沈陽市新開河省政府示范段水生態治理

摘要：目前城市河流、湖泊整治中，注重清淤、堤岸、綠化和截污等工程，而不重視底泥和水體生物原位修復，更不重視河流、湖泊生態體系建立，這樣導致城市河流、湖泊整治中邊治邊黑、邊黑邊治，不能從根本上改善河流、湖泊水質和提高水體自凈能力。文章結合新開河示范段生態治理工程，探討了生態恢復、泥水同步治理的途徑。

關鍵詞：新開河；水生態治理；生態恢復；城市河流；水體自凈能力 文獻標識碼：A

中圖分類號：TU992 文章編號：1009-2374（2016）06-0083-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.06.042

1 新開河概述

新開河始建于1914年，全長27.7km，是一條貫穿沈陽北部主城區、東西流向的人工河。1997年市政府對新開河進行了綜合治理，河底加寬到28m，設計流量

48m3/s，承擔沈陽市北部城區雨水排放的功能。

1.1 現狀排水體制

沈陽市北部排水系統依托新開河，形成旱季污水進入北部污水處理廠、雨季提升雨水進入新開河的排放體系。經十余年的改造，主干線已實現雨污分流，河水的外源污染主要來自上游水源（滿塘河、輝山明渠）和雨水泵站提升的雨水內混合的生活污水。

1.2 新開河現狀水質

新開河兩岸污水截污、清淤工程竣工后，沈陽市市政工程設計研究院與環保部門對新開河水質進行了檢測。2006～2011年，新開河各項污染指標變化幅度不大，COD、總磷、石油類等污染物均達到Ⅳ類水質要求，但氨氮指標除2009年達到Ⅳ類水質標準外，其余年份均為劣Ⅴ類。此外，2009年和2010年生化需氧量（BOD）指標超出Ⅳ類水質標準0.17倍，為Ⅴ類水質。具體水質監測結果見表1：

表1 2006～2011年新開河水質監測結果

年份 監測指標

化學需氧量 生化需氧量 高錳酸鹽指數 氨氮 總磷 石油類

2006 22 6 5.9 2.40 0.23 0.4

2007 18 5 4.6 1.87 0.18 0.3

2008 17 4 4.8 2.42 0.20 0.5

2009 17 7 4.1 1.37 0.13 0.2

2010 15 4 5.7 2.64 0.25 0.2

2011 24 7 5.6 3.46 - 0.14

地表水Ⅳ類標準 30 6 10 1.5 0.3 0.5

地表水Ⅴ類標準 40 10 15 2.0 0.4 1.0

根據超標污染物種類及超標倍數可以推斷，新開河水質超標主要受生活污水類污染影響較大。

2 新開河省政府示范段水生態治理設計

此次選取治理的河道示范段總長度3km，其中省政府段1km（從崇山東路到北陵大街）；因新開河上游滿塘河污水處理廠未建成，在省政府段上游設2km預處理段（通過藥包疊壩做過濾坡實現，藥包3年更換，成本計入總造價）。該項目的治理可為大范圍運河河道的治理提供示范性的參考。

2.1 現場調查及排污口附近水質檢測

調查起始點為省政府段上游3km處往下游沿岸排查，省政府上游沿岸有兩個雨水泵站出口及省政府區域沿岸的6個管徑0.50m的溢流口，其周邊底泥發黑發臭現象嚴重。該河道在一年中春季與夏初的階段，底泥內源污染釋放到水體時，河道惡臭現象更加明顯。

