北方地區(qū)黑臭水體綜合治理分析
——以雄安新區(qū)大張莊排堿溝為例

王詩(shī)景，鄭明珂

（1.中國(guó)電建集團(tuán)華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 杭州 310014；2.浙江同濟(jì)科技職業(yè)學(xué)院，浙江 杭州 311231）

2015 年4 月2 日，國(guó)務(wù)院印發(fā)《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“水十條”），明確要求這是當(dāng)前和今后一個(gè)時(shí)期全國(guó)水污染防治工作的行動(dòng)指南?！八畻l”中提出“到2020年，地級(jí)及以上城市建成區(qū)黑臭水體均控制在10%以?xún)?nèi)，近岸海域水質(zhì)優(yōu)良（一、二類(lèi)）比例達(dá)到70%左右”。針對(duì)黑臭水體治理，許多專(zhuān)家學(xué)者進(jìn)行了大量的治理技術(shù)研究，并取得了一些實(shí)踐成果[1-4]。然而黑臭水體形成原因復(fù)雜，影響因素較多，目前缺乏系統(tǒng)的治理方案[5-7]。

雄安新區(qū)的設(shè)立，是以習(xí)近平同志為核心的黨中央作出的一項(xiàng)重大歷史性戰(zhàn)略選擇，是千年大計(jì)、國(guó)家大事。伴隨雄安新區(qū)的建立，雄縣、容城、安新三縣行政轄區(qū)成為新區(qū)規(guī)劃區(qū)，黑臭水體的治理亦迫在眉睫。因此，在“水十條”的指導(dǎo)和推動(dòng)下，全面控制雄安新區(qū)水污染，改善區(qū)域黑臭河流水環(huán)境質(zhì)量，是當(dāng)前雄安新區(qū)生態(tài)環(huán)境治理方面面臨的重要任務(wù)。

雄安新區(qū)黑臭水體共計(jì)7 個(gè)，包括馬莊干渠、溫泉湖、曲堤干渠排堿溝、大張莊排堿溝、府河南側(cè)排堿溝、雁翎溝、唐河污水庫(kù)。本研究選取大張莊排堿溝作為研究目標(biāo)，通過(guò)對(duì)大張莊排堿溝黑臭水體綜合治理進(jìn)行研究，介紹了該河段治理前存在的主要問(wèn)題、治理所采取的有針對(duì)性的工程措施和管理措施，并介紹了治理后取得的生態(tài)效益、環(huán)境效益與社會(huì)效益，以期為全國(guó)其他城市和縣級(jí)城市黑臭水體治理提供借鑒。

1 河流概況與污染特征

1.1 大張莊排堿溝概況

大張莊排堿溝長(zhǎng)約12 km，占地32.5 萬(wàn)m2，位于白洋淀河堤的外側(cè)，主要用途為防洪和排澇。大張莊村周邊排堿溝渠的綜合治理工程，大致分為2段。Ⅰ段河道長(zhǎng)度約6.6 km，平均寬度約為15 m，占地面積9.9 萬(wàn)m3，平均深度按1 m 計(jì)，存水量約9.9 萬(wàn)m3，大部分沿著白洋淀河堤外分布，目前溝渠內(nèi)為沿途居民生活污水。Ⅱ段村內(nèi)西側(cè)渠道分布長(zhǎng)約2.3 km，平均河寬9 m，占地面積2.07 萬(wàn)m2，平均深度按1 m計(jì)，存水量約2.07萬(wàn)m3。

1.2 水質(zhì)概況

由于大張莊排堿溝周邊歷史遺留的生產(chǎn)廢水污染及周邊居民生活污水進(jìn)入，排堿溝內(nèi)水質(zhì)已受污染，不宜飲用和灌溉。為了對(duì)排水干渠水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，摸底地表水采樣點(diǎn)位，在河道附近和污染嚴(yán)重區(qū)域布設(shè)了地表水監(jiān)測(cè)點(diǎn)位。根據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002），溶解氧滿(mǎn)足Ⅳ類(lèi)水質(zhì)要求，如果按Ⅴ類(lèi)水質(zhì)要求，COD、BOD、NH3-N、TN、TP、砷、汞、鉛、二氯甲烷和石油類(lèi)均超標(biāo)。監(jiān)測(cè)指標(biāo)，詳見(jiàn)表1。

表1 排堿溝水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)

1.3 污染來(lái)源

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，排堿溝現(xiàn)有河道多處淤堵，水體流動(dòng)性差而且黑臭，水生態(tài)系統(tǒng)崩潰，周邊居民反映強(qiáng)烈。

