新時代城市發(fā)展方式轉(zhuǎn)變下的黑臭水體治理工程措施分析

張 軍

(太原市政工程勘測設(shè)計院,山西 太原 030012)

新時代城市加速發(fā)展的同時，水域面積較少，城市地面硬化度加大，排水管網(wǎng)能力不足，城市污水直排河道，有機污染普遍存在，水生態(tài)嚴重破壞，人們賴以生存的環(huán)境問題日益突出。我國大多數(shù)城市的河流、渠道逐步成為黑臭水體。目前城區(qū)段的河渠污染較為嚴重，水體自凈能力被破壞，水生態(tài)系統(tǒng)破碎，物種多樣性快速減少。因此，我國城市水環(huán)境問題亟待解決。

1 黑臭形成原因

黑臭是水體被有機物污染后的現(xiàn)象，由水體缺氧，有機物的腐敗導致的。有機物污染極其嚴重，水體有異味，不再適宜水生動植物的生存，甚至導致其退化乃至滅絕。

1.1 水體為什么會變“黑”

水體變黑主要是在缺氧和厭氧條件下，形成了硫化亞鐵、硫化錳等化合物，而水中的懸浮物質(zhì)吸附硫化亞鐵、硫化錳等黑色元素導致視覺效果呈現(xiàn)為黑色。

1.2 水體為什么會變“臭”

1)由于大量的有機污染物被排入水體，在好氧型微生物的作用下，大量的氧氣被其消耗，因此造成缺氧或厭氧的狀態(tài)。在該狀態(tài)下，有機污染物、死亡后的藻類的腐敗和分解，產(chǎn)生氨和硫化氫等物質(zhì)，由于氨和硫化氫等惡臭和腥臭物質(zhì)溶于水體中，導致水體帶有異味變臭。

2)由于過量的營養(yǎng)物質(zhì)(N，P)被排入水體，導致水體富營養(yǎng)化，藻類迅速繁殖，遮擋了射入水中的光線，影響了水生生物的光照強度，光合作用減弱使得復氧作用減弱。

2 黑臭水體定義與分級

黑臭水體根據(jù)黑和臭的程度不同，大致分為“輕度黑臭”和“重度黑臭”兩類。城市黑臭水體分類的主要技術(shù)指標有透明度、溶解氧(DO)、氧化還原電位(ORP)和氨氮(NH3-N)，主要參數(shù)詳見表1。

表1 黑臭水體的技術(shù)指標

3 黑臭水體的成因

3.1 污廢水直排

1)污水收集系統(tǒng)不健全，污水直排；

2)臨河的工廠、賓館、飯店偷排現(xiàn)象比較突出；

3)雨污錯接、混接造成直排普遍存在。

由于污廢水直排使得河道內(nèi)COD、總磷和總氮嚴重超標，河道被異化成納污管道(渠)。

3.2 合流直排以及管網(wǎng)溢流

1)雨季時，合流制的排水管網(wǎng)中的水量較大，超出了下游污水處理廠的處理能力，因此超出承受范圍以外的雨污混合水通過雨水出水口直排入水體。

2)截流式合流制管網(wǎng)，在末端截流，通過計算截流倍數(shù)增大管道流量，沿河渠設(shè)置溢流口，水量過時通過溢流口溢流進入水體。

3)管網(wǎng)滲漏、倒灌、堵塞、破壞，導致管道設(shè)施失效污水排入水體。

3.3 覆蓋—明渠變暗渠

城市內(nèi)部用地緊張，為了開發(fā)建設(shè)將明渠覆蓋，覆蓋段上建住宅、商業(yè)等，由于建筑物下方為渠道，無法埋設(shè)污水管道，因此建造商穿過覆蓋段頂板直排進入河渠，水被隱藏，掩耳盜鈴，給后續(xù)改造工作的前期摸排增加很大難度。

3.4 內(nèi)源底泥

地層自上而下分別為水、淤泥、粉質(zhì)粘土，污染物淤積形成底泥，持續(xù)向水體釋放污染物。

3.5 城市面源污染

近年來，城市逐步擴大，硬化程度加大，硬化范圍擴大，因此大面積的地表徑流是面源污染的重要因素。雨水降落到地面形成地表徑流，空中和地面的污染物被直接沖入河渠，污染水體。降雨初期路面徑流COD濃度在143 mg/L～835 mg/L之間，SS濃度在242 mg/L～1 306 mg/L之間。

