福州市某內河黑臭水體污染源調查及治理建議

羅曉華，陳龍照，詹 勇，程揚健，林曉暉，江善元，劉明忠，吳志山，趙思睿，郭騰飛

(1.中國冶金地質總局 第二地質勘查院，福建 福州 350108；2.福州大學，福建 福州 350108；3.中國冶金地質總局二局，福建 福州 350108)

隨著中國城鎮化步伐加快，排污管網建設相對滯后，大量生活或生產污廢水排入居民區內部河道，致其生態功能嚴重受損，出現季節性或終年黑臭現象，嚴重影響到人民的生活和健康。近年來，國家將城市黑臭水體治理提高到前所未有的高度。2015年4月，國務院頒布實施的《水污染防治行動計劃》(“水十條”)第一次明確將城市黑臭水體納入國家水治理體系范疇。“水十條”要求“到2020年，地級及以上城市建成區黑臭水體均控制在10%以內，到2030年，城市建成區黑臭水體總體得到消除”[1]。2015年以來，無論是國家住建部還是生態環境部都相應開展大量的城市黑臭水體整治的專項行動、監管平臺和排查工作。福州市G區領導積極響應國家號召，高度重視城鎮居民區內部河道黑臭水體的治理，致力于提高居民的生活環境，增加居民的幸福感。

污染源調查是城鎮內河黑臭水體的治理的一項基礎工作[2]。明確各類污染源的數量、類型以及空間分布，明確主要污染物及其排放量、排放去向，才能提出有效的治理建議[3]，以盡快消除黑臭。

1 內河現狀與污染源調查分析方法

1.1 內河現狀

本文研究的河道位于福州市G區浦口洲境內，地處旗山東麓，大樟溪西畔，南與南通鎮相對，西南與永泰縣塘前鄉接壤，北毗鄰上街鎮(圖1，底圖引自Google地形圖)。該河道是一條典型的斷頭河，向西匯入太平河，北連元峰河，南接江口水閘，最終匯入閩江南港(烏龍江)。河道主流和支流合計長約1.6 km，河道兩側主要為農村居民區、小型工廠、農田和雜林。河道兩邊大部分均無石砌護坡。大部分河道感觀透明度較低，呈分段式發黑發臭。河道有未經處理的垃圾，水體富營養化嚴重，水葫蘆等水生植物生長繁茂，河道局部堵塞，污染嚴重。

圖1 福州市A區黑臭水體地理位置Fig.1 Location of the black and odorous water-body in A Area，Fuzhou

1.2 調查方法

(1)現場調查。現場調查是污染源調查最基本和常用的方法[4]。此次調查以現場踏勘為主，結合詢問調查的方式進行污染源調查。詢問調查對象主要是河道兩岸的常住居民，充分利用他們提供的信息，可以在現場踏勘過程中少走彎路，并得到一些現場踏勘無法獲取的信息，輔以現場踏勘。

(2)GSSI探地雷達探測。詢問調查得知水位線以下有2個隱蔽排污管道，為確定隱蔽管的走向和污染源來源，采用GSSI探地雷達進行探測。GSSI探地雷達屬于主動雷達技術，通過發射天線將電信號轉換為電磁波，電磁波經過地下反射至接收天線，接收天線再將電磁波轉換為電信號，從而得到地下波譜信息，經過處理解譯，分析地下探測結果[5]。

(3)水樣分析。為了解水體黑臭程度，在現場勘查過程中對每一處污染源進行現場采樣，并使用便攜式氨氮測定儀、多參數分析儀和濁度計等檢測儀器，對黑臭水體的4大指標(氨氮、溶解氧、透明度和氧化還原電位)進行現場檢測，分析污染水體的黑臭程度[6]。

2 調查結果與分析

2.1 現場調查結果與分析

河道周邊主要為農村居民區、小型工廠、農田、養殖區、新建居民樓盤。通過現場調查共發現14處明顯的污染源點(圖2)。其中點源污染(污廢水直排口)8處，分別有2處(L001、L002)隱蔽排污口；2處(L006、L013)仍在使用的岸邊公共廁所；2處(L003、L004)小型工廠污廢水直排口和2處(L007、L012)居民污廢水直排口。明顯內源污染點3處(L005、L011、L014)，均為黑臭河道兩岸垃圾堆。明顯面源污染點4處，分別為2處(L008、L009)農田排水管和2處(L007、L010)畜禽養殖區。

