城市河道黑臭水体治理探究

城市河道黑臭水体治理探究

付国徽王维康

付国徽王维康

深圳市利源水务设计咨询有限公司广东深圳518031

摘要:随着我国的城市规模扩大，城市人口增多，城市污染问题也日渐严重。目前，城市河道黑臭水体污染已经成为了困扰城市发展的主要问题。本文分析了导致河道污染的原因，并结合具体工程案例，提出了治理意见和建议。

关键词:河道污染；黑臭水体；治理技术

作为城市景观生态系统的重要组成部分，城市河道为维护居民的生活环境做出了巨大贡献，不仅可以调节城市气候，为城市居民提供舒适的生活环境，还可以保持水土、涵养水源，为城市居民提供维持生命所需的水资源。然而，近几年，我国城市河道黑臭水体的污染情况日益严重，而且已经成为困扰我国很多城市发展的问题。城市河道的水环境容量较小，而且具有较差的自我调节能力，大量营养元素的存在使得水体中的藻类不断蔓延，进而导致我国的城市河道很容易出现黑臭水体污染的情况。

1引起河道污染的主要原因

1.1城市河流基流小，自净能力弱

存在黑臭的城市河流，多属于雨源性河流，河流的径流与洪峰基本一致，旱季基流则更小。旱季山泉水小，河道又混入大量的污水，是这些河流污染治理困难的根本原因。相比于山泉水来说，城市污水的体量极大，很小比例的污水漏排入河流就会导致河流黑臭。另一方面，径流小，河流的自净能力就弱，大量的污水漏排入河道，这就使得环境容量小与污染负荷大的矛盾十分突出[1]。以南方某雨源型城市河道为例，流域内河流的氨氮、总磷排放量超出环境容量数倍至10倍以上。

1.2工业废水和生活污水的排放

资料显示，我国污水、废水排放量每天约1×108m³为之多，其中城市生活废水约占40％，工业废水占60％。随着人口的增长，生活废水排放量在不断攀升。工业废水中含有大量的污染物和有毒物质，一旦进入河流就会对生态环境造成破坏，甚至会对人民的生命健康造成威胁。另一方面，我国城市生活污水对河道的污染程度并不低于工业废水，主要原因是我国居民生活水平的提高带动了生活污水排放量的增加，生活污水排放量也一直呈上升趋势。除此之外，生活污水中有机污染物以及氮磷的含量要远远高于工业废水。尽管我国已经采取了很多措施来治理工业废水，但是生活污水排放量的增加使得工业废水的治理变得有些微不足道，甚至河道黑臭水体的污染程度日渐严重[2]。

1.3管网系统不完善，污水收集率低

近年来我国经济发展迅猛，但城市基础建设跟不上城市化、工业化的速度，城市污水管网的建设滞后，污水收集率低，导致大量的工业污水、生活污水排入了城市河道中同时，这是导致污水入河、引起城市河道黑臭水体污染的重要原因之一。

据调查，我国污水集中处理率仅为16%，超过80%的城市污水未经任何有效的收集处理就直接排放到附近的水体，这在很大程度上造成了河道黑臭的严重化。

1.4底泥污染和再悬浮作用

作为水体中污染物的主要落脚点之一，底泥中发生的物理、生物以及化学等反应是导致黑臭水体污染的重要原因。除此之外，很多吸附在底泥颗粒上面的污染物会直接和孔隙水进行交换，在这个过程中水体会向上浮动释放出污染物，进而导致河水的污染情况加剧。据调查，我国很多城市的河道中都存在大量的底泥，而存在黑臭水体污染的河流中底泥的沉积量更多，其底泥的厚度基本都在一米以上。一般情况下，污染物的含量越多，那么污染物的释放速率就会加快。除此之外，很多生物都喜欢在河流的底泥上面进行繁殖。在繁殖过程中如果有有机物的存在，那么蓝藻类细菌以及放线菌就有机会释放出黑臭物质，这是很多河道出现黑臭水体污染的重要原因。现阶段，我国长江三角洲流域积累了大量底泥，其中有机物、重金属以及氮磷的含量很高，这成为制约地区经济发展的重要因素之一。

