海綿城市關(guān)鍵區(qū)黑臭水治理方案綜合探討

艾惠龍

(深圳市光明排水有限公司，廣東 深圳 518000)

城市化的快速發(fā)展導(dǎo)致城區(qū)河道污染嚴(yán)重，從而引發(fā)水體污染及水體富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題，城市河道水污染出現(xiàn)嚴(yán)重的黑臭現(xiàn)象，嚴(yán)重影響居民生活質(zhì)量及城市形象[1- 6]。

潘伊等[7]基于我國(guó)城市水污染治理現(xiàn)狀，詳細(xì)介紹了城市多種黑臭水治理方法、綜合治理方案的優(yōu)缺點(diǎn)及適用條件，并指出綜合治理方案擁有較高的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)及治理效果的特點(diǎn)。進(jìn)一步的，吳瓊[8]指出，作為一項(xiàng)復(fù)雜的市政工程工作，城市黑臭水治理是需要跨越綜合多學(xué)科、多領(lǐng)域共同合作的工程領(lǐng)域，并進(jìn)一步詳細(xì)分析指出城市黑臭水形成的原因與演化過(guò)程，深入討論目前國(guó)內(nèi)常用的各種城市黑臭水防治手段的優(yōu)缺點(diǎn)。近年來(lái)，由于黑臭水生物治理技術(shù)具有治理負(fù)效果少，成本較低且能夠有長(zhǎng)期效果，逐漸得到推廣應(yīng)用。王琨等[9]通過(guò)開(kāi)發(fā)“微生物+水生植物”的治理方式，提出生物治理黑臭水的治理效果優(yōu)異，但相對(duì)于水生植物而言，微生物處理黑臭水的效果更為明顯。余銘銓[10]分析活水循環(huán)技術(shù)在黑臭水治理工作中的優(yōu)點(diǎn)及治理效果，認(rèn)為活水循環(huán)治理技術(shù)不僅治理效果卓越，并且能夠有效治理水生態(tài)環(huán)境，但對(duì)于缺乏大量活水資源的城市而言，這種方法無(wú)疑不太實(shí)用或者將耗費(fèi)大量的處理資金。

綜上所述，生物治理、水資源循環(huán)及護(hù)坡等各種治理技術(shù)均能取得一定的城市黑臭水治理效果，但通過(guò)水循環(huán)等手段治理工作量大、耗資大，而生態(tài)治理技術(shù)取得效果的過(guò)程很長(zhǎng)，不能快速改善城市環(huán)境、提高城市舒適度[11- 15]，因此，本文以深圳市某片區(qū)黑臭河道治理工程為例，深入探討了新型多孔過(guò)氧化鈣除水污染技術(shù)相較于普通過(guò)氧化鈣的優(yōu)勢(shì)及時(shí)間、投加量對(duì)除磷效果的影響，最終確定最佳除污染方案，以期為該工程提供一定的依據(jù)。

1 城市污水治理現(xiàn)狀

由于該河流流域范圍較大，影響范圍較廣，如圖1所示。本次流域污染調(diào)查情況采用隔斷取樣調(diào)查方式進(jìn)行污染程度的檢驗(yàn)、調(diào)查。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查結(jié)果以及對(duì)比相關(guān)水污染規(guī)范，總結(jié)出該區(qū)域治水提質(zhì)工作主要面臨的問(wèn)題有六個(gè)：一是城市內(nèi)澇仍未完全消除，明渠暗涵仍存在安全隱患；二是雨污分流和正本清源覆蓋不全面，合流制長(zhǎng)期存在；三是黑臭水體仍未完全消除，治理后河道在雨季仍有污水溢流現(xiàn)象；四是城市快速發(fā)展，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)偏低且不完善；五是河道生態(tài)基流尚未完全剝離，流域補(bǔ)水尚未形成系統(tǒng)；六是河道周邊面源污染管控力度有待加強(qiáng)。

圖1 流域范圍及黑臭水體分布示意圖

2 污水治理方案探討

2.1 區(qū)域治理總體方案分析

根據(jù)上述項(xiàng)目總體思路和技術(shù)措施，結(jié)合本項(xiàng)目任務(wù)目標(biāo)，確定各類型任務(wù)方案如下：

(1)針對(duì)6條河道黑臭治理：以已實(shí)施的河道綜合整治工程為基礎(chǔ)，對(duì)河道進(jìn)行沿河截流、聚流總口污染體消除、水體周邊片區(qū)市政管網(wǎng)錯(cuò)接改造、雨污分流支管網(wǎng)完善、正本清源、面源污染管控、海綿城市、水土保持、底泥清淤、基流剝離和清水補(bǔ)給。由于城市水體污染較嚴(yán)重，同時(shí)考慮采用化學(xué)手段進(jìn)行污水快速治理工作。

(2)針對(duì)1個(gè)水庫(kù)消除黑臭治理：對(duì)水庫(kù)進(jìn)行初雨截流、底泥清淤、堤岸整治和生態(tài)治理。

(3)針對(duì)27條溝渠消除黑臭治理：對(duì)溝渠周邊片區(qū)進(jìn)行雨污分流支管網(wǎng)完善、正本清源、海綿城市和底泥清淤。

(4)針對(duì)27條小河汊黑臭治理：對(duì)小河汊進(jìn)行沿河截流、岸墻治理、周邊片區(qū)進(jìn)行雨污分流支管網(wǎng)完善、正本清源、海綿城市、水土保持、底泥清淤和清水補(bǔ)給。

