流域黑臭河涌綜合生態修復研究

廖永洪

（梅州森淼環保科技有限公司 廣東梅州 514000）

引言

河涌是廣東方言中河流的一種稱謂，在廣州地區主要指除珠江干流以外的河道水系。境內河涌縱橫交錯，景色優美。近年來，隨著城市化、工業化進程的加快，居民生活污水不斷排入城區河涌，污水在涌內迂回往復，緩慢消散，加重河道污染[1]。2021 年9 月，生態環境部督察組督察時發現，中山市大量污水未收集處理直接排入河，內河涌污染嚴重，2021 年第二季度1028條河涌中，劣Ⅴ類河涌達459 條，占44.6%，水污染治理形勢依然嚴峻。近年來，廣東省加大了河涌治理力度，相繼出臺了《城市內河涌水環境調查技術規范》《廣東省全面推行河長制 “一河一策” 實施方案（2017-2020 年）》《廣東省珠江三角洲河涌整治與修復規劃》等等，著力打好碧水保衛戰，整治城市黑臭水體。

1 流域黑臭河涌生態修復工藝

黑臭河涌污染類型主要是水體的富營養化，大量有機污染物沉積于河涌底泥，經長期厭氧分解產生硫化氫臭氣及硫化鐵等，從而導致河涌發黑發臭。目前，流域黑臭河涌生態修復工藝主要包括以下幾種。

1.1 物理法

流域河涌黑臭的主要因素之一是河涌水體供氧、好氧發生了失衡，因此，通過物理法，加強河涌水體溶解氧含量，增強河涌水體自凈功能，促進水環境修復。目前，物理法修復黑臭河涌工藝，主要包括人工曝氣、底泥疏浚和調水補水等。

（1）人工曝氣是通過人工充入氧氣，使河涌中復氧速率大于好氧速率，恢復河涌水體好氧水平，通過快速氧化分解硫化氫、硫化鐵及氨等致黑臭物質，實現河涌水體改善的效果。此外，人工曝氣能夠增加水體交換、擾動及微循環流動，使河涌水體溶解氧加速傳遞、擴散（見表1）。

（2）底泥疏浚。河涌沉積物中含有重金屬、營養物等，即便在外源污染得到有效控制的基礎上，河涌中的生物或物理等因素，也會促使沉積物釋放，出現水質惡化或富營養化，因此，通過底泥疏浚，可將河涌污染底泥永久去除，從而達到修復水體的效果。目前，河涌底泥疏浚包括：利用熱解法、玻璃化、生物降解等技術破壞疏浚底泥污染物或降低污染物質；淋洗法、超聲波降解法、浮選法等固相分離污染物與疏浚底泥；穩定固化污染物技術。

（3）調水補水。利用群閘聯控或者單閘單控，為惡臭河涌調水補水，調活水體，增大水體流速，能夠有效改善氨氮、化學需氧量等[2]。

1.2 化學法

化學法修復惡臭河涌，主要是利用鐵鹽、鋁鹽等混凝劑、生石灰沉淀劑或雙氧水等氧化劑去除河涌中的懸浮物、氮及溶解態磷等目標污染物。化學法包括化學除藻法、化學除磷法和化學絮凝法[3]。

（1）化學除藻法。惡臭河涌中，由于水體富營養化加劇藻類生物快速生長泛濫，選用化學除藻法就是利用化學試劑快速除去河涌中的藻類生物，從而實現去除河涌中的藻類生物。但化學除藻法不宜長期使用，過量除藻劑的使用，易導致河涌二次污染，且藻類生物抗藥性增強，影響除藻效率。

（2）化學除磷法。在黑臭河涌中投加化學藥劑，使河涌水體中形成不溶性磷酸鹽沉淀物，再通過固液分離技術，將污水中的磷去除，實現改善河涌水質的效果。化學除磷法可達到80%-95%的高效除磷效果，且該工藝技術操作簡便。但不足之處是藥劑使用量較大，處理費用高，且化學藥劑的使用會產生化學污泥污染物。