初步分析原因如下。

（1）排堿溝來(lái)水以周邊工業(yè)廢水、居民生活污水、農(nóng)田退水和汛期雨水為主，天然徑流匱乏，同時(shí)整條排堿溝渠呈現(xiàn)封閉狀態(tài)，溝內(nèi)存水為死水，無(wú)流動(dòng)性。

（2）大張莊村致力打造白洋淀羽絨城，約有羽絨廠(chǎng)150家，周邊部分羽絨企業(yè)存在偷排漏排現(xiàn)象。

（3）村莊原有排水系統(tǒng)為雨污合流，即通過(guò)村內(nèi)管渠在旱季收集污水，在雨季時(shí)兼顧收集雨水，目前村中已有部分管網(wǎng)，大部分排水通過(guò)直排式合流管渠，直接將雨水和生活污水就近排入大張莊排堿溝；另外，村內(nèi)大部分明渠長(zhǎng)期缺乏維護(hù)，都存在不同程度的淤積，因此存在雨污不分流與明渠淤積造成水體富營(yíng)養(yǎng)化與衛(wèi)生條件差等問(wèn)題。

（4）河道污染底泥常年淤積，造成污染物累積產(chǎn)生“水華”現(xiàn)象，進(jìn)而影響水質(zhì)。

2 主要治理措施

2.1 技術(shù)路線(xiàn)

黑臭水體綜合治理是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，需要從多維度對(duì)河道進(jìn)行治理，堅(jiān)持“控源截污、內(nèi)源治理、生態(tài)修復(fù)”的措施是治理黑臭水體的關(guān)鍵和核心。污染源得到控制，水體黑臭就能夠得到根本治理。內(nèi)源治理的根本目的在于河道底泥的減量化、無(wú)害化與資源化。生態(tài)水體修復(fù)改善，也使地區(qū)河道水生態(tài)及環(huán)境功能得到恢復(fù)。水環(huán)境改善的技術(shù)路線(xiàn)，如圖1所示。

圖1 污水處理流程

具體思路如下。

（1）首先清理上層垃圾，將清理后的生活垃圾瀝水后消毒裝袋，運(yùn)送至垃圾處理廠(chǎng)。

（2）第二步，先行對(duì)施工區(qū)域進(jìn)行分格設(shè)置無(wú)土圍堰，將待處理區(qū)域廢水進(jìn)行廢水分格倒灌，露出河道底面后，對(duì)河底淤泥進(jìn)行原位的固化穩(wěn)定化治理，利用底泥治理后的河道做蓄水池。

（3）待河道養(yǎng)護(hù)后內(nèi)置礦化還原設(shè)備，同時(shí)進(jìn)行河道護(hù)坡施工，整體完工后對(duì)廢水進(jìn)行處理，即可將處理后的污水進(jìn)行回灌，回灌同時(shí)進(jìn)行人工濕地施工，預(yù)處理后污水經(jīng)人工濕地深度處理完全達(dá)到類(lèi)Ⅴ類(lèi)地表水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)回到河道。

（4）河段施工順序自河道上游至下游，一個(gè)區(qū)域施工結(jié)束后，后續(xù)逐格施工，直至項(xiàng)目達(dá)標(biāo)完成。

2.2 控源截污

2.2.1 河道垃圾清理及治理措施

安新縣政府組織技術(shù)單位初步調(diào)查結(jié)果顯示，排堿溝內(nèi)現(xiàn)有生活垃圾3.3 萬(wàn)t，存量偏大，因此本工程垃圾打撈采用5 t 打撈船，加以人工配合。打撈船只在白天對(duì)河面漂浮物進(jìn)行打撈保潔和巡邏。船艙中存滿(mǎn)垃圾或到下班停船時(shí)間時(shí)，將船開(kāi)至?？奎c(diǎn)，卸下垃圾定點(diǎn)堆放，并采用自卸運(yùn)輸車(chē)將垃圾運(yùn)送至垃圾處理廠(chǎng)。

