水均通过户内管道排放，但社区内无统一的污水收集管网，污水主要排入明沟、暗沟及暗管，随沟排放至下游。针对城中村管网空白区，李村河流域新建截污干管11.96km，补齐北龙口社区、南龙口社区等城中村管网空白区，面积431.29hm2，配套建设污水管道245.64km，实施污水干管修复5.5km。城中村污水纳管及管网建设如图4所示。

图4 城中村污水纳管及管网建设示意图

(2)管网检测排查修复。在采用管网流量、水质监测等方式对问题区域识别的基础上，利用CCTV、QV等手段溯源追查李村河流域内排口上游污染及管网问题，排水口调查286处，源头信息调查4598宗，“一口一档”并定期更新，闭路电视技术检测管网447.803km，采取电子潜望镜技术检测286km，发现问题3万余处，检测成果全部纳入信息系统，实现了检测成果的分类，并对破损管道进行更新、修复、清淤等，提升污水管线转输能力。

(3)管网混错接改造。根据问题排口的上游溯源情况，开展流域内雨污混接改造地块71个，新建/翻建市政污水管道10.76km、雨水管道3.21km，杜绝流域内污水散排乱排，排查“散乱污”企业230家，清理、取缔、关停整改106家，以李沧区百通馨苑为例，通过改造有效解决了沿街商铺污水管道混错接和洗车废水散排等问题。

(4)取消临时截污措施。对李村河流域临时截污设施进行分区溯源，建设完善区域内排污管网，将污水纳入污水管道，拆除临时截污设施，李村河沿线社区开展雨污分流改造，加强点源治理，取消临时截污措施89处。

通过上述措施的实施，2018—2020年青岛市污水集中收集率分别为85.8%、86.2%、86.3%，实现城市生活污水集中收集率稳步提升。

2.2.2优化污水设施布局

为进一步优化流域内污水处理设施布局，综合考虑区域特点，构建李村河流域空间“上-中-下”、规模“小-中-大”[4]结合的三级布局结构，如图5所示，近期扩建、提标下游李村河污水处理厂至30万t/d，中游新建张村河水质净化厂(5万t/d)，上游新建世园会污水泵站(0.6万t/d)，远期新建李村河北岸水质净化厂(5万t/d)、扩建张村河水质净化厂二期，保障流域内污水“全覆盖、全收集、全处理”的基础上，缓解李村河两岸污水干线压力，降低污水溢流风险。李村河流域污水收集处理设施布局情况见表2。

表2 李村河流域污水收集处理设施布局 单位：万t/d

图5 李村河流域污水处理系统布局优化

2.2.3生态修复与活水保质

(1)青岛市作为中央财政支持的30个海绵城市建设试点城市之一，全面落实海绵城市建设理念，采用源头措施控制削减径流污染。试点区域涉及李村河流域9.50km2，2020年又划定李村河流域面积55.64km2作为海绵城市先行示范区，在雨污分流改造的基础上，利用海绵生态设施建设，实施115项源头改造项目，李村河流域海绵城市建设面积达到45.5%，建筑与小区81项、公园与绿地10项、道路与广场24项，并搭建了全市统一共享的海绵城市和排水监测管控平台，布设液位、流量、水质等在线监测设备214台，实现海绵城市建设全过程动态跟踪。

(2)开展河道生态补水。基于李村河现状非汛期几近干涸、径流量极少的特点，采用生态流速法计算河道生态需水量，见表3，考虑到不同月份蒸发与降雨量差异，补水量选取最不利月份日均补水量，计算出李村河上、中、下游日补水量分别为0.6万、1.0万、16.0万m3/d。

表3 李村河流域补水河道河段需水量统计表 单位：m3/d

李村河流域内以世园会再生水净化厂、张村河污水处理厂、李村河污水处理厂的再生水为补水水源。上游世园会再生水净化厂出水补充李村河上游河道，补水量0.6万m3/d；中游张村河水质净化厂再生水补充至张村河中游河道形成景观水面，补水量4万m3/d；中下游以李村河污水处理厂尾水为补水水源，在青银高速、君峰路、两河交汇口、郑州路河、黑龙江路共设置5处补水点，补水量20万m3/d。目前，李村河流域再生水稳定补水达到24.6万吨/日，再生水回用率达到80%以上，实现了再生水的“生态耦联、梯级利用”。

同时，在李村河中游构建具有北方城市特色的水下生态系统，如图6所示，新建水下森林面积约2.5万m2，建设具有脱氮功能的人工湿地约500m2以及带状生态滤床120m，对尾水进行深度处理后回灌河道，并对李村河流域局部岸线规整，沿河岸增加挺水植物，修复原有生态系统，提升河道的水环境容量。

图6 李村河中游生态补水示意图

3 整治成效分析

3.1 水生态建设效果评估

黑臭水体整治的最终目的是要还老百姓“清水绿岸、鱼翔浅底”的景象。李村河流域通过河道水体、河岸带两部分提升建设，逐渐恢复了水体生态系统，为水生动植物提供栖息场所[5]。李村河流域内引入海绵城市理念，打造了一批高品质的绿地、公园。通过系统化工程建设李村河下游国控断面持续达标，2020年至今水质一直维持在地表水III类。李村河中下游2020年监测结果显示如图7所示，水质指标持续向好，河道内水生植物丰富，水生动物活跃，常年消失的各种沿河栖息的鸟类也返回李村河。

图7 李村河中下游2020年水质监测数据(以NH3-N为例)

3.2 再生水补水效果评估

在黑臭水体的治理目标基础上，为评估流域内再生水补水对生态系统的影响，我单位与中国海洋大学联合开展了非常规水资源综合利用课题研究，探究李村河污水处理厂再生水补给李村河后的水质变化规律、生态系统演替规律和景观效果提升规律。研究设置了4个采样点，包括3个再生水补水的采样点，分别为1号胶济线铁路桥、2号胜利桥、3号5万m3补水口下游，以及无再生水补水的采样点4号青龙桥。

结果显示，青龙桥处点位叶绿素a浓度较高，为47.23mg/L，补水后水体的叶绿素a浓度显著降低，藻类减少，补水点附近降低为1.44～6.58mg/L，再生水补水使李村河生态系统发生演变，水生植物种类增多，生物量、密度增大，如图8—9所示，对水环境容量，河流径流条件，水体自净能力的提升有很大帮助[6]。生态系统由以芦苇、稗草为主的湿生生态系统和以沉水植物、浮叶植物为主的湖库生态系统系统演变成以挺水植物为主的河流生态系统，藻类含量减少，水体的自净能力变强。

图8 再生水补水前后叶绿素a浓度变化

图9 再生水补水前后水生植物平均生物量的变化

4 结语

黑臭水体治理是一项艰巨而复杂的系统性工程[7]，通过构建系统化治理模式，李村河流域实现再生水景观回用率达到80%以上，居全国领先水平，建管纳污、系统诊断、灰绿结合、补水优先的治理方式，创建了青岛市城市黑臭水体治理典型示范，也为其他城市提供参考。总而言之，黑臭水体的出现往往根源于流域尺度的多个因素，其系统性及整体性的治理思路十分重要。在此基础上，坚持建管并重，建立健全长效机制，明确运维管理主体，完善河长制、排水许可、排污许可等制度，加强黑臭水体日常巡查及监测，通过不断建章立制健全河道生态系统，还老百姓“清水绿岸、鱼翔浅底”的景象。