城市黑臭水體治理的技術(shù)探討——以大連莊河海綿城市為例

張殿權(quán)，金鵬，李旭光

城市黑臭水體治理的技術(shù)探討——以大連莊河海綿城市為例

張殿權(quán)1，金鵬1，李旭光2

（1. 中國建筑東北設(shè)計研究院有限公司，遼寧 沈陽 110006； 2. 中國市政工程西北設(shè)計研究院有限公司山東分公司，山東 青島 266073）

隨著城市工業(yè)發(fā)展的加速和城市人口的快速增長，污水排放量急劇增加，城市河流黑臭問題已經(jīng)成為我國許多大中城市共同面臨的困境。城市黑臭水體不僅給人們帶來了極差的感官體驗，也直接影響了人們的健康生活。本文首先對城市黑臭水體現(xiàn)狀進行了概述，然后對其形成原因進行了分析，最后對城市黑臭水體治理技術(shù)進行了探討，為城市黑臭水體治理工作提供技術(shù)支持。

城市黑臭水體；現(xiàn)狀；成因分析；治理技術(shù)

大連莊河市位于歐亞大陸東岸，在遼東半島東南方位，黃海北岸，東經(jīng) 122°29'~123°31'、北緯39°25'~40°31'之間，為大連市所轄。在城市的建設(shè)過程中，生活污水、農(nóng)業(yè)面源污染、工業(yè)廢水直接排入河內(nèi)，流域內(nèi)的生態(tài)不斷被損壞不能得到修復(fù)，河內(nèi)淤積不斷積累降低河道內(nèi)水的流速，河內(nèi)的物質(zhì)由于缺氧發(fā)生厭氧反應(yīng)，導(dǎo)致河流的水質(zhì)發(fā)黑發(fā)臭。

1 城市黑臭水體污染現(xiàn)狀

莊河市水環(huán)境質(zhì)量狀況堪憂（如圖1所示），中心城區(qū)主要河道包括小寺河、莊河、鮑瑪河，均面臨不同程度的黑臭問題（如圖2所示），河流黑臭率達到100%。

中心城區(qū)排水渠道密布，排水渠黑臭率達到62%，對3條河道主要排口進行排查，共有79個合流制直排口，8個分流制雨水直排口，15個分流制雨污直排口，1個分流制污水直排口，10個污水偷排口。水體發(fā)生黑臭的原因主要是接受了來自外部排入的未經(jīng)處理達標的生活污水、工業(yè)廢水、初期雨水、農(nóng)村養(yǎng)殖牲畜的污水以及農(nóng)業(yè)種植的面源污染等。內(nèi)源污染主要來源于河道底泥污染。

圖2 莊河黑臭水體分布圖

2 城市黑臭水體產(chǎn)生的原因

2.1 外來污染源的輸入

城市水體形成污染原因是多樣的，污染物超出正常的環(huán)境容量，是城市水體黑臭的最重要原因，但并不是唯一因素[1]。外來污染物中包括生產(chǎn)原料、中間產(chǎn)物以及工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的氨氣、甲烷等氣體。這些物質(zhì)的生成聚集在河流水面，造成了阻止氧溶解于水的有機物質(zhì)膜，水體不能及時地補充氧，有機物不斷地發(fā)生厭氧反應(yīng)，使得水體變黑變臭現(xiàn)象越來越嚴重。污染物進入水體的途徑主要 有[2]：

1）排污管直排；

2）雨污合流制雨天溢流；

3）雨污分流制旱天雨水管排污；

4）雨污分流制雨天雨水管初期黑水；

5）排污水系統(tǒng)缺陷外漏；

6）初期雨水面源污染；

7）岸邊垃圾。

2.2 水體內(nèi)源的釋放

河道內(nèi)多年淤積的沉淀物是內(nèi)源污染物的主要組成部分，河底沉淀物中的有機物會在一定的條件下生成NH3、H2S等臭味物質(zhì)，然后再與金屬硫化物相互作用而生成致黑物質(zhì)。處于懸浮狀態(tài)的底泥是微生物良好的棲身場所，在微生物的作用下底泥會發(fā)生甲烷化以及反硝化，從而使底泥發(fā)生再懸浮從而造成水體二次污染的問題[3]。

2.3 其他污染源的影響

當(dāng)水循環(huán)不暢或者水體流速過低時，會直接導(dǎo)致水體的復(fù)氧能力下降，一旦水中的氧含量低于 2 mg·L-1時，就容易發(fā)生水體黑臭問題[4]。隨著城市建設(shè)進程的加快，河堤硬化已成常態(tài)，這使得水不能同土壤進行有效的循環(huán)，在一定程度上降低了水體的自我修復(fù)能力，進而導(dǎo)致污染物不斷的沉積，加劇水質(zhì)發(fā)黑發(fā)臭。此外，船舶運輸過程中的突發(fā)泄露問題、漁網(wǎng)打撈造成的底泥再懸浮、垃圾滲濾液被暴雨沖刷至水體中等，均已成為水體發(fā)黑發(fā)臭的重要形成原因[5]。

3 城市黑臭水體治理技術(shù)