（3）化學絮凝法。將絮凝劑投加至黑臭河涌中，以改善河涌水質。在河涌水流量低或者封閉型地表水污染較重時，大多選擇化學絮凝工藝技術[4～6]。化學絮凝工藝處理黑臭河涌具有良好的除磷效果，在富營養化較重的城市黑臭河涌治理中具有廣泛的應用前景，可有效去除黑臭河涌中的總磷、固體懸浮物、化學需氧量等污染物。

1.3 生物法

生物法修復黑臭河涌包括植物凈化技術、微生物強化技術、生物膜技術和生物-生態凈化技術。

（1）植物凈化技術。水生植物具有發達的根系，在其生長過程中吸收黑臭河涌中的有毒有害物質，從而降低河涌水體中的氮、磷等營養物質、污染物，避免河涌因氮磷等營養物含量高而出現富營養化，實現水質進一步改善的效果。目前，水生植物用以凈化河涌有睡蓮、浮萍、馬蹄蓮、蘆葦、美人蕉等。植物凈化技術修復黑臭河涌成本低，可美化水體景觀，但其不足是受溫度等影響，存在顯著的季節性，且在污染物濃度高的河涌中難以存活。

（2）微生物強化技術。以微生物作為代謝活動基礎物，降解、轉化黑臭河涌水體中的有毒有害物質，從而達到修復被破壞的水生態平衡，實現黑臭水體修復目的。利用微生物強化技術，不僅能夠凈化河涌污染物，還能夠使河涌水體生態朝著良性方向演替。微生物強化技術具有良好應用前景，但也有其不足，如微生物代謝途徑不明，存在二次污染風險，代謝影響因素較多，修復效果穩定性差[7]。

（3）生物膜技術。利用天然或合成材料，為微生物生長提供附著表面，利用微生物的降解作用，實現黑臭城市河涌修復效果。目前，生物膜技術已經廣泛應用于黑臭河涌修復，在河涌內采用生物廊道、生物濾池等工藝技術，當河涌中的有機物被微生物吸附、吸收，實現河涌中的污染物降解，達到水體凈化的效果。

（4）生物-生態凈化技術。利用生態系統自身調控、凈化和修復能力，運用其自身規律和特點，實現黑臭河涌水體凈化效果。目前，生物-生態凈化技術主要有曝氣增氧-生態凈化技術、生物酶-生態復合技術等等。

2 流域黑臭河涌生態現狀

城市河涌在經濟社會和城市的長期發展過程中，一直扮演著十分重要的角色，在城市防洪、排澇、航運過程中發揮著重要作用。在流域河涌管理過程中，要根據流域河涌現狀，認真做好管理、整治、利用及保護工作。其中，分析流域河涌水質現狀是做好治理、整治、利用和保護工作的前提，發揮著重要的基礎性作用。

2.1 項目概況

某流域河涌綜合治理工程，全長10.25km，流域匯水面積4.15km2，支涌從上游至下游規劃河道寬度為6.5-40.5m，河道過流量3.2-6.5m3/s。在河涌未治理前，整個河涌水體呈黑色、渾濁，且散發出濃烈的惡臭氣味。根據《城市黑臭水體整治工作指南》，經河涌水樣監測，對水體中的溶解氧、透明度、氨氮等進行監測，水質均為V 類，根據《指南》，該河涌水體的黑臭程度為輕度黑臭水體（見表2）。

表2 該河涌水體污染程度

2.2 原因分析

根據流域河涌周邊調查及污染源分析，其流入河涌的污染主要有點源污染：居民生活污水直排、截污管滲漏溢流，以及雨污水管錯混接等，點源污染物濃度較高，排入河涌地段較為集中，對河涌水體污染貢獻度大。面源污染，主要是來自流域周邊城中村、老舊小區，生活垃圾、城市建設垃圾等，堆放在河涌周邊水域，經雨水浸泡、滲漏、沖刷等，再隨著雨水徑流至河涌水體，從而導致河涌水體變質變差。面源污染范圍廣、污染物成分復雜多樣，可控性較差。內源污染主要是指河涌底泥長期積累物，如水生物落葉、懸浮物、漂浮物、藻類等在微生物作用下分解產生的污染物[8]。內源污染物影響河涌水質緩慢且長期，汛期或夏季高溫時節，河涌氮、磷及有機物較大。