2.2.2 廢水?dāng)r截措施

河道內(nèi)污水的主要來(lái)源為兩岸城鎮(zhèn)居民的生活污水。為了從源頭上控制污水來(lái)源，保證治理河道的長(zhǎng)期綠色生態(tài)，對(duì)兩岸城鎮(zhèn)居民排放的污水進(jìn)行收集，經(jīng)由污水處理站處理后再排放至河道。為此，設(shè)置500 t/d 污水處理廠(chǎng)1 座，大張莊污水經(jīng)收集后由出口1 位置排放至污水廠(chǎng)進(jìn)行處理，設(shè)計(jì)出水優(yōu)于GB 18918-2002《城鎮(zhèn)污水處理廠(chǎng)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)A 標(biāo)準(zhǔn)，尾水經(jīng)生態(tài)凈化后再排放至河道，主要污染物指標(biāo)達(dá)到Ⅳ類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

2.2.3 攔污管網(wǎng)工程

為了保護(hù)地下水，按照雨污分流原則針對(duì)向排堿溝排污的污水管道進(jìn)行設(shè)計(jì)并施工。大張莊排堿溝周邊村落共有1 380 戶(hù)，共計(jì)5 781 人，排水量為404.67 m3/d。敷設(shè)UPVC 材質(zhì)支管3 890 m、HDPE雙壁波紋管材質(zhì)主管1 870 m，合計(jì)約5 760 m，可基本滿(mǎn)足大張莊周邊村民排污需求。

2.2.4 循環(huán)水體系統(tǒng)

本系統(tǒng)中，下游端頭利用原有泵站及新建泵站，定期將處理達(dá)標(biāo)后流至下游污水通過(guò)提升至上游或提升至主干道使得排廢水流動(dòng)起來(lái)，恢復(fù)健康良性的水生態(tài)系統(tǒng)，強(qiáng)化水體的凈化功能，改善水體水質(zhì)。

2.3 內(nèi)源治理

河道底泥治理是為減少最終處理（處置）污泥的容積，通過(guò)無(wú)害化處理避免造成二次污染并使最終產(chǎn)品的衛(wèi)生學(xué)指標(biāo)達(dá)到要求以及資源化利用，即“三化”——減量化、無(wú)害化、資源化。

2.3.1 河道底泥清淤

在可研階段，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)初步勘測(cè)情況，按照河道底泥平均深度1.2 m 計(jì)算清理淤泥工程量。目前預(yù)計(jì)淤泥量1.706×104m3。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)污水及底泥處理的要求，現(xiàn)場(chǎng)選擇干式挖掘方式清理淤泥。本河道內(nèi)淤泥主要來(lái)源于兩岸居民的生活排污，有機(jī)質(zhì)含量相對(duì)較多。從河底吸取的底泥含水率約為95%，直接運(yùn)輸量大，也不能直接堆放填埋，因此在排盡河道污水后，直接采用現(xiàn)場(chǎng)固化穩(wěn)定化作業(yè)，固化污染物同時(shí)含水率可降至約60%，甚至更低。處理后污泥通過(guò)干式清挖裝車(chē)運(yùn)送至業(yè)主指定堆場(chǎng)填埋，并采取環(huán)境保護(hù)工程措施。

2.3.2 河道底泥清理

通過(guò)向底泥中投加專(zhuān)業(yè)底泥穩(wěn)定劑和調(diào)理劑等藥劑，使底泥中的重金屬浸出濃度滿(mǎn)足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，并且揮發(fā)性和半揮發(fā)性有機(jī)物的限值也同時(shí)滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)。穩(wěn)定劑和調(diào)理劑通過(guò)原位修復(fù)系統(tǒng)中的藥劑輸送系統(tǒng)，采用壓縮空氣將干粉藥劑經(jīng)輸料管直接輸送到地下強(qiáng)力攪拌頭的滾軸中間。穩(wěn)定劑和調(diào)理劑分別投加攪拌，先投加調(diào)理劑攪拌，再投加穩(wěn)定劑攪拌。

2.3.3 河道底泥資源化

本項(xiàng)目經(jīng)過(guò)處置后的底泥可用作堤壩填方材料、造地填筑材料、燒陶原料。綜合考慮技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、項(xiàng)目所在地河流水質(zhì)現(xiàn)狀及未來(lái)規(guī)劃等因素，并結(jié)合相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)，考慮采用GB3838-2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》Ⅴ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)作為底泥固化體重金屬浸出控制標(biāo)準(zhǔn)。底泥中較粗顆粒（砂石料）清洗后就近資源化利用，用于筑堤構(gòu)建生態(tài)護(hù)岸、造地等；部分原位固化后底泥可燒陶、制磚后用于本項(xiàng)目水生態(tài)修復(fù)工程、補(bǔ)水工程、形象提升工程的景觀(guān)鋪磚和濕地。

2.4 生態(tài)修復(fù)