基于以上對小寺河、莊河、鮑瑪河3條河流的流域污染負荷分析，主要污染源集中在城區(qū)生活污水、雨水徑流污染、工業(yè)廢水、農(nóng)業(yè)生活污水及養(yǎng)殖廢水。應(yīng)從源頭、中途、末端全過程加強對小寺河、莊河、鮑瑪河流域的水環(huán)境整治。

3.1 源頭控制

主要包括工業(yè)廢水、農(nóng)村生活污水的源頭控污，控制污水直排，以及源頭地塊的低影響開發(fā)改造，對雨水徑流污染進行源頭控制。

3.1.1 工業(yè)廢水

中心城區(qū)內(nèi)工業(yè)企業(yè)主要為食品加工類企業(yè)，主要利用企業(yè)內(nèi)部建設(shè)污水處理站或利用小型的污水處理設(shè)備將生產(chǎn)加工產(chǎn)生的廢水進行處理后排放，可采用水解酸化加生物處理的方式，利用一體化處理設(shè)備進行處理。

3.1.2 農(nóng)村生活污水

主要包括散戶排水與村落排水。散戶污水是指由于農(nóng)村的生活習(xí)慣以及基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不齊備，生活污水未進行有效收集和處置。針對散戶污水，我們建議采用相對集中的分散處理工藝，實現(xiàn)鄰近處置。農(nóng)村旱廁一般建設(shè)在院落的邊角，尤其是門口和房屋的邊側(cè)，旱廁主要承接的是自家的糞便污水。農(nóng)村的生活廢水一般都傾倒在鄰近的河內(nèi)，基本上沒有建設(shè)生活廢水的收集系統(tǒng)。

因為當(dāng)前農(nóng)村常住人口逐漸在減少，因此對于散戶排水，推薦采用化糞池進行預(yù)處理，化糞池可以承接一戶或者相鄰多戶的污水。污水通過化糞池的沉淀作用可去除大部分懸浮物（SS），通過微生物的厭氧發(fā)酵作用可降解部分有機物（CODcr、BOD5），池底沉積的污泥可用作有機肥。通過化糞池的預(yù)處理可有效防止污水管道被堵塞，亦可有效降低后續(xù)處理單元的有機污染負荷。但化糞池處理效果有限，一般不能直接排放水體，需經(jīng)后續(xù)好氧生物處理單元或生態(tài)技術(shù)單元進一步處理。化糞池應(yīng)進行防水、防滲和防腐處理，以防止污染地下水并保證后續(xù)污水處理單元處理水量?；S池應(yīng)定期清淘，保持進出水暢通，清掏物作為固廢進一步處理或用于農(nóng)田施肥。

圖3 單戶污水初級處理技術(shù)工藝流程

村落排水處理系統(tǒng)是通過村內(nèi)的生活污水統(tǒng)一收集以后，經(jīng)過一體化污水處理站處理達標后排放。該系統(tǒng)收集了生活污水和生活廢水，生活污水經(jīng)過化糞池后排入一體化污水處理站進行集中處理。排水管道依據(jù)村落中村民的聚集位置、一體化污水處理站的設(shè)置位置、地形坡度、道路設(shè)置情況等進行設(shè)置。

圖4 村落污水處理技術(shù)工藝流程圖

3.1.3 城區(qū)雨水徑流

中心城區(qū)部分場地具備較好的源頭海綿化改造條件，近期可進行局部改造，遠期結(jié)合老城區(qū)更新改造及新城開發(fā)進行源頭低影響開發(fā)改造建設(shè)。

地塊內(nèi)采用斷接的方式，斷接是將運輸屋面雨水的雨落管打斷，使屋面雨水直接流入建筑周邊的綠化帶內(nèi)進行消納，避免了雨水直接流入雨水管道。該種做法主要是改變了雨水徑流的輸送路徑，由不透水區(qū)域的雨水徑流流入透水區(qū)域，從而減少管道內(nèi)的雨水徑流量，延長了匯流時間。同時，在場地內(nèi)改造建設(shè)具有調(diào)蓄能力的低影響開發(fā)措施，其中包括雨水花園、下沉式綠地、雨水塘等，用于控制屋面和道路等不透水匯水面產(chǎn)生的徑流，從而可以減少雨水徑流，補充地下水資源，凈化徑流水質(zhì)。

結(jié)合道路翻新擴建等工程、周邊地塊、市政設(shè)施平面豎向，綜合利用道路紅線內(nèi)外地面與地下空間，通過改造建設(shè)生態(tài)樹池、植被淺溝、下沉式綠地等低影響開發(fā)設(shè)施建設(shè)綠色道路，控制徑流總量，減少雨水排放，削減道路徑流污染。在沒有空間條件的區(qū)域可結(jié)合周邊匯水區(qū)域排水、污染控制等綜合需求慎重考慮建設(shè)地下雨水調(diào)蓄池等設(shè)施。