從現場勘查來看，該河道在空間上具有明顯的間隔性黑臭的特點。在智慧大道與河道交叉口(L001、L002)往西北處畜禽養殖區(L010)，水體呈灰黑色，臭氣熏天，周邊居民怨聲載道。在L005—L012段，水體顏色和臭味明顯比前一段較好，水體呈灰綠色，臭味不明顯。在L004處，水體明顯呈灰色，臭味再次加重。再往東約50 m處，水體黑臭情況又有所緩解，見少量魚類生物。在L003處，因存在間歇性排污廢水排放，水體也呈間歇性黑臭。其他排污口處均為輕度黑臭，但感觀上沒有聞到明顯臭味。

(1)主要點源污染源分析。主要點源污染源中，L001和L002位于智慧大道與河道交叉處橋梁南北兩側，水體呈灰黑色，臭味明顯，有少量魚類死亡漂浮在水面，見水葫蘆等水生植物(圖3(a)、圖3(b))。從現場詢問調查獲知，L001、L002排污口位于水位線以下，2處均埋有直徑約2 m的污廢水直排口，在河岸明顯可見有污廢水排出流動現象，但排污口污染源不明確。為明確污染源來源，需進一步采取相關物化探手段進行調查。

L004位于河道中段，水體呈灰白色，臭氣撲鼻，該段水體富營養化嚴重，水葫蘆生長異常繁茂，見少量腐敗(圖3(c))。旁邊有毛巾洗滌房、廢棄的岸邊公共廁所和垃圾堆。通過觀察發現，洗滌房廢水通過排水溝直接排出，流入廢棄岸邊公共廁所。岸邊雜草叢生，未見岸邊公共廁所排入河道的排水口，但河道水體顏色氣味與洗滌廠排出廢水基本一致，推測該處污染源來自旁邊的毛巾洗滌房洗滌廢水。

L003排污口位于河道東南端，水體呈灰綠色，間歇性黑臭，見少量魚類(圖3(d))。排污口旁邊為居民區，可見居民區排水管，未見排水。居民排水管下方有一PVC排水管，間斷性排水，排水量大，排出水呈灰白色，明顯可見泡沫。在該排水口南約40 m處，有一座毛巾洗滌房，可見多臺中大型洗衣機正在洗滌，推測L003排污口的污染源主要為該毛巾洗滌房排出的廢水。

(2)內源污染源分析。通過勘查發現明顯的內源污染源3處(L005、L011、L014)，均為黑臭河道兩岸的垃圾堆；此外，還有水華藻類形成的腐敗物和水體底泥污染，其中最主要的內源污染為水體底泥污染。黑臭河道底泥是污染物的重要儲蓄積庫，也是水生態系統中分解消化、物質交換、能量循環的場所。底泥的構成是在原始基底上，通過上游水系河流的搬運、遷移、沉淀在河床上的泥、沙和有機物質[7]。大量的氨氮、磷營養鹽、有機物等污染物在河底沉積，大量的微生物在底泥中活動分化，消減有機物，消耗大量的溶解氧，產生氨氮、腐殖質、硫化氫、甲烷等多種有毒害、刺激性氣體，使河道泛黑泛臭，同時這些污染物會對外源氮、磷及重金屬元素等再吸附加固，造成惡性循環[7]。因此，如果不對底泥進行清除或采取有效控制手段，很難徹底治理黑臭水體。

浦口洲內河道的底泥厚度0.5～1.5 m，底泥攪動后明顯加重河道水體黑臭程度，河道水位較高，底泥清理難度較大。

(3)面源污染源分析。浦口洲河道面源污染源主要為2處(L008、L009)農田排水管和2處(L007、L010)畜禽養殖區。現場勘查顯示，農田排水管處(L008、L009)對水體污染影響較小。L007為養殖戶截斷河道作為魚類養殖區，魚類數量較少，污染不明顯。L010位于浦口洲內河與太平河交界處，在L001和L002下游約90 m處，為農村居民鴨子養殖區。通過現場勘查發現，河道靠L001排水口位置水體呈灰黑色(圖3(e))，臭氣熏天；靠養殖區位置水體呈灰綠色(圖3(f))。因此，該點污染一方面為養殖區鴨子的食物殘渣和排泄物污染，另一方面也受L001和L002排污口的影響。同時，下雨初期養殖區沖入河中雨水也是一個重要的污染源。據有關部門多年來的監測結果，降雨前20 min的初期雨水，其污染物的濃度相當于城市生活污水的濃度。水體附近植物的枯枝落葉、人為丟棄的垃圾等的侵入，隨著時間的推移，長年累月的積累，也不容小視。