排水口抽樣水質檢測數據（2015年8月29日）如下：

表2

對象檢測項目 pH COD

（mg/L） NH3-N

（mg/L） TN

（mg/L） TP

（mg/L）

排水口水樣 7.3 66 18.1 20.3 1.5

注：以上檢測數據采用ET1151M型快速測定儀、ET3150B型多功能消解器進行當日水樣檢測。

2.2 水質分析

沿該運河取4點做水質分析，檢測數據如下（2015年1月）：

表3

取樣對象 1 2 3 4

新開河

排污口 新開河

河道水 衛工明渠

衛工街地道橋 衛工明渠

仙女湖進水口

COD（mg/L） 145 60 80 162

TN（mg/L） 27.86 17.65 27.14 27.23

TP（mg/L） 1.49 0.75 1.41 1.49

由表格中檢測結果表明：（1）各采樣點COD、TN、TP均未達到地表水Ⅴ類水標準，全部為劣Ⅴ類水；（2）各采樣點氮的污染程度比磷嚴重。

通過以上現場實測數據與表1對比可知，近年新開河水體污染加重，河道生態系統已經被破壞，前些年的清淤工作基本失敗，其原因是上游水源（滿塘河、輝山明渠）和沿線雨水泵站提升的雨水內混合的生活污水造成的外源污染及傳統清淤方法造成的上層不穩定淤泥殘留多。河道具體表現為：水體富營養化嚴重，比例失調，導致水草生長泛濫；底泥磷污染嚴重，水草瘋長，生態系統平衡點打破；大量生活污水排入已超過河道生態系統的自凈能力，水體溶解氧低；部分區域有偷排現象且水質極其惡劣，有強烈的惡臭味。

2.3 治理方案

新開河水生態示范治理項目在不二次截污、不機械清淤、不損壞綠地、不影響居民正常休閑、生活的前提下，采用原位消解黑臭淤泥技術，消除劣Ⅴ類水，并恢復提升至正常自然生態環境的Ⅳ類水，為沈陽市下一階段河道全面治理打好基礎。沈陽市市政工程設計研究院與深圳文科園林股份有限公司合作，采取劉民華教授的專利技術處理污水及河道底泥，實現溢流水口出來的惡臭污水幾分鐘后變成沒有任何氣味的清水，且將河流惡臭污泥全部原位消失、無需外運，徹底解決這一環保難題，避免了傳統方法清淤二次外運污染。

2.4 治理原理

通過在污染水體中投加高效物化凝聚劑（專利產品，共24種型號），并使藥劑與泥、水充分混合，使得底泥得以修復，進而恢復河道的自凈能力。與常規鋁、鐵、鈣類鹽及PAM等不同，該藥劑為灰白色粉末，適用pH值為4～9，使用時無需配置成溶液、直接投加水體。其主要由天然礦物質組成，通過凝聚、吸附、電化學、螯合等形式起到固化和分離的作用，使在污水中的物質和懸浮物短時間內與水分離，凝集沉降，達到去除污水中污染物，凈化水體的目的，且無二次污染。同時去除的物質還包括有機磷、無機磷和金屬類等有毒有害污染物，能有效去除污染河道水體中的有毒有害物質，徹底消除黑臭現象，恢復水體生物多樣性與自凈功能。

2.5 水體生態修復和水環境治理的技術思路

專利技術的核心是通過快速還原水體生態鏈的關鍵胚體——底泥激活土族微生物，重構生態系統，從而達到恢復水體的自凈能力。具體通過以下措施實現對水體修復：

2.5.1 原位修復——對河道底泥中重金屬等有害物質進行固化，將底泥中封閉的營養物質釋放出來并轉化為可被微生物利用的有效營養物質，參與生態鏈的循環。同時提高底泥ORP（氧化還原電位），形成類氧化塘，增強自凈能力。對底泥的修復，無需進行傳統清淤處理，可有效避免清淤過程中二次污染的產生。

2.5.2 源頭處理——針對截污納管設施不完善的現狀，在污水排水口構建預處理構筑物，并放置特制藥包，對污水進行預處理，確保河道水質達標。

2.5.3 標本兼治——利用恢復活性后底泥的污染降解能力及水體的自凈能力對非重負荷的新污染源進行消解，維持并提升河道水質，逐步恢復和豐富生態鏈，對生態系統進行升級，還原水體生態，恢復人類和諧共生的生態環境。

2.6 達到的預期效果

水環境原位生態修復黑臭泥水同步治理后，1周內臭味消失，水質變清，河底淤泥削減0.2～0.3m，水生態從厭氧狀態轉變為好氧狀態，并出現許多微型動物；3周內，水底有很多水絲蚓（俗稱“紅蟲”，是棲息在水底污泥中的底棲動物，以污水和污泥中的有機物為食物），大量的紅蟲對水生食物鏈的修復很有好處，繼而水里可看到一些小魚，表明水質好轉，水生食物鏈初步修復，已適宜魚類生長；4周內，青苔及水生植物生長，小魚群增多，淤泥泥面從原來的黑色開始呈現灰白色；當河底淤泥中的有機物被吸收分解之后，底泥表面就是一層不被吸收分解的沙、石，底泥泥面呈現灰白色，紅蟲逐漸減少；1個月后，河底淤泥削減0.3～0.4m，河道已不黑不臭，水質明顯變好。3個月后，底泥泥面呈現亮褐色，水體清澈透亮，水中動植物獲得重生，底泥生物床建立，水環境逐步恢復之中。底泥土壤修復過程一般需要3～12個月，1～3個月為底泥馴化期，3～6個月為底泥穩定過渡期，6～12個月為底泥自凈功能恢復期（當河道被污染時底泥是水環境的貯存器，當河道生態系統恢復后底泥是水環境的凈化器）。