圖5 道路及周邊地塊綜合改造模式概化圖

源頭低影響開發(fā)雨水措施本身有較強的凈化功能，可以減少徑流中的SS、COD等污染物，從而起到控制城市雨水徑流污染的效果。但不同措施的污染物去除效果，受降雨特點、徑流污染特征、匯水面情況等因素的影響，表現(xiàn)出不穩(wěn)定性。根據(jù)國外多年的經(jīng)驗，各類措施對污染物的去除效率差別較大（如表1所示），因此在設(shè)施選擇過程中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)目標污染物及其出水水質(zhì)要求選擇合適的雨水控制利用措施。

3.2 過程控制

主要為排水系統(tǒng)的完善，控制城區(qū)生活污水的直排與合流制溢流污染。新區(qū)采用完全分流制，老城區(qū)現(xiàn)狀為雨污合流的，應(yīng)結(jié)合城市建設(shè)與舊城改造，加快雨污分流改造。小寺河?xùn)|岸主要為合流制片區(qū)，完善截流干管系統(tǒng)，避免污水直排，西岸存在合流制片區(qū)與雨污混接片區(qū)，完善雨污水管網(wǎng)，消除混接現(xiàn)象。

表1 源頭低影響開發(fā)措施對主要污染物的去除率

莊河、鮑瑪河流域近期完善截污干管，遠期隨區(qū)域開發(fā)建設(shè)完善的雨污分流系統(tǒng)。完善污水系統(tǒng)，根據(jù)規(guī)劃用地布局、地形地貌以及河流水系劃分污水處理區(qū)，建設(shè)污水收集、處理設(shè)施。在老區(qū)逐步改造合流制排水體制，建設(shè)雨、污分流系統(tǒng)，完善污水收集系統(tǒng)。改造方式應(yīng)因地制宜，循序漸進，結(jié)合道路拓寬改造完成道路的污水管道建設(shè)，結(jié)合溝、渠和河道的環(huán)境治理完成區(qū)域污水主干管的建設(shè)，在舊城改造同時完成街坊、小區(qū)的污水排水系統(tǒng)建設(shè)。在新建區(qū)按雨、污分流制建設(shè)污水排水系統(tǒng)。提升污水處理能力，擴建、新建污水處理廠，提升處理規(guī)模。

3.3 末端控制

利用末端排水暗渠改造建設(shè)調(diào)蓄池，控制合流制溢流污染，利用末端空間建設(shè)雨水調(diào)蓄池，對雨水徑流污染進行末端控制。建設(shè)生態(tài)岸線、不斷地補充新鮮水源、在大型排水口處設(shè)置濕地和在河內(nèi)布置生態(tài)浮島等具體措施，加強水體的自我修復(fù)能力，針對污染嚴重的河段，通過清淤疏浚、增加曝氣、生態(tài)補水、活水循環(huán)、種植人工水草、投放藥劑等綜合手段，消解污染物，治理黑臭。

圖6 末端濕地示意圖

4 結(jié)束語

黑臭水體的治理是一個復(fù)雜工程，需要多部門合作，結(jié)合城市規(guī)劃，依據(jù)不同河流的實際情況選擇不同的治理技術(shù)，有針對性地對水體進行治理。在治理的過程中我們不僅消除黑臭，同時要實現(xiàn)岸綠、景美、水清、魚躍的治理目標，只有這樣才能最終實現(xiàn)水質(zhì)的提升和水生態(tài)環(huán)境的改善。

［1］章林偉．海綿城市建設(shè)典型案例[M]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2017．

［2］劉翔．城市水環(huán)境整治水體修復(fù)技術(shù)的發(fā)展與實踐[J].給水排水，2015，41（5）：1-5．

［3］聶俊美，鄒偉國．城市黑臭水體的功能恢復(fù)與水質(zhì)改善案例分析[J].給水排水，2017，43（4）：34-36．

［4］GB51174-2017，城鎮(zhèn)雨水調(diào)蓄工程技術(shù)規(guī)范[S].

［5］任夢嬌，唐夢丹，沈浩．淺談城市黑臭水體成因和治理技術(shù)[J]. 西南給排水，2017，39（3）：10-13．

Discussion on Treatment Technologies of Urban Black Odorous Water Body—Taking Dalian Zhuanghe Sponge City as an Example

1,1,2

（1. China Northeast Architectural Design & Research Institute Co., Ltd., Shenyang Liaoning 110006, China; 2. CSCEC AECOM Consultants Co., Ltd., Shandong Branch, Qingdao Shandong 266073, China）

With the acceleration of urban industrial development and the rapid growth of urban population, the discharge of sewage increases dramatically, the black odor problem of urban rivers has become a common dilemma faced by many large and medium-sized cities in China. Urban black odorous water body not only brings poor sensory experience to people, but also directly affects people's healthy life. In this paper, the embodiment of urban black odorous water body was summarized, and then the causes of formation were analyzed. Finally, the treatment technology of urban black odorous water body was discussed, which could provide technical support for urban black odorous water body treatment work.

Urban black odor water; Present situation; Causes; Treatment technology

2019-12-24

張殿權(quán)（1987），男，工程師，遼寧省朝陽市人，2010年畢業(yè)于沈陽建筑學(xué)校給水排水專業(yè)，現(xiàn)從事市政給排水設(shè)計工作。

X522

A

1004-0935（2020）07-0885-04