2.4.1 生態(tài)浮床技術(shù)

生態(tài)浮床是綠化技術(shù)與漂浮技術(shù)的結(jié)合體，植物生長(zhǎng)的浮體一般是由發(fā)泡聚苯乙烯制成的，質(zhì)輕耐用。島上植物可供鳥(niǎo)類(lèi)休息，下部植物根系形成魚(yú)類(lèi)和水生昆蟲(chóng)生息環(huán)境，同時(shí)能吸收引起水體富營(yíng)養(yǎng)化的氮和磷。結(jié)合工程實(shí)際，采用該技術(shù)對(duì)此工程進(jìn)行生態(tài)修復(fù)。

2.4.2 生態(tài)型護(hù)岸設(shè)計(jì)

根據(jù)實(shí)際情況，本工程選擇自然緩坡植物型護(hù)岸、石籠凈水復(fù)合護(hù)岸、石積護(hù)岸等方式。植物型護(hù)岸是河流護(hù)岸中比較重要的一種形式，它充分利用護(hù)岸植物的發(fā)達(dá)根、茂密的枝葉及水生護(hù)岸植物的凈化能力，既可以達(dá)到固土保沙防止水土流失的目的，又可以增強(qiáng)水體自?xún)裟芰ΑＭ瑫r(shí)，岸坡上的植物所形成的綠色走廊還能改善周?chē)纳鷳B(tài)環(huán)境，營(yíng)造安全、舒適的人類(lèi)活動(dòng)空間。

2.4.3 濕地建設(shè)

由本項(xiàng)目實(shí)際情況可知，污水來(lái)水中氮、磷較高，雖然預(yù)處理工段已對(duì)水中的氮磷采取相應(yīng)的措施，在濕地形式方面也應(yīng)做相應(yīng)的考慮。結(jié)合我國(guó)北方地區(qū)實(shí)際，建議采用水平潛流濕地工藝，該類(lèi)型濕地受季節(jié)性影響較小，處理效果較好。

3 治理成效

3.1 生態(tài)效益

本工程的實(shí)施達(dá)到了預(yù)期改善大張莊排堿溝水質(zhì)的目標(biāo)，響應(yīng)了國(guó)家“水十條”的要求，改善了雄安新區(qū)整體生態(tài)環(huán)境，也使地區(qū)河道水生態(tài)及環(huán)境功能得到恢復(fù)。

3.2 環(huán)境效益

大張莊排堿溝污水應(yīng)急處理工程本身是一項(xiàng)重要的環(huán)境保護(hù)污染治理工程，大大降低河水中的污染物總量，有助于逐步改善水質(zhì)，防止水體的水質(zhì)惡化和富營(yíng)養(yǎng)化。該項(xiàng)目的實(shí)施，大大削減污染物總量（CODCr削減20 t；BOD5削減8 t；NH3-N 削減12 t；TN 削減8 t；TP 削減1 t；砷削減60 kg）。同時(shí)，該項(xiàng)目的建設(shè)實(shí)現(xiàn)底泥的無(wú)害化處理，對(duì)大張莊排堿河污水庫(kù)的生態(tài)環(huán)境起到了有效的改善作用。

3.3 社會(huì)效益

本項(xiàng)目的建設(shè)極大地改善區(qū)域內(nèi)的水環(huán)境質(zhì)量，保障區(qū)域內(nèi)群眾的生產(chǎn)、生活的安全穩(wěn)定，使廣大居民安居樂(lè)業(yè)，促使地區(qū)河道水生態(tài)及環(huán)境功能得到恢復(fù)，有效地保護(hù)和改善雄安新區(qū)的投資環(huán)境。

4 結(jié)論與建議

大張莊排堿溝現(xiàn)狀生態(tài)治理是一項(xiàng)需要長(zhǎng)期堅(jiān)持的系統(tǒng)工程，需要從全方位對(duì)河道進(jìn)行治理。不僅要采取工程措施對(duì)全流域進(jìn)行綜合治理，包括防洪工程、水生態(tài)治理工程、水生態(tài)維護(hù)工程，使河道的安全性、功能性、景觀(guān)性得到快速恢復(fù)，更要加強(qiáng)河道治理中、河道治理后的運(yùn)行維護(hù)，充分發(fā)揮河道長(zhǎng)效管理的效益，創(chuàng)造優(yōu)美整潔的水環(huán)境，實(shí)現(xiàn)流域治理“長(zhǎng)治久清”的目標(biāo)。