生态环保视域下城市环境工程污水治理研究—以石马河治水为例

2023-08-24朱琼

皮革制作与环保科技 2023年13期

朱琼

（贵州生态环境工程运营管理有限公司，贵州毕节 551700）

引言

近年来，各城市生活污水量持续增加，市区内的污水处理设施、污水处理量、单日处理任务相应增加。参照各城市的污水处理厂规划情况，各市区内每年平均增加3～5个污水处理厂，每年污水处理规模增加量的单位为“万吨/日”，市区单日处理污水量年均涨幅单位为“亿吨”。由此可见，各市区均加大了污水处理的规划力度，明确了污水治理的重要地位。

1 石马河水环境概述

石马河项目总长约为67 km，含有不少于100条河涌，区域内水环境面积约为1 250 km2。此项目流域范围内的人口数量约为151万人。在污水治理之前，石马河作为关键的输水工程，周边工业、制造业等各类生产企业较多，形成了较为严重的水污染问题。多年前首次进行治水处理，成功改善了石马河水质，相应修复了天然河道，初步取得了治水成绩。由于石马河项目的径流范围较广，关联的治水主体较多，尚未制定顶层治理方案，治水工作表现出零散性，无法保证治水质量。在此种治水条件下，石马河的水质较低，多处存在黑臭问题，间接降低了周边居民用水环境的舒适性。为此，石马河治水工作迫在眉睫[1]。

2 石马河环保治水战略

2.1 建立环保治水管网体系

石马河环保治水工作的参与主体众多，各单位建立了联合治水体系，严格遵守国家生态环保战略的各项要求，给出的治水方案为“流域统筹、全面整治、提高水质、重点击破”，将城市用水规划与生态环保工作衔接，积极整改原有的河道治理方法，分析水污染问题，给出有效的治水方案。在建立治水管网时，采取集中规划、污染防控等措施，以此保障管网的建立质量。一，环保治水集中处理。建立污水管网，用于全面收集城市污水。设计者需参照石马河项目的实际特点，给出可行的管网设计方案，以此保障污水收集、污水输送的有效性。参照“全区域覆盖”、“有效收集”的污水整治规划，防止出现污水排放问题，以此保证城市用水的生态性。在设计污水管线时，管理者需正确看待污水处理工作，保证管网设计的合理性；二，污水规划全面性。依据污水防控思想，参照石马河项目周边的生态环境，加强污水处理。结合各区域的污水处理情况，制定相应的污水排放要求，使处理厂的污水处理量处于有效控制范围内；三，规划污水管网时，需迎合“节能减排”思想，以此提高城市污水的处理速度，增强污水管网设计的有效性。在城市密集区域设计小型处理站，用于处理城市污水。采取此种规划方法，能够有效控制管网设计成本，增加可获取的污水处理收益；四，建立环保治水联合组，共同明确了石马河的水质整治目标是“V类”。施工组织自2019年起进行雨污分流处理，工程内设计了1 400余个施工点，分别进行雨污分离处理。施工期间，埋管长度约为2 100 km，立管长度约为1 500 km，以此保证雨污分流质量。雨污分流处理后，建立了多个地块进行水质专项管理，并针对区域内的输水管线开展有效检查，建立完整的输水管网。其中，主管长度约为11 km，分支管网长度约为320 km，以此构建管网体系。将管网体系与污水系统相连接，让雨水流向河道，把污水输送至处理中心，以此减少河面污染物含量；五，针对污水管线的适用性，混凝土管线虽然表现出较强的抗压能力，其工艺成熟，管线质量较好，但运输支出较多、对管口的加工要求较高，管道极易发生流动问题，且管壁会长出不易清洗的物质。石马河项目选用的是HDPE管，此种管线外壁为环形，内壁为PVC，表现出质量小、连接稳固、抗磨性强、不易腐蚀等管材优势。

2.2 加强排口环保管理

2.2.1 排口整治分析

（1）排口污染情况。石马河项目的中心位置是清溪镇，此区域内人口约有32万，石马河经过清溪镇的河流有44条。其中，26条河流处于严重黑臭状态，黑臭程度稍轻的有11条，其余7条河流无黑臭情况。清溪镇的污水排放口约有820个，采取明渠排放污水的点位是356个，其余463个排口均为暗渠。清溪镇排口设计主要有生活污水、生产污水两种类型[2]。此处是石马河治水的关键区域。