4 黑臭水體治理的困難及難點

河道岸線已被人工渠化，駁岸緊鄰著市政道路及居住區(qū)，施工無地可用，且可改造用地面積有限。

5 整治方案及治理措施

5.1 黑臭水體治理技術(shù)路線及主要措施

1)系統(tǒng)性治理措施：整體規(guī)劃，統(tǒng)籌考慮，將黑臭水體的治理與雨污分流改造、海綿城市建設(shè)、生態(tài)城市建設(shè)、智慧城市建設(shè)等相結(jié)合，統(tǒng)籌考慮。新時代城市發(fā)展方式轉(zhuǎn)變下要將黑臭水體治理與城市發(fā)展緊密結(jié)合，兼顧城市開發(fā)建設(shè)與水環(huán)境保護；

2)規(guī)范化管理措施：建立專門的黑臭水體綜合整治組織管理機構(gòu)，對黑臭水體治理負總責，將黑臭水體治理任務(wù)分解落實到相關(guān)職能部門。

5.2 治理黑臭水體設(shè)計方案

1)工作思路。

現(xiàn)狀調(diào)查完善基礎(chǔ)數(shù)據(jù);

整理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)并分析存在問題;

根據(jù)現(xiàn)狀問題及達到的效果確定目標需求;

根據(jù)需求制定合理的解決方案。

2)設(shè)計方案。

a.截污納管。

截污納管的關(guān)鍵在于控源截污，這是改善水質(zhì)的必要條件，黑臭表面看似在水里，細看在于排污口，實則關(guān)鍵在于排水管網(wǎng)。通過污染源調(diào)查和工程技術(shù)手段，可以消除污水直排和溢流等現(xiàn)象。

b.面源控制。

面源污染主要來源于城市初期雨水、冰雪融水、地表固體廢棄物等，因此面源控制應結(jié)合海綿城市建設(shè)，采用低影響開發(fā)(LID)技術(shù)，初期雨水控制與凈化技術(shù)、地表固體廢棄物收集技術(shù)、土壤與綠化肥分流失控制技術(shù)，以及生態(tài)護岸與隔離技術(shù)。

c.清淤疏浚。

黑臭水體治理過程中，內(nèi)源污染治理、清淤疏浚是最直接有效的解決辦法。清淤常采用兩種技術(shù)措施，一種是干式清淤，一種是水上清淤。

干式清淤：抽干黑臭水，使得底泥外露，使用人工和機械相結(jié)合的辦法清除。該方法清淤濃度高，清淤速度快，清淤較為徹底，但也易形成二次污染，一般適用于箱涵、明渠、小型河渠湖泊的清淤。

水上清淤：對開闊水域，水位較深的黑臭水體，斷開排干難以實施，水上作業(yè)是唯一途徑。該方法主要分為機械清淤和水力清淤，一般適用中小型河湖、港口碼頭以及江河湖庫等一系列大型清淤工程。

d.人工增氧。

人工增氧適用于相對封閉的水體，主要對治理后的水體增氧，提高水體的溶解氧，加大水體的流動性。人工增氧僅是階段性措施，需與其他治理手段相結(jié)合。

e.原位修復。

水生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建主要分為以下幾部分：

浮水植物：沿水岸線劃分區(qū)域種植睡蓮、荷花、芡實等，構(gòu)建景觀優(yōu)美且具有生態(tài)效益的浮水植物群落。

挺水植物：種植蘆葦、香蒲等形成挺水植物岸線。

沉水植物：對現(xiàn)狀河渠深度及沿河坡度進行改造，淺水處種植苦草、狐尾藻、金魚藻、黑藻等沉水植物。在凈化水質(zhì)基礎(chǔ)上，為多種鳥類、蛙類、昆蟲提供休憩和覓食場地，提升湖體景觀。

微生物：微生物對水體凈化起著不可或缺的作用，通過向水體中投加高效復合工程菌，改善微生物種群，提高水體凈化效果。

水生動物：螺、貝、魚、蝦類等高級水生動物，可清掃水草表面懸浮物，利于水草光合作用，又可通過食物鏈把氮、磷從水體中移出，結(jié)合水生植物系統(tǒng)更好的凈化水體。

f.旁路治理。

旁路治理適用于封閉性的水體，對突發(fā)性的水體黑臭和無法全面截污的重度黑臭水體有著明顯的治理效果。旁路治理就是在河渠附近設(shè)置污水處理站，將一端的黑臭水抽至處理站進行處理，處理達標后的水再排放至河渠另一端。