城市河涌黑臭水體綜合治理技術(shù)方案探析

顧興余

（中電建生態(tài)環(huán)境集團(tuán)有限公司，廣東 深圳 518100）

引言

近年來，為貫徹落實(shí)《水污染防治行動計(jì)劃》，城市黑臭水體整治已經(jīng)成為地方各級人民政府改善城市人居環(huán)境工作的重要內(nèi)容，由于城市水體黑臭成因復(fù)雜、影響因素多，整治任務(wù)十分艱巨。鑒此，結(jié)合城市黑臭水體的普遍現(xiàn)狀和項(xiàng)目實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，提出城市黑臭水體綜合治理技術(shù)方案，供業(yè)界參考借鑒。

1 棠下涌流域治理前現(xiàn)狀及問題梳理

1.1 棠下涌流域概況

棠下涌位于天河區(qū)科韻路東側(cè)，北起廣園東路，南至珠江，規(guī)劃長度約3.9 km。棠下涌流域范圍北起匯景新城，南至珠江，西起五山農(nóng)科院，東至氮肥新村車陂北路，包括匯景新城、華景新城、棠下村等。流域面積約10.47 km2。

棠下涌坡降較緩，平均坡度0.12%。棠下涌科韻路以南段明涌屬于感潮河段。在枯水季節(jié)，棠下涌水深約10 cm。

1.2 棠下涌流域污染現(xiàn)狀

根據(jù)排水中心和環(huán)保局提供的數(shù)據(jù)，2010 年至今，棠下涌水質(zhì)長期處于劣Ⅴ類。

1.3 棠下涌截污系統(tǒng)現(xiàn)狀

污水管建設(shè)現(xiàn)狀：棠下涌截污管根據(jù)其污水流向可分為四段。

荷光路至廣深鐵路石牌機(jī)務(wù)段（廣園路北側(cè)）：本區(qū)域的污染源主要來自匯景新城。目前，廣園路北側(cè)已建d800 污水管，總長度約1 641 m，污水往東接入科韻路D1000 污水干管，總納污面積約231.0 ha。

荷光路至廣深鐵路石牌機(jī)務(wù)段（河涌南側(cè)）：本區(qū)域的污染源主要來自華景新城。目前，棠下涌廣深鐵路石牌機(jī)務(wù)段已建截污堰和河涌南側(cè)D800 污水管，總長度約1 000 m，污水往東接入科韻路D1000 污水干管，總納污面積約182.90 ha。

科韻路至荷光路段（河涌西側(cè)）：本區(qū)域的污染源主要來自上社村。目前，荷光路以及河涌西側(cè)的現(xiàn)狀路已敷設(shè)DN300～DN500 污水管，總長度約380 m，污水往東接入科韻路D1000 污水干管，總納污面積約56.80 ha。

科韻路至中山大道段：本區(qū)域的污水主要來自河涌周邊的工業(yè)區(qū)及棠下村。目前，河涌兩岸均敷設(shè)了污水管，東側(cè)管徑為D1 000～D1 200，西側(cè)采用BXH=2.5 m×0.5 m 渠箱進(jìn)行截污，總長度約1.5 km，污水往北接入科韻路DN1650 污水管，總納污面積約51.30 ha。

中山大道至黃埔大道段：本區(qū)域的污水主要來自河涌周邊的工業(yè)區(qū)及商住區(qū)。目前，河涌兩岸均敷設(shè)了污水管，管徑DN400～DN600，總長度約1.5 km，污水往南接入黃埔大道D1350 污水管，總納污面積約41.03 ha。

黃埔大道至臨江大道段：本區(qū)域的污水主要來自河涌周邊的工業(yè)區(qū)及員村。目前，河涌兩岸均敷設(shè)了污水管，管徑DN500，總長度約1.6 km，污水往南接入臨江大道DN1500 污水管，總納污面積約74.09 ha。

1.4 棠下涌補(bǔ)水現(xiàn)狀概況

棠下涌目前沒有進(jìn)行補(bǔ)水工程。枯水期，河涌基本呈露底狀態(tài)。

1.5 棠下涌治理前問題梳理匯總

1）旱季仍然存在污水直排河涌。

2）支涌截污不徹底。

3）城中村內(nèi)截污管網(wǎng)系統(tǒng)尚未建設(shè)，村內(nèi)錯(cuò)接漏接情況嚴(yán)重，導(dǎo)致新增污水口較多。

4）雨季存在溢流污染。

5）河涌上游沒有水庫，天然徑流量小，枯水季節(jié)出現(xiàn)露底，水動力差。

2 棠下涌黑臭水體綜合治理技術(shù)措施

2.1 治理目標(biāo)

按照《廣州市實(shí)施南粵水更清行動計(jì)劃工作方案》[1]、《廣州市水更清建設(shè)方案》[2]、《廣州市水更清51 條河涌“河長”考核辦法》要求，到2020 年，基本消除劣Ⅴ類水體。