2.2 GSSI探地雷達探測結果與分析

智慧大道與河道交叉處橋梁南北兩側的2個(L001和L002)排污口為位于水位線以下的隱蔽排污口，為進一步確認排污口的來源，使用GSSI探地雷達對隱蔽的2條管道進行探測。隱蔽管探測點設計了6條剖面(T001—T006)，位置分布如圖2所示。通過對地下波譜信息解譯分析發現，T001、T002、T003和T004這4條剖面均在地下4～5 m處探測到相關管道(圖4)。從探地雷達探測結果來看，推測L002排污口為新建居民樓盤順華·路易城堡的居民污廢水直排口，和周邊居民所述情況也完全吻合。L001排污口僅在T003和T004探測到相同的對應管道(圖4(c)、圖4(d))，即明確該隱蔽管道未通向新建居民樓盤，而在T004處，見一污水井蓋。經過當地政府等多方了解得知，前兩年該區域進行周邊農村污水工程改造，但就近的市政污水管道堵塞，建成的農村污水截污納管后并未接入該區域市政污水管道，且不明排向，因此推測L001污染源為周邊農村污水工程排污口。

圖4 GSSI探地雷達探測結果Fig.4 Results of GSSI ground penetrating radar detection

2.3 水樣分析結果

從污染源現場采集的水樣定量分析結果顯示(表1)，點L003至入江口L010段為浦口洲內河道的重度黑臭段(圖2)。其中隱蔽排污口(L001、L002)、小型工廠污廢水直排口(L003、L004)和畜禽養殖區(L010)黑臭水體四大指標超標嚴重，因此推測L001、L002、L003、L004、L010為河道黑臭水體重要污染源。

表1 排污口水樣檢測分析結果 Tab.1 Test and analysis results of water samples from sewage outlet

3 治理建議

浦口洲內河河道水體流動性差，向東為斷頭河，無活水流入，排入河道的污廢水遠遠超過了河流的自凈能力，長期積累導致水體黑臭惡化。結合污染源調查，分析浦口洲內河黑臭水體的成因及特征，綜合城市黑臭水體整治工作指南[8]，提出以下治理建議(圖5)。

圖5 黑臭水體治理建議Fig.5 Suggestion of the treatment of black and odorous water-body

3.1 控源截污

控源截污是黑臭水體治理的第一步，也是最基礎最有效的一步。從源頭切斷污染源，控制污染源的排放，才能最終防止水體再次黑臭[9]。通常采用的措施是在河岸鋪設截流管線，并合理設計提升泵房，將污水截流并納入城市污水收集和處理系統，同時需考慮溢流裝置排出口和接納水體水位的標高，并設置止回裝置，防止暴雨時倒灌。

調查結果顯示，浦口洲內河河道排污口主要有隱蔽排污口L001、L002；兩處小型洗滌房L003、L004；以及L013-L007段河道東側10余戶農村居民污廢水排污口需要進行截污納管，L010鴨子養殖區需要采取控源措施。其中主要排污口L001、L002都位于水位以下，標高低，管徑大，預估污水排放量較大。而據調查發現，該河道旁的市政污水管道是堵塞的管道，因此建議使用高效一體化裝備系統地進行污水凈化處理后就地排放。

3.2 河道美容

據現場踏勘，河道及河岸垃圾不僅嚴重地影響了河道的美觀，也是河道黑臭的污染源之一，因此需對垃圾進行清理和合理處置、河道美容。河道美容，包括河岸垃圾清理、水華藻類清理。大部分河道與居民區緊密相連，隨意傾倒垃圾現象嚴重，因此不僅需對岸上垃圾進行清理，還需設置隔離帶，修建隔離柵欄，樹立環保標識，提高周邊居民的環保意識。河道垃圾及水華藻類采用專業船只打撈清理，并進入市政垃圾系統進行統一處理。