（2）排口环保管理方法。应对管网信息不完整、各排污口方位不明确、多数排污口存在坍塌堵塞等问题，积极解决污水四溢、水环境污染等环保问题。经过多方联合，共同给出了排口环保管理的整治方案。施工单位派遣专人，参照管网运营组织给出的污水井位置，进行深挖找井。深挖发现：污水井被埋在地下＞-2 m的位置。经过多方人员仔细确定，排查出管线堵塞的原因，进行管线疏通处理。

（3）调查排口污染情况。采取摸排调查的方式，全面复核、核实排水口位置的污染情况。调查项目包括：排口材质、排口类型、排口规格、排口所在道路、排口高度、水流速度、水流量、水体颜色、水体嗅味、水中悬浮物等。针对管径≥300 mm的情况，获取其每日排放量、排放水质等详细信息。如有污水排放问题，及时锁定污水源头。其中，排水口材质有三种：PVC、木泥管、砖混。确定排水口方位的流程如下：一，将初期设计的排水口资料导入CAD中，使用奥维地图进行分析。以各镇区、河涌为地理单元进行巡查；二，如果初期设计的排水口方案准确，借助其坐标确定排水口位置。如果信息有误，需结合实际排口位置标记位置偏差量；三，排水口编码管理。确定各处的排水口方位后，逐一进行位置标记，在底图标记具体的位置、编码等信息。初期排水口的编码形式为：“河涌简称+排水口类型简称（污水口，w；雨水口，y；混流口，H）+流水号”。监测排水口的排水质量时，≥300 mm的原排污口不予处理，测定新排口、原排口的排水量、排水流速等信息。

（4）拟定排口环保治理方案。以河道为沿线追溯各排口位置。利用明渠、暗渠两种类型的排口，逐一追溯调查形式，能够有效查出排水口的相关信息，包括排水口尺寸、管道质量、排污类型等。结合调查结果，对比初期的设计方案，更正排口方案。明渠排口检查时，以人工测定形式为主。确定暗渠参数时，如果截面规格不大，可利用激光扫描技术获取暗渠断面、排口方位等各项参数。采取“雨污分流”方法有效封闭排污点，防止污水排入河道。针对城中村路网规划错乱的情况，采取总口截污方法，将污水输送至集中处理点。一，排口源头截污处理。排口位置的污染物较多，可采取雨污分流设计方法，从管线源头进行水流划分。管线改造完成，封堵此污水排放口，让雨水正常排入河道；二，入河口截污处理。非工业区的暗渠排口两边均设有截污装置，依据河涌沿线情况给出截污处理方案。使用污水管线、调蓄池进行污水输送。沿河位置使用PVC管建立污水输排体系，防止生活污水排入河涌。河涌两侧未设截污装置的暗渠，采取上侧截污设计，以此有效截流污水。工业区内的排口整治，采取统一规范排水管控方法。如有偷排、漏排等问题，需由执法者提供相关违规资料。经过排水执法，消除偷排、漏排的点位，促使企业自行建立污水排水管网[3]。

2.2.2 石马河排口环保管理方案

石马河项目内共设有7 700个排污点，以排污点为起点，创建排污、市政等各输水体系的关联关系，合理划分排口类型。参照排口特点，明渠有4 410个，暗渠有5 512个。采取雨污分流、管网细化、截流疏排等措施消除排口，以此防止工业、制造业生产污水排入河道。

2.3 修复受损水文项目的环保措施

2.3.1 建立水环境资料库

石马河项目需建立水环境资料库，动态更新各点位水质信息，便于相关人员准确掌握水环境治理进度，增加水环境整治的有效性。水环境资料库中，含有较多的数据资料，建库需参照水生植物的生长特点，实施相应的植物保护工作。获取水环境的相关信息时，可使用“蓝藻治理”“污染控制”等技术，以此保证信息获取的完整性。

2.3.2 河道清淤技术

工程流域中混有较多的淤泥，且有一段时间未予清理，由此增加了底部淤泥的堆积量。经过实地勘察发现，初步估算淤泥量不少于3.5万立方米。淤泥堆积是加重流域污染，导致水质恶劣的关键因素。如果淤泥厚度较高，将会降低流域整体的蓄水性。为此，石马河项目水环境修复的首要工作是清除淤泥。实际清淤量达到5.12万立方米。