2.2 綜合治理技術(shù)方案

2.2.1 工程措施

截：在現(xiàn)有污水管網(wǎng)的基礎(chǔ)上，一方面繼續(xù)向上延伸，實(shí)施城區(qū)排水改造和支涌截污，確保污水實(shí)現(xiàn)全部收集進(jìn)入污水處理廠。

蓄：根據(jù)流域用地情況及水質(zhì)情況，新建初雨調(diào)蓄設(shè)施，削減雨季溢流污染和面源污染。

凈：利用強(qiáng)化措施，對河涌進(jìn)行凈化。有用地條件的地方設(shè)置生態(tài)濕地，通過植物吸收污染物，無用地條件時(shí)，根據(jù)河涌水文條件考慮在適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)置就地處理凈化措施。

補(bǔ)：通過調(diào)水補(bǔ)水，增強(qiáng)水體流動，提高水體復(fù)氧能力和自凈能力。

清：河涌完成截污后，對其進(jìn)行清淤，消除內(nèi)源污染。棠下涌屬于城區(qū)河道，清淤主要采用挖泥船、挖掘機(jī)，暗渠段采用人工清淤方式清理。棠下涌流域清淤疏浚的淤泥處置方案與車陂涌流域淤泥處置方案相同，運(yùn)往峨眉沙島處置。

2.2.2 管理手段

同時(shí)，提出以“控、管”的非工程措施，來配合上述工程措施一起實(shí)施。

控：控源優(yōu)先，做好流域點(diǎn)源、面源污染源的控制工作。防止禽畜養(yǎng)殖污染，制定方案，限時(shí)依法關(guān)閉或搬遷禁養(yǎng)區(qū)內(nèi)畜禽養(yǎng)殖場和養(yǎng)殖專業(yè)戶。對于無證照或證照不齊的小作坊、小工廠，各級政府要執(zhí)行專門的治理計(jì)劃，進(jìn)行關(guān)停治理。

管：長效監(jiān)管，做好維護(hù)管理工作。落實(shí)設(shè)施管理責(zé)任，保障設(shè)施管養(yǎng)到位。由政府負(fù)責(zé)，污水廠配合，落實(shí)水務(wù)設(shè)施管理構(gòu)架，保障設(shè)施建成后，管養(yǎng)及時(shí)跟上，避免出現(xiàn)設(shè)施管理空白期，防止污染反彈。

3 棠下涌水質(zhì)提升技術(shù)措施

在控源截污完成外源污染物處理的基礎(chǔ)上，通過多項(xiàng)措施，建設(shè)河流生態(tài)廊道，提升水質(zhì)，實(shí)現(xiàn)長久治理目標(biāo)。

3.1 技術(shù)選擇

采用環(huán)保技術(shù)包括：耕水助流技術(shù)、底泥污染物鎖定技術(shù)、污染源預(yù)處理技術(shù)、過飽和氧生態(tài)修復(fù)設(shè)備。

以上技術(shù)原理均以向河道內(nèi)曝氣、增加微生物總量、改善水力條件為基礎(chǔ)，進(jìn)行水質(zhì)綜合提升，各項(xiàng)技術(shù)介紹如下：

3.1.1 耕水助流技術(shù)

同時(shí)通過耕水機(jī)的推力將表層水源源不斷向四周擴(kuò)散，形成平衡和穩(wěn)定的水體。在推動水體流動的同時(shí)，充分?jǐn)U散投放的有益菌與復(fù)合酶的混合制劑，均勻快速地?cái)U(kuò)散到整個(gè)水域當(dāng)中，避免產(chǎn)生局部生物過量的現(xiàn)象，提高有益菌的處理效率。

3.1.2 底泥污染物鎖定技術(shù)

本案通過向底泥投加污染物鎖定制劑（沸石分子篩、炭黑比例為95∶5），達(dá)到對底泥進(jìn)行低耗高效原位處理的目的。配合復(fù)合酶有益菌修復(fù)技術(shù)與微孔曝氣技術(shù)，實(shí)現(xiàn)河道底泥的鎖定、充氧（形成耗氧區(qū)）、降解（微生物降解）最終轉(zhuǎn)化為正常河道的底泥。

底泥污染物鎖定劑由沸石分子篩、炭黑比例為95∶5 組成，具有高吸附性與高吸附容量，具有獨(dú)特的吸附、篩分、交換陰陽離子以及催化性能，同時(shí)為微生物附著繁衍提供了場所。它能吸收水中氮磷、有機(jī)物和重金屬離子，增加上覆水體溶氧量，能有效地抑制河道底泥釋放污染物。

3.1.3 污染源預(yù)處理技術(shù)

將排污口附近水域用生物濾料隔離帶分割成兩塊區(qū)域，處于生物濾料隔離帶內(nèi)的水域由于直接處于污水排放區(qū)，隔離帶內(nèi)通入過飽和氧生態(tài)修復(fù)設(shè)備出水，并且于排污口周邊堆疊一圈多孔土質(zhì)濾材袋，通過多孔土質(zhì)濾材袋內(nèi)的多種硝化菌群對污染水體中的有機(jī)物進(jìn)行吸收降解，使得污水排放口水體污染物濃度達(dá)到可控范圍內(nèi)[3]。