圖2 區(qū)域整體水污染治理方案及思路

2.2 城市河道污染治理必要性探討

圖3為城市不同水位監(jiān)測(cè)站暴雨期降雨檢測(cè)結(jié)果，由此可知，夏季洪水期間區(qū)域降雨量較大，最大降雨量達(dá)500mm，這表明城市在洪水期結(jié)束后發(fā)生內(nèi)澇的幾率極大。而對(duì)于城市而言，內(nèi)澇意味著城市河道地下黑臭水的向上浮動(dòng)，對(duì)城市的形象及居住適宜度造成不利的影響，因此，集中力量解決城市內(nèi)部高污染黑臭水的治理工作，對(duì)于發(fā)展城市經(jīng)濟(jì)及改善環(huán)境具有重要的意義。此外，利用統(tǒng)計(jì)理論法得出的理論頻率與經(jīng)驗(yàn)頻率擬合結(jié)果極其相近，這表明該模型對(duì)城市降水的情況預(yù)測(cè)效果較好，對(duì)城市水污染治理具有十分重要的意義。

圖3 城市不同水位監(jiān)測(cè)站暴雨期降雨檢測(cè)

2.3 多孔過(guò)氧化鈣技術(shù)

圖4為相同投加量下改進(jìn)的多孔過(guò)氧化鈣與普通過(guò)氧化鈣材料在污水中對(duì)污水的處理效果隨時(shí)間變化趨勢(shì)。總體來(lái)說(shuō)，對(duì)于改進(jìn)的多孔過(guò)氧化鈣與普通過(guò)氧化鈣而言，隨著時(shí)間的不斷推移，磷濃度均呈現(xiàn)不斷下降的趨勢(shì)，整體除磷效果不斷增長(zhǎng)。但對(duì)比不同曲線可知，普通過(guò)氧化鈣的除磷效果始終低于多孔過(guò)氧化鈣，這表明多孔過(guò)氧化鈣在污水中與磷元素的反應(yīng)更加迅速且反應(yīng)更加充分。同時(shí)可以看到，普通過(guò)氧化鈣的最終除磷效率僅達(dá)到67.35%，而多孔過(guò)氧化鈣的除磷效率則高達(dá)80.15%，遠(yuǎn)比普通過(guò)氧化鈣高出12.8%，因此，改進(jìn)的多孔過(guò)氧化鈣技術(shù)對(duì)于污水的處置效果更佳，更適合用于城市污水快速治理工作。

進(jìn)一步觀察到，當(dāng)反應(yīng)時(shí)間達(dá)到12h后，除磷效果已經(jīng)達(dá)到最終除磷效果的80%以上。由此可見(jiàn)，當(dāng)反映時(shí)間達(dá)到12h后，水中污染已經(jīng)有較大程度的提高。基于上述結(jié)論，提出當(dāng)工程需要快速提高水質(zhì)、降低水黑臭程度時(shí)，可在反應(yīng)12h后進(jìn)行下一步除污綠化工作。

圖4 不同過(guò)氧化鈣材料磷濃度及除磷效率隨時(shí)間的變化關(guān)系

圖5為城市水污染治理試驗(yàn)段污水中正磷酸鹽濃度及總磷酸鹽濃度隨多孔過(guò)氧化鈣投入量的變化關(guān)系。由圖5可知，隨著過(guò)氧化鈣投入量的增加，試驗(yàn)段污染水體中的正磷酸鹽與總磷的濃度均呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢(shì)，除磷效率逐漸上升。但當(dāng)投入量達(dá)到0.2g時(shí)，除磷效率已經(jīng)達(dá)到最終除磷效果的90%以上，當(dāng)投加量達(dá)到3.0g后，除磷效果雖然能夠達(dá)到接近完全去除，但此時(shí)消耗多孔過(guò)氧化鈣材料的量較大，耗費(fèi)成本大幅提升，除污效果好但相對(duì)經(jīng)濟(jì)效益差，不建議采用。因此，采用投加量為0.2g時(shí)成本很低且收益較大，此時(shí)經(jīng)濟(jì)效果最好。

圖5 正磷酸鹽濃度及總磷酸鹽濃度隨多孔過(guò)氧化鈣投入量的變化關(guān)系

3 結(jié)論

以深圳市某關(guān)鍵區(qū)污水河道治理工程為例，對(duì)引入新型化學(xué)材料多孔過(guò)氧化鈣在海綿城市黑臭水治理工作中的作用和優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了探討。結(jié)果表明：

(1)多孔過(guò)氧化鈣對(duì)于城市黑臭水治理產(chǎn)生了良好的效果，且其反應(yīng)速度較普通過(guò)氧化鈣更快，除污染能力更強(qiáng)。

(2)多孔過(guò)氧化鈣黑臭水治理最佳設(shè)定方案為“投加量0.2g+反應(yīng)時(shí)間12h”，這樣既節(jié)省時(shí)間又節(jié)約成本，為該地區(qū)黑臭水治理提供了有力的依據(jù)。

(3)受試驗(yàn)場(chǎng)地條件及工期限制，未能研究最佳反應(yīng)溫度以確定最佳污染治理季節(jié)，此方向可以進(jìn)行后續(xù)深入探討。