3.3 清淤疏浚

河道垃圾清除后，需要對黑臭水體最大的內源污染水體底泥進行清除。底泥中含有大量的有機物、氮、磷、重金屬等污染物質[7]。一方面，當底泥厭氧發酵時，會使水體黑臭；另一方面，在泥水交界面，會存在水中污染物沉積于底泥和底泥中污染物向水體中解析擴散的動態平衡。只有有效控制或清除內源污染，河道才不至于再次返黑返臭，目前清淤疏浚仍是控制內源污染最有效的方法和手段[10]。

3.4 自凈化生態鏈構建

自凈化生態鏈構建即生態浮島技術、人工增氧曝氣等。構建平衡、可持續的食物網和生態鏈，形成物質流、能量流、信息流的合理傳遞與轉換，并與其他工程措施集成為技術體系，徹底地解決水體黑臭及返淤問題。

(1)生態浮島技術。生態浮島技術主要是應用生物微生物治理黑臭水體，是依靠水生植物、水生動物、細菌、細胞游離酶等的自然代謝過程，降解并且去除環境污染物的生物技術[11]。岸邊種植的水生植物在生長過程中吸收水中的富營養物質，有利于消除水中的植物營養元素，防止藻類爆發，利用植物的自然凈化原理來實現水體凈化功能[12-13]。美國已將生物治理技術作為污染環境治理和生態恢復的首選方法之一。我國的云南滇池、上海蘇州河、無錫太湖、武漢東湖等地也已經開始推廣生物修復技術的應用。生物治理技術中最關鍵的是選擇適宜當地河道黑臭水體治理的水生植物品種，既容易存活，適合河道常年氣候環境，又能有效降解該河道超標污染元素。

引入功能性礦物麥飯石，連同生物浮島中的水生植物一同作為微生物的載體，形成一套能自我調節的生態浮島。其中微生物作為生態系統中的分解者，通過代謝等作用將水體中的污染物進行削減[14]。功能性礦物麥飯石一方面可以作為生物微生物的載體，另一方面其具有良好的吸附性、溶解性、調節性、礦化性和生物活性等特性功能[15]，既可以凈化水質，又能溶解釋放出生物所需養分。

生態浮島為各種生物、微生物提供適合棲息的空間，在水生植物和微生物的吸收、吸附和降解等功能形成一個良好的自然生態平衡環境，還可提供河道景觀效果(圖6)。

圖6 生態浮島結合效果Fig.6 The effect drawing of microbe-ecological floating island

(2)人工增氧曝氣。由于有機物分解耗氧，河流會變成缺氧或者無氧狀態，河流水質惡化，自凈能力下降，正常的水生生態系統遭到嚴重破壞[16]。曝氣復氧技術是一種快速、高效、簡便易行的污染水體治理技術，既可以有效去除水中的致黑臭物質，改善水質，又可以提高水體中的溶解氧[17]。采用人工方式向水體中充氧，加速水體的復氧過程，提高水中好氧微生物的活力，增強河流自凈能力，以改善水質；此外曝氣還可以減緩底泥釋放磷的速度[18]。

浦口洲內河河道局部較窄，河道深淺不一，建議優先采用小型增氧機，部分河段河道較寬處，可以選擇微孔管曝氣系統、涌泉式曝氣統或提水式曝氣曝氣噴泉，既能為河道增氧，增加河道水動力，為有益生物提供良好的生存環境，又能達到景觀效果，提高居民生活環境。

4 結語

黑臭水體污染源調查是黑臭水體治理的基礎工作，對黑臭水體治理具有重要的指導意義。污染源調查結果表明，福州市G區浦口洲內河河道黑臭污染源主要為農村居民生活污水排污口(L001)、新建住宅小區居民生活污水排放口(L002)、河道周邊小型工廠(L003、L004)、養殖區食物殘渣和排泄物污染(L010)和內源底泥污染。根據調查結果，提出徹底治理河道黑臭的合理化治理建議，即通過控源截污、河道美容、清淤疏浚和自凈化生態鏈的構建等手段，徹底消除河道黑臭，重塑河道良性生態系統。