3.1.4 過飽和氧生態(tài)修復(fù)設(shè)備

功能一：水體復(fù)氧，修復(fù)和增強(qiáng)水體生態(tài)自凈功能。水體出現(xiàn)“黑臭”現(xiàn)象及水體生態(tài)自凈功能消退的主要原因是由于進(jìn)入水體中污染物的量超出水體生態(tài)自凈功能的消耗量而逐漸富集導(dǎo)致，造成此結(jié)果的原因是因?yàn)橥瓿缮鷳B(tài)自凈功能所必須的溶解氧被消耗殆盡，無法完成水體中污染物的降解、轉(zhuǎn)化及轉(zhuǎn)移，從而導(dǎo)致水體水質(zhì)不斷惡化。該設(shè)備的主要功能是完成對水體的復(fù)氧，采用“高效氧轉(zhuǎn)換利用技術(shù)”，提高了空氣中氧化的轉(zhuǎn)換及利用率，可以在較短的時(shí)間內(nèi)完成水體的復(fù)氧，為水體中微生物的生長營造條件，激活和加速水體中微生物的新陳代謝功能，數(shù)百、數(shù)萬倍放大微生物的量，增加水體中微生物降解、轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)移污染物的能力，使水體自然的凈化能力得到大大加強(qiáng)，切斷惡性循環(huán)。

功能二：循環(huán)造流，保持水體生態(tài)健康。水體表面吸收的氧因水體相對靜止無法輸送到水體底部，而水體中的污染物主要集中在水體底部，造成水體底部的大部分污染物因缺氧無法完成降解、轉(zhuǎn)化及轉(zhuǎn)移而不斷富集；同時(shí)水體中的污染物與微生物接觸的頻率和傳質(zhì)機(jī)率因水體相對靜止變小，水體中污染物被微生物捕捉、吸收、降解、轉(zhuǎn)化機(jī)率變小，造成水體生態(tài)自凈功能減弱。

該設(shè)備的又一功能是“循環(huán)造流”，將水體從取水點(diǎn)泵入設(shè)備中進(jìn)行強(qiáng)制溶氧，完成溶氧后的富氧水通過管道輸送至水體的不同區(qū)域，使水體形成“微循環(huán)流”，增加水體中微生物、水生植物、污染物的接觸頻率，加速水體中氧的傳質(zhì)，提高水體中污染物的降解、轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)移速率，使水體常年處于“活水”狀態(tài)，保持水體生態(tài)自凈功能和水環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)的健康，使水體長期處于潔凈狀態(tài)。

3.2 布置原則

1）處理設(shè)施宜布置在源頭、支流交匯處，從源頭上凈化污染源。

2）在河道內(nèi)設(shè)施原位處理設(shè)施有布置在水面平直、開闊段。3）在河道內(nèi)設(shè)施原位處理設(shè)施應(yīng)不影響河道行洪。4）使用微生物制劑必須保證環(huán)境生態(tài)安全，不留隱患。

5）合理利用河道水體內(nèi)的原有水工設(shè)施，減少土建工作量。

6）就近利用動力電源，減少投資。

3.3 工程方案

3.3.1 耕水助流技術(shù)

水流速度緩慢，是現(xiàn)在城市河道一大特征，甚至由于城市不合理規(guī)劃和人為地亂填亂封，導(dǎo)致部分河道成斷頭河，以至于河道流動性下降，水體自凈能力低下。針對城市河道這一特性，對部分問題河道采用耕水助流技術(shù)，即用超節(jié)能的耕水驅(qū)動方式將底層水縱向提升，橫向利用陽光、風(fēng)能、空氣，形成特定的流態(tài)，使表層水與底層水形成循環(huán)和不斷置換。技術(shù)設(shè)備配置見表1。

表1 耕水助流技術(shù)設(shè)備配置表

3.3.2 底泥污染物鎖定技術(shù)

本案通過向底泥投加污染物鎖定制劑（沸石分子篩、炭黑比例為95∶5），達(dá)到對底泥進(jìn)行低耗高效原位處理的目的。

3.3.3 污染源預(yù)處理技術(shù)

在排污口處設(shè)置污染物預(yù)處理設(shè)備，減少排污口出水對河道水質(zhì)的影響。污染物預(yù)處理設(shè)備配置如表2 所示。

表2 污染物預(yù)處理設(shè)備配置表

3.3.4 過飽和氧生態(tài)修復(fù)設(shè)備

過飽和氧生態(tài)修復(fù)設(shè)備是一種運(yùn)用水體復(fù)氧、循環(huán)造流等物理和流體學(xué)集成的水體生態(tài)修復(fù)及水體污染治理設(shè)備。設(shè)置配置見表3。

過飽和氧生態(tài)修復(fù)設(shè)備主要由設(shè)備主體、曝氣風(fēng)機(jī)、造流泵、高效氧轉(zhuǎn)換器、曝氣裝置、電控裝置及配套管道系統(tǒng)組成；具有快速修復(fù)水體生態(tài)自凈功能、增強(qiáng)水體生態(tài)自凈功能、保持水體生態(tài)系統(tǒng)健康等作用。