葉維麗 劉雅玲 王 強 劉晨峰
(環境保護部環境規劃院,北京 100012)
近年來,中國的城市內河水體黑臭問題越發嚴重,嚴重影響了城市居民對環境質量的感官認知,引發了較惡劣的社會影響。2015年發布的《清潔水行動計劃》中,對城市黑臭水體整治提出了明確要求與整治目標。但目前,對于城市黑臭水體尚無明確定義,相關治理技術的研究也不成體系。2015年8月,住房和城鄉建設部發布了《城市黑臭水體整治工作指南》,首次提出以公眾調查問卷的形式判斷城市黑臭水體,并提出要編制黑臭水體清單,開展污染源與環境水文調查,選擇控源截污、內源治理、生態修復等技術進行治理。
城市黑臭水體的治理應當綜合考慮水資源量的科學配置與城市水體的水質改善兩個方面因素,統籌考慮水質與水量。
(1) 片面治理:綜合整治不夠全面,不受關注區域黑臭情況嚴重。
城市水體的綜合整治往往關系地方政府的“顏面”,因此在許多城市會建造一些經過綜合整治的重點河段以作為城市內河的典范。在許多中小城市中,重點河段一般水量充沛、水質良好、景觀宜人,然而一橋之隔的其他河段或不受關注的小支流、小河涌則水體臟臭、垃圾遍地、環境惡劣,一條河流的不同地段可能存在天壤之別。這些不受關注的河段與支流恰是城市內河水環境治理的重要環節,是最容易形成黑臭水體的敏感區域,也是直接影響公眾對城市水環境感觀的地段,不應當被忽視。
(2) 水資源浪費:過分追求人工景觀建設,占用大量清水資源。
水資源量是影響城市內河水質的重要因素,缺水是大部分城市黑臭水體的通病。許多城市內河中出現“有河道無水量”或“有臟水無清水”的情況。然而,部分城市為了景觀工程,依然盲目建設人工湖庫蓄水。這些人工湖庫缺乏天然徑流補給,湖面過于寬廣、湖體標高不足帶來大量蒸發流失,不僅不能為城市蓄存雨水,反而成為城市水循環中的“用水大戶”,需要靠從水量豐沛的主要河流中常年調水來補充水量、維持景觀用途,為城市水資源配置帶來負擔,間接促進了城市水體的進一步黑臭惡化。
(3) 建設方式單一:河岸帶建設硬質化嚴重,有礙水生態恢復。
城市內河沿岸通常承載著城市居民的休閑與娛樂需求,因此其堤岸建設多以石砌、水泥等硬質護坡為主,景觀建設主要以大理石、水泥建筑為主,同質化現象嚴重,較少建設河岸綠化帶或采用生態護坡[1]。采用硬質護坡大多從成本、清潔、行洪等角度出發考慮,但其透水性、集水性以及對河岸帶生態系統的保護程度遠不及生態護坡或自然護坡,導致城市雨水收集不暢,內河水生態狀況不佳,產生黑臭情況。
(4) 工程管理不可持續:治理工程“一錘子買賣”,缺乏長效管理機制。
城市水體環境管理是系統性工程,它不僅包括為改善水環境狀況而制定的技術工程,同時也包括了維持水環境質量的管理措施[2]。技術工程建設后續管理的缺乏,是導致城市水體黑臭化情況反復的主因。許多環境治理技術項目在實施后必須要有人員定期檢查、監督、運營、清理、轉運,才能發揮環境績效。但實際管理中一旦政府換屆或領導思路變更,容易出現爛尾工程或工程閑置無人管理的局面。另一方面,對水體開展長效管理,需要固定的機構、穩定的人員構成及持續的資金支持,這往往是城市水體管理的短板。例如,生活垃圾隨意傾倒是導致城市水體黑臭的重要原因,但長期以來環保與環衛部門并沒能形成聯動機制,垃圾清運問題成為許多城市的隱痛。隨意傾倒生活垃圾屢禁不絕,導致水體黑臭情況反復。
傳統的城市內河綜合整治思路普遍關注水利工程、河道清淤,但較少從水質、水量兩個角度統籌城市水資源,從城市水循環的角度改善城市水環境質量[3]。
(1) 統籌時空分布,注重溯源解析。
城市黑臭水體治理應統籌資源配置的時空分布,立足污染排放的源頭解析與管理。
在中國大多數城市,水資源時空分布不均的現象非常普遍,許多城市汛期水量相對充沛,而枯水期與平水期缺乏天然降雨與徑流,水量與水質都存在極大不同。應當合理調整水資源利用的時間差異,注重豐水期的導水、蓄水,關注枯水期的補水、治水。空間分布則從另一個角度對城市水資源格局進行了解析,在城市中往往為了景觀效果而匯集大量清水打造人工河道或湖泊,人工攔截水流,導致缺水區域越發缺水。城市內河的治理應當合理調整水資源利用的空間布局,減少黑臭情況發生概率。
另一方面,應注重全水體的污染溯源解析,重點關注城市工業排污口與城鎮生活源排污口,同時也需要注意近郊農灌污水隨意排放與生活垃圾臨河丟棄的問題。