2.7 處理水量、泥量

處理水量、泥量見表4：

表4

面積（m2） 水深（m） 泥深（m） 水量（m3） 泥量（m3）

84000 1.2 0.4 100800 33600

2.8 實施方案

2.8.1 外源污染處理。（1）對河道沿岸暗渠內部、排污口周邊50～80m2范圍內進行原位處理，對累積的黑臭污染物進行消解、除臭；（2）對排污口外圍放置特制藥包，以不影響美觀為前提布局在排污口周邊，對外源污染物進行過濾消解。

2.8.2 內源污染處理。（1）垃圾清理，經過整治后的河道規范整潔；（2）修剪水草，以快速的方式修整因水草泛濫現象而引起的河道形象的破壞；（3）因污染物以黑臭污泥的方式，容易在沿岸兩邊堆積，對兩岸邊的有效距離10m內做原位深度治理，以此快速消除河道惡臭現象。

2.9 投放藥劑及種植水生植物

2.9.1 原位治理。

目的：消除黑臭，降解底泥中的污染因子，逐步恢復底泥活性。

作業要求：（1）對水體淺的部分由人工直接攪動或高壓水槍將底泥打起，投加1號藥劑，攪拌使泥、水、藥三者充分反應；（2）水深部分，以船載上掛槳機，將泥水打起，投加高效復合劑并攪拌；（3）清理打撈水面漂浮物。

2.9.2 深度治理。

目的：（1）激化土族微生物，恢復生物床；（2）加快水體復氧，促進水體凈化。

作業要求：（1）向水體投灑2號藥劑，并用攪拌設備進行充分攪拌；（2）打撈懸浮物，保持水體清潔。

2.9.3 營造生態鏈。

目的：（1）減輕水體污染負荷；（2）還原生態鏈，恢復水體生態自凈能力。

作業要求：根據當地水生動物鏈特點，投放水生植物，還原和修復生態鏈。

3 治理預算

投藥量：水體為700ppm，底泥為800ppm，合計一次投藥劑量為97.44噸；源頭污染物過濾坡及系統運行十年的藥劑量為300ppm（水體），合計30.24噸。藥劑綜合造價為4萬元人民幣/噸，一次性治理、負責運行十年的藥劑費合計510.72萬元人民幣；修建構筑物土建成本260萬元人民幣（主要是修建過濾坡），合計投資770萬元，工期60天。

本段如采用普通河道干床疏浚（污泥不做無害化處理和深加工），處理成本200元/m3污泥，工期60天，建臨時處理站1處（日處理1000m3），合計處理成本672萬元；運輸成本100元/m3污泥（運距36km，至大辛垃圾填埋場），需運污泥（處理后含水率由90%降至40%）5600m3，合計運輸成本56萬。合計投資728萬元。

通過以上比較，采用原位處理污泥技術工程投資、工期與干床疏浚接近，但避免了施工期間的噪音、空氣污染及污泥運輸對城市市容市貌的影響，減少了垃圾廠衛生填埋量，且恢復了河床的生態系統，具備一定的抗沖擊負荷，比較適合處理城市內河污染物及河道底泥。

4 結語

采用生態治理理念處理城市內河是治理雨污分流不徹底的中心城區水環境的新思路，原位技術施工簡單，無需河道曝氣，可在短時間內恢復河床生態，利用水體自凈能力保持水質，其技術應用于蘇州滄浪亭水體治理工程中，取得較好的效果，具有較廣闊的發展前景。

作者簡介：郭勇（1970-），遼寧海城人，沈陽市市政工程設計研究院高級工程師，研究方向：城市排水工程及污水處理。

（責任編輯：黃銀芳）