2.3 排口調查

經過現場走訪調查統計，發現該修復流域河涌排水口多達85 處，其中，合流排口53 處，污水排口11處，雨水排口21 處。點源污染為該流域河涌的主要污染，雨水、污水及合流排口為其排口性質。從排口管徑測量結果來看，主要介于200-850mm 之間，其中600mm 管徑居多。污水排口主要分布于南支涌工業區和北支涌生活區。河涌污水主要有綜合性生活污水和工業區排水。

3 流域黑臭河涌生態修復方案

流域黑臭河涌生態修復，需要根據其河涌水質及排污調查等，科學合理的制定出相應的修復方案，確定明確的修復技術路線，加強截污控源、清淤疏浚、清水補給和生態修復等，做到綜合施策，確保能夠取得預期實效。

3.1 技術路線

流域黑臭河涌修復工藝遵循“適用性、綜合性、經濟性、長效性和安全性”原則，按照“一河一策”的方案，選擇“截污控源、清淤疏浚、清水補給、生態修復”的技術路線。

3.2 截污控源

根據河涌周邊污染源調查情況，針對不同片區的污染源選擇相應的截污控源措施。

一是采取雨污分流。例如，城中村、老舊小區生活污水，則選擇雨污分流措施，改造條件片區，改造雨污分流系統。根據管線鋪設情況，選擇相應的改造方案，一方面，新建雨污分流系統，另一方面，還要保留原河流系統中的污水系統。針對部分老舊小區沒有施工條件的，可沿河截污納管。

二是完善市政管網。根據現場污染源調查情況，對運行不合理的市政管網，過流能力無法滿足設計要求或者實際過流能力的，應及時做好漏管、缺管的升級改造或改擴建，將污水引導至相應的污水主干管，實現截污控源。

三是改造雨水混接。通過河涌周邊市政管網的物探調查，發現存在部分雨水管接進污水管、污水管接進雨水管的混接現象，要對其混接、錯接點位進行改造，將雨水管改接至雨水井，污水管改接至污水井。可通過封堵錯接管道或另鋪設新的管道等[9]。

3.3 清淤疏浚

通過黑臭河涌現狀來看，4 條河涌不同程度的存在底泥淤積現象，根據環保及排澇防洪需要，需要在部分河涌段進行清淤。

一是清淤厚度。根據底泥監測來看，4 條河涌底泥厚度在0.25m-0.78m 之間，污染底泥淤積厚度平均約為0.55m。根據清淤需要，對底泥污染層、污染過渡層底泥進行環保清淤，清淤厚度設計在0.5m-0.78m。

二是清淤方法。本次河涌底泥清淤選擇濕法清淤施工，在退潮后關閉主涌水閘，從上游至下游順序進行，先河涌中央再到兩側的順序，選擇機械與人工清淤相結合。

三是清淤斷面。河涌清淤兼顧環保與防洪相結合，滿足河涌行洪斷面，清楚底泥污染層，保留河床底泥生態系統。針對本河涌河道較寬，兩岸坡度較緩，清淤時先從緩坡底部開始，清淤邊坡坡比1:1.5-1:55，根據河涌地質及寬度確定具體坡比。

四是底泥處理。將清淤產生的底泥輸送至底泥處理廠格柵沉渣池，做好固液分流，底泥沉淀，余水經處理達標外排。調理底泥至脫水車間進行脫水，制成泥餅回填利用。

3.4 清水補給

清水補給涉及水源多樣性、復雜性，應從流域及水資源方面做好清水補給。

一是活水水源。根據流域黑臭河涌水源分析，主要有中水和外河。其中，中水主要來自附近城鎮生活污水處理廠排放的尾水；外河可通過已補水的較大河涌，也可通過增設堰壩體存蓄雨水，以滿足河涌活水水源補給所需。