排污口的規范化治理是黑臭水體治理的基本前提。現狀依然有很多城市并不能掌握排污口的位置、污染來源、排水去向等詳細資料,缺乏對每個排污口進行管理監控的能力,也未統一排污口管理權限。建議在開展城市黑臭水體治理前開展城市排污口的排查工作,掌握重要排污口的水質、水量監測數據,為城市內河水體污染整治提供科學依據與數據參考。
在關注工業與城鎮生活排污口的同時,不能忽視對農業面源污染的管理控制,以減少農藥化肥施用量、提高農灌用水回用效率為手段盡量減少面源中的氮、磷等營養物質流入城市內河水體。同時,應當完善垃圾清運基礎設施建設,加強對城鄉居民環境保護常識的宣傳教育,真正杜絕隨意拋棄城市生活垃圾的行為。
(2) 強調水資源合理配置、科學回用、避免浪費。
應強調水資源合理配置,避免過分建設人工湖庫[4]。許多城市截留汛期雨水補充地表水體的做法往往采取的是建設大面積水庫或人工湖泊的方式。這些水體往往平均水深不過1~2 m,汛期截留雨水的能力相當有限。為追求景觀效應、拉動周邊經濟增長,這些水體大多面積廣大,在蒸發量大于降水量的區域,要維持這些人工水體的生態流量、保持一定的水質狀況是較難實現的事情。養護面積巨大的人工湖庫是一種奢侈而浪費的行為。
應當科學合理地利用生態補水的手段改善黑臭水體水質。重點是對黑臭水體進行功能定位,確定補水清單,明確補水來源。一般而言,城市生態補水來源有三:天然徑流、城市污水處理設施出水與地下水。應當積極提倡建設再生水處理設施,城市污水處理設施出水經過再生水的深度處理后,用于實現對某些城市內河乃至排污溝的景觀補水是較好出路,但要預防重金屬等環境風險。在某些城市,會在污水處理設施末端增設人工濕地以達到深度處理效果,是性價比較高的選擇。
(3) 因地制宜選擇治理技術,確定治理方案。
從水系統解析的角度出發,應當因地制宜地選擇河流整治技術,針對具體水體分別制定水系治理方案,同時協調城市內不同水體的治理設施,協同治理黑臭水體。
城市排水管網設計應因地制宜,不應過分強調雨污分流或雨污合流理念。從工程成本與實際效果來看,并非所有城市的所有區域都具備實施條件。新城區在有條件的情況下對雨水與污水分別收集,并對初期雨水進行處理,有益于城市內河水質的改善,但這種情況在老城區往往會因改造工程成本過高而缺乏可操作性。通過建設規范化排污口的方式可有效收集老城區的雨污水,達到治理目的的同時也節省了改造成本。通過城市排水管網的設計,盡量避免城市生活污水、工業廢水、初期雨水與暴雨洪水直接進入城市內河。更要防止汛期水量較大時,污水因截流倍數不足而混入雨水進入水體的情況發生。
對容易產生黑臭情況的城市水體,還需要考慮河流中的溶解氧問題,某些情況下需要在河道中采用曝氣工藝,并在有必要的時候通過跨區域調水來加快水體更新周期,以維持水環境質量。
在護坡的選擇上,也應當根據城市內河的實際情況選擇適當的生態護坡,在可能的情況下盡量保持水岸的植被完整性,不應一味追求硬質護坡。
(4) 注重管理延續性與工程維護。
城市黑臭水體的治理要注意時間的延續性,要對提出的措施進行全過程管理,強調工程完工后的維護。對大多數中小城市而言,工程實施后往往就期待見到成效,而忽略了環境治理是一項長期工作,有時候需要10年甚至幾十年的良好保養。例如,污水處理設施與河道曝氣設施都需要良好的運營管理才能發揮最佳的污染治理效果;人工濕地也需要定期收割植物才能保證處理效果,并且10—20年要開展清淤工作。借鑒美國、歐洲城市內河治理的國外經驗,建議成立類似于基金會、居民委員會或管理小組之類的持續管理部門,專職對城市水環境綜合整治工作進行維護。另外,應當推進監管能力標準化建設,完善監管機制,以解決監管薄弱狀況。
躍進河發源于山東省膠州市九龍鎮九龍山東南一帶,進入產業新區的如意湖、金湖后入海,全長16.67 km,流域面積41.5 km2。躍進河河道較短窄,水量較小,平均水深0.2~0.3 m,流量大約1 800~1 900 m3/d。躍進河有3條主要支流,主要承接汛期雨水、沿河兩岸直接排放的生活污水、農田廢水及九龍鎮工業園區等未經處理的工業廢水,河道多處被橡膠壩攔截,部分河段斷流,基本成為城市納污溝。
如意湖主要位于產業新區東部入海口處,是膠州政府為打造產業新區水體景觀而在躍進河下游河段挖掘的人工湖泊。如意湖與金湖湖面面積約2 km2,平均水深約1 m,水量主要靠躍進河補給,面臨海潮侵襲、咸水入侵的風險,淡水資源極度緊缺。