2.3.3 活水补水技术

在流域内混有较多的淤泥，会削弱水体自净能力。以生态环保为项目修复出发点，合理利用活水补水技术，有效修复石马河水动力，以此增加水体流动能力，逐步修复水体的净化功能。活水补水技术是利用水利设备激活水动力，有效控制污染物的混合量，增强水体流动能力，以此逐步达到水质净化的目标。石马河使用活水补水技术的操作流程如下：一，底层增氧，恢复流域氧含量。石马河项目中的黑臭情况较为严重，黑臭水体表现出较强的耗氧性，会消耗水中60%～90%的溶解氧。石马河项目采取生态活水整治方案，借助机械活水、生物制剂，有效增加流域底层的溶解氧含量。清除淤泥后，流域底层产生的氧化还原层可用于培养微生物栖息地、培育多样性的水生植物。氧化还原层具有一定隔绝功能，能够降低有机物的散发量，以此保持水体含氧量的平稳性；二，利用微生态制剂保证治水效果。使用活水治水技术，黑臭水体的整治成本约为60至100万元/立方千米，此技术表现出较高的节水、节能优势。黑臭水体自行增氧、恢复至生态状态至少需要10天，最长需数月。石马河项目使用生态活水技术后，在3天内迅速改变水体生态功能，使流域拥有一定生态净化能力，有效控制蓝藻生长。配合引水、补水、种植水生植物等措施，投放一定量的浮游藻种，以期打造出多样性的水生环境，全方位增强水体生态性。经过活水治理后，石马河黑臭污水问题在15至20天内完成治理，再未出现黑臭现象[4]。

2.3.4 曝气增氧技术

石马河水体出现的黑臭现象，主要是由水中含氧量较小，流域内含氧量不充足，致使厌氧生物数量增加引起的。在厌氧水生物与有机物发生反应后，会释放出较多的甲烷，使水体散发臭味。为此，可选择曝气增氧技术，向河域补充一定量的氧分，以此抑制厌氧水生物的生长。曝气增氧技术有多种类型：一，机械曝气。外观形态具有一定美观性，停止增氧时，不会出现在水面上。此种增氧技术，在增氧均匀性、增氧有效性等方面存在技术欠缺，且增氧期间会消耗较多的电量。此种曝气增氧方法适用于水景观设计，要求水深大于0.5 m。石马河并未进行景观设计，不适用此种曝气方法；二，超微孔曝气。此种曝气增氧技术增氧效果较好，拥有较高的通气量，充氧速度快，节能性更强。在此技术使用时，可能出现曝气装置堵塞问题，氧气转化效率较低，约为14.7%至39.31%，此技术适用于水深大于0.6 m的水域。石马河处理黑臭问题后，100余条河道均需进行增氧处理，此技术氧转移能力较低，无法高效完成100条河道的增氧处理；三，太阳能曝气。此技术适用于接电不便的工程，增氧效果不明显，需联合其他生物。石马河整治初期，河道内生物种类较少，不宜选择太阳能曝气方法；四，MABR膜曝气。此技术具有较高的氧转移能力，且能耗低，膜体可承载较多的微生物，具有较强的除污效果，适用于水深大于0.8 m、流速小于1.5 m/s的河道项目。经过对多个曝气增氧技术进行对比，石马河最终选定MABR膜曝气技术，邀请专人现场指导，保障各条河道增氧的均衡性[5]。

2.3.5 环保修复工程量统计结果

石马河治水期间的修复工程，如表1所示。

表1 石马河治水期间的修复工程

自2020年起，加强石马河水质管理，使其保持Ⅴ类级别，进行多次水库清淤工作。石马河所在区域内居民人数较多、城市建设项目众多，需保证水质，防止水体受到污染。为此，采取河道缓冲带的设计形式，以石马河沿线为基准，建立河道缓冲带，以此进行截污处理，抵挡城市生活、工业生产等各类污水成分。河道缓冲带规划了80 m2左右，含有净化、过滤等功能，以此有效减少入河污染物含量。