二是活水平衡分析。本次整治工程涉及4 條河涌，可利用蒙大拿法（以預先確定的多年平均流量百分數為基礎，將保護水生態河水環境的河流流量推薦值分為最大允許極限值、最佳范圍值等，根據歷史流量資料可以評價或估算生態水量。）或R2CORSS 法（生物棲息地質量的水力學指標，認為如能在淺灘類型棲息地，保持這些參數在適宜的水平，即可維護魚類在河流內的水生棲息地將河流平均深度、平均流速和濕周率作為反映，專門針對水資源論證方面設置。）分別對不同河涌補水量及水源可用水量進行分析。

三是補水水源分析。分析4 條河涌補水，北河涌通過設置堰壩攔截雨水，保證該河涌有水狀態；南河涌、南河支涌通過附近城鎮生活污水處理廠排放的尾水，實現補水。

3.5 生態修復。

根據流域黑臭河涌水體生態修復實際需要，選擇微生物生態修復、水生植物修復和水生物生態保育[10]。

第一步：微生物生態修復。通過黑臭河涌污水提取、催化、激活、培育原址原位微生物，投放生長定制微生物工具酶，激發黑臭河涌水體污水及底泥中具有分解氨氮、總磷等微生物組團，加速繁殖，進一步分解底泥有機質膠體、懸浮物；利用微生物呼吸作用，經硝化、反硝化還原硝態氮、亞硝態氮，去除氨氮。此外，通過抑制河涌藻類因氨、有機氨等生長導致黑臭，降低河涌化學需氧量、生化需氧量，提升河涌水質透明度。

第二步：水生植物生態修復。經投放苦草、竹葉眼子菜、狐尾藻等沉水植物，經培育成耐堿、耐酸、抗污染沉水植物群，進一步去除流域黑臭河涌氨氮及黑臭物，吸收水中富營養物，凈化水質。此外，還可采取植物浮島、河道曝氣、氧化塘、生態駁岸等，對黑臭河涌進行綜合生態改造。

第三步：水生物生態保育。將生長系列水生生物投放，使河涌河床底部60%以上為沉水植物所覆蓋，建立水生生態系統，構建良性生態系統。采集攝食富營養化藻類、懸浮物浮游動物，生成一類、二類水生物，進一步凈化水質，修復河涌水體生態系統食物鏈，降解河涌底泥污染物，將底污中營養物轉移至植物蛋白，再轉化成動物蛋白，增強河涌自凈能力，提升河涌環境容量，重構良好自然水環境系統。經微生物修復、水生植物修復和水生物生態保育，監測流域河涌水質，滿足《地表水環境質量標準》（GB3838-2002）Ⅲ類水質標準。經 水 樣 監 測，COD 濃 度＜20mg/L，NH3-N 濃 度＜1.0mg/L，TP 濃度＜0.2mg/L。

結語

隨著工業化、城市化進程的加快，以及城市建設規模的不斷擴大，大量生活污染物、工業污染物直接排入到周邊水環境中，加劇了城市河涌污染程度，使一些承擔著排洪、泄洪、景觀等功能的城市河涌水質變差，黑臭河涌污染主要是由于水體的富營養化加劇，水體中大量有機污染物沉積于河涌底泥，經長期厭氧分解產生硫化氫臭氣及硫化鐵，導致河涌發黑發臭，出現了黑臭現象。城市河涌黑臭不僅污染了環境，導致河涌水體凈化等功能衰退、喪失，也會直接對河涌周圍居住的市民生產生活造成較大困擾。因此，需要根據黑臭河涌的現狀，分析其污染物狀況，根據不同修復工藝技術應用特點，采取合適的修復工藝技術。盡快恢復河涌的行洪和環保功能，根據河涌的污染源及其排污調查分析，堅持“一河一策”，選擇適宜的生態綜合治理方法，為市民打造良好的生態居住環境，不斷提升居民的獲得感、幸福感。