在開展水環境綜合整治前,該流域水質狀況極其惡劣。河流缺乏生態水量,河水具有明顯腥臭味,水體色度、濁度都較高,不同河段的水體呈現不同的顏色,河面漂浮大量泡沫,部分河段垃圾淤積、雜草叢生,是典型的城市黑臭水體。根據2013年監測數據,躍進河與如意湖水質都屬于《地表水環境質量標準》(GB 3838—2002)中的劣Ⅴ類,躍進河中下游COD、氨氮、總磷平均分別高達192、13.7、6.22 mg/L,超標5~15倍不等,基本喪失水體自凈功能。
恢復如意湖水生態功能,改善產業園區水環境狀況;恢復躍進河向如意湖生態補水功能,改善躍進河水量與水質。
針對躍進河—如意湖流域污染狀況,提出的水體治理方案以入如意湖的躍進河治理為重點,收集躍進河上游九龍鎮、營海鎮部分生活污水就地進行深度處理后補充入躍進河,間接改善如意湖來水水質;收集九龍鎮工業廢水、九龍鎮部分村鎮生活污水以及洋河區域部分生活污水,接管至產業新區的污水處理廠,深度處理后排放補充入如意湖;從洋河調水補充躍進河,改善躍進河缺水現狀,從而間接改善如意湖來水水質。躍進河—如意湖流域污染治理技術路線具體見圖1。
3.3.1 生活源、農業源與工業源廢水處理
生活污水隨意排放是躍進河水質惡化的主要原因之一,治理思路是城鎮收集、農村分散、工業截流。

圖1 躍進河—如意湖流域污染治理技術路線Fig.1 Framework of pollution control technology in Yuejin River-Ruyi Lake Basin
管網收集區域內的城鎮生活污水后通過自流輸送至污水處理廠,并在匯水范圍內新建設兩座小型污水處理廠收集處理污水。流域范圍內人口數量較多的農村生活污水也全部接管后納入污水處理廠統一處理。人口低于200人的村莊以及過于偏遠的村莊建設分散式污水處理設施,將農村生活污水、畜禽養殖廢水收集并處理達標后才能排放入躍進河。
工業源廢水治理方面,對區域工業廢水進行截污,九龍工業園區范圍內的工業企業將處理后的廢水接入下游產業新區污水處理廠。完成工業廢水截污后,對九龍鎮躍進河沿岸的現有工業廢水排污口進行封堵。不在截污范圍內的個別企業,必須就地建設污水處理設施,達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918—2002)中一級A標準后才能排放入河。
3.3.2 垃圾綜合整治
針對九龍鎮、營海鎮及下屬鄉村垃圾收集能力不足、河道垃圾污染等問題,進行九龍鎮、營海鎮下屬農村垃圾收運能力建設。通過配置足夠數量的生活垃圾收集、清運的硬件設備,提升環衛工人勞動積極性與周邊村民環境意識,逐步提升膠州市農村生活垃圾集中收運比例。
針對躍進河現有生活垃圾問題開展河道垃圾打撈及攔污網建設工程。河道垃圾打撈分河段、定期、長期進行,打撈范圍包括躍進河干流及各段主要支流。
3.3.3 如意湖補水方案
在對如意湖水質、自然生態狀況、入湖污染源分布的現狀分析以及預測的基礎上,結合如意湖治理階段性目標,篩選提出如意湖基于不同目標的補水方案與工程[5-8]。
推薦補水方案為:治理躍進河上游污染,依靠污水處理廠出水為躍進河乃至如意湖補水;截留天然雨水徑流為如意湖補水,在如意湖入海口利用現有翻板閘,在汛期截留雨水,截留率按照80%計算;從GB 3838—2002中Ⅳ類的洋河補水;建立如意湖自循環系統,通過曝氣、建立人工濕地、泵站提升等方式在如意湖內部形成自循環水處理體系,實現如意湖的水體自凈。
3.3.4 河道護岸與生態修復工程
配合躍進河九龍段已開展的水利工程,實施河道清淤與護岸、堤岸建設工程。范圍配合膠州市九龍街道戰略規劃,包括從躍進河204國道橋至青黃鐵路橋。
建設躍進河—如意湖人工濕地工程,工程分為兩期:一期為躍進河入如意湖口表面流人工濕地生態工程,實施生態修復和污染物阻截,進一步降低入湖的總氮、總磷等污染物濃度;二期為如意湖景觀型人工濕地工程,人工濕地設置于如意湖,對入如意湖的躍進河進水進行生物凈化。
膠州市躍進河—如意湖流域通過方案治理,能夠實現區域污染物截流,解決躍進河惡臭問題,構建躍進河—如意湖景觀工程,改善并提升水環境質量。
近年來,針對城市黑臭水體的整治工程越來越多,但是黑臭水體現象并沒有本質改善,這與整治工程缺乏系統性與科學驗證、城市水資源缺乏科學調配、城市水環境缺乏有力監管有重要關系。由此可見,城市黑臭水體治理,還需“質”、“量”統籌,系統梳理城市水資源配置與水環境治理關鍵節點,提出城市水體綜合整治的創新思路。
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