2城市河道黑臭水体污染的生态治理方法

2.1底泥生物处理技术

底泥是水体中污染物沉积的地方，大量未降解的污染物质会在底泥中富集起来，从而使得底泥的污染程度不断加深，同时也会给人们的生产生活带来严重危害。除此之外，底泥在河水流动过程中可能会向水体中释放有害物质，进而对水体造成二次污染。因此，处理好底泥是治理城市河道黑臭水体污染的重要环节。在1998年，美国EPA就指出：底泥造成的污染是造成鱼类消费问题的重要因素。长期以来，世界各国普遍采用清除淤泥的方法来减少底泥污染。经过实践发现，利用清淤的方法来治理黑臭水体治标不治本，由于施工条件的限制，施工人员不可能将所有被污染的底泥清除干净，甚至有些未清除的淤泥发生二次污染的概率会明显提高。近几年，一些科学家将底泥生物氧化方法应用到了黑臭水体治理过程中，并且取得了不错的效果。底泥生物处理技术为微生物的生长提供了良好的条件，使得微生物的降解能力不断提升，黑臭水体现象明显减少。

2.2生态浮床技术

生态浮床技术是一种实用性较强的技术，可以同时兼顾到水环境以及生态修复。生态浮床技术运用的原理主要是无土栽培技术的原理，其主要基质和载体是高分子材料，综合利用先进的农业种植技术的形成水面无土栽培技术。利用生态浮床技术可以将原本种植在陆地上的草本植物移植到水面区域种植，甚至还可以得到比陆地景观更具有美学价值的效果。相比于常用的物理、化学以及生物处理技术，生态浮床法可以的主要优势就是可以做到标本兼治，还可以为水生生物提供良好的生存环境，进而达到治理污水的效果。生态浮床技术的使用是有一定要求的，这种方式往往应用于水流平缓、总水量一定的中小型河道。

2.3沉水植被恢复技术

沉水植物指的是茎叶生长在水气界面之下而根系生长在底质中的大型水生植物。沉水植物是水体中的重要组成部分，可以在水体中发挥出很好的生态功效。沉水植物在水体中的功效主要包括：丰富水环境中的生物多样性、限制水体中藻类植物的生长、固定水中的各种营养物质以及美化水中环境等。为了尽快恢复河道中的沉水植被，研究人员将制定合理的治理方案来增强水底的光照强度并完善水体中的生态环境，同时尽可能地减少人为因素对沉水植被的危害。

3案例分析

2016年2月5日住房城乡建设部办公厅、环境保护部办公厅公布《关于公布全国城市黑臭水体排查情况的通知》，桂庙渠被列入《全国地级及以上城市黑臭水体名单》，被列为重度黑臭水体。

桂庙渠水系示意图

桂庙渠水系汇水范围包括上游关口渠、郑宝坑渠、桂庙渠（南山段）、三号渠及前海合作区范围内排入桂湾河的排水，流域面积14.72km2。河道主体走向河道长度约4.5km，宽8～50m，正常水深1～4m，大致呈东西走向。

本工程结合桂庙渠河道水质现状，开展桂庙渠水系黑臭水体治理工作，为保障水系的水环境，及区域发展提供良好的环境支撑。

3.1主要存在问题

（1）上游雨污分流建设不完善

桂庙渠河道汇水范围内老城区较多，排水系统仍不完善，分流制与合流制并存，存在一定的雨污水进入渠道，这是桂庙渠水质较差的主要原因。个别在建工程项目存在偷排泥浆等违法现象，部分施工泥浆流入河道导致水体污染。

（2）现状截污系统截污不彻底

现状沿河存在DN1500管道漏排问题、现状截污泵站简陋，污水泄漏严重等问题，上游河道汇入桂庙渠主渠道处虽设置截污闸门及临时截污泵站，但截污闸门密封性较差，存在闸门关闭不严的情况，截污泵站集水坑与桂庙渠主渠道仅采用钢板桩进行分割。导致现状桂庙渠主渠道污染水体倒流入上游河段，形成临时截污泵站以上河道的水体污染黑臭现象。

（3）现状底泥淤积严重，污染释放形成黑臭

桂庙渠河道底泥淤积严重，其中的氮、磷营养物质在一定的物理、化学等环境条件下，从底泥中释放出来重新进入水中，从而形成水体污染负荷，使水体的黑臭加重。

（4）水体交换能力差

桂庙渠主渠道为感潮河道，受水体交换弱的影响，进入感潮河道和大铲湾半封闭湾区的污染物呈现堆积现象，从而引发内源污染，进一步加剧水质恶化。

3.2主要治理思路

（1）截污完善

一方面，现状河道沿河虽已设置截污闸门及临时截污泵站，但截污闸门密封性较差，存在闸门关闭不严情况。另一方面，现状沿河存在一处DN1500漏排混流管，导致旱季污水及雨污混流水排放至河道。

本工程采用更换现状临时截污闸更换、封堵截留管道等措施，阻止混流污水直排河道。

（2）底泥清淤

由于河道上游为老城区，桂庙渠河道底泥淤积严重，淤泥沉积年代交九，其中的氮、磷营养物质含量高，在一定的物理、化学等环境条件下，从底泥中释放出来重新进入水中，从而形成水体污染负荷，使水体的黑臭加重。

本工程对河道清淤进行清淤，共计清淤8万余立方米，有效降低了黑臭水体的内源污染负荷，避免其他治理措施实施后，底泥污染物向水体的释放。清淤产生淤泥可通过机械清淤后进行简单处理晾晒，然后外运至填埋场和生态制砖厂最终处置和利用。

（3）河道补水

桂庙渠为雨源型河流，基本无基流，截污后除海水潮汐作用及下雨天气产生水体流动外，旱季基本无水体流动。河道截留后，河流基本处于死水状态，旱季河流水体停留时间长，污染物发酵，使是体黑臭情况更加严重。

本工程采用污水厂再生水对河道进行补水，三处河道支流共计补水规模达2.5万立方米/日，其再生水水质达到《深圳市再生水、雨水利用水质规范》（SZJG32-2010），可满足本次河道补水水质要求，同步建设DN300~DN500补水管道约5km。再生水补充河道，有效的增加了河道水体流动，避免了污染物累积。

（4）生态治理

根据河道现状，结合黑臭治理的成功经验，在不影响市政调洪、滞洪及排水的前提下，应用具有自主知识产权的生物、化学、物理复合技术对桂庙渠治理区域污染水体、淤泥进行原位治理修复，包括消除感官黑臭、消除黑臭指标、提升水质。

生物填料曝气充氧

本工程复合微生物菌剂是由完全从极端自然界中采集、筛选、分离的芽孢杆菌、酵母菌属、微球菌属、硝化菌、反硝化菌属及酶、营养剂等多类菌种采用驯化工艺及独特酶处理技术配制而成。依靠该复合微生物菌群的繁殖，吞噬、降解水体和河底泥中的NH3、N有机物，使有机物无机化，有毒物质无害化，以达到分解、降解消减污染物的目的。

针对感潮河道换水问题，为提高微生物着床率、提高微生物作用面、在全段河床底部布置生物填料为微生物提供栖息和繁殖的空间。本工程采用立式曝气机制造推流、翻搅河道底泥，促进水体上下交换，增加河道中的溶解氧含量，增强微生物菌剂对河道淤泥的脱黑脱臭、无害化、减量化处理效果。

通过以上工程技术措施，目前桂庙渠已完全脱离黑臭，旱季水质清澈见底，各项指标已达到消除黑臭水体指标要求，公众满意程度调查也达到《城市黑臭水体整治工作指南》要求，提升了城市整体形象，为区域经济发展提供了良好的生态环境。

4小结

现阶段，城市河道黑臭水体污染问题已经变得格外严峻，不仅损害了城市的人居环境，也严重影响了城市形象。因此，城市河道黑臭水体的治理工作刻不容缓，各地可根据本地河道黑臭实际情况，有针对性的开展黑臭水体治理工作，改善城市环境，提升城市形象。

参考文献:

[1]尉家鑫,袁梅,史建锋,袁寒黛.城市河道全域治理研究与实践[J].施工技术,2017,46(22):140-144.

[2]李凤才.城市河道生态治理及环境修复研究[J].水资源开发与管理,2016(01):34-36+33.