斗門區黑臭水體治理項目設計方案與分析

成銀

（上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司，上海市 200092）

0 引 言

隨著經濟快速發展，城市建成區快速擴張，局部排水管網等基礎設施并未跟上建成區快速擴張的步伐，導致城市河流污染日益嚴重，城市黑臭水體問題凸顯。截至目前，全國范圍內已認定黑臭水體數量為2100個[1]。早在2015年，國務院發布“水十條”中提出，到2020年，地級及以上城市建成區黑臭水體控制在10%以內；直轄市、省會城市和計劃單列市建成區要于2017年底前基本消除黑臭水體[2]。

本文治理對象位于珠海市斗門區，為五福涌、新青正涌、雞咀涌，新青工業園排洪渠、合禾涌、白頭翁涌、咸坑河和沙龍涌等8條河涌。河涌沿線分布有養殖區、工業區及城市建成區，均有較為嚴重的水體黑臭現象。

通過整治，近期目標為8條河涌基本消除黑臭；中期目標為8條河涌水質得到明顯改善；遠期目標為8個水體的水質主要指標底基本達到《地表水環境質量標準》（GB 3838—2002）Ⅴ類標準。

1 工程概況

1.1 河涌水質及底泥現狀分析

工業園區內四條河涌上游、白頭翁涌、咸坑河及合禾涌河水呈黑色、散發惡臭，河水水質為劣Ⅴ類。該部分河道河面垃圾漂浮，水流流動性差，水生植物稀少，幾乎喪失水體自凈功能。

圖1 整治范圍水系圖

通過對現狀河涌典型斷面水體取樣分析，檢測結果見表1。對比《地表水環境質量標準》（GB 3838—2002）Ⅴ類標準，水質指標均出現不同程度的超標。超標嚴重的指標主要是化學需氧量（CODCr）、生化需氧量（BOD5）、氨氮（NH3-N）及總氮（TN），最高濃度分別高達地表水標準3.75、6.6、28、12和13倍。由此可見，水體中可生化污染物含量高，與生活污水、養殖廢水排入河道有較高的相關性。

經調研，前期已經對部分河涌進行了清淤工作，但清淤量有限，對河道水體污染情況的改善并不明顯。該項目八條河涌除沙龍涌外，其余河涌中底泥均為深灰、灰黑色，呈飽和、流塑狀態，臭味明顯。對河涌淤泥取樣檢測，淤泥具體分布及性狀見表2。

表1 典型斷面水質情況

表2 淤泥分布及檢測結果表

由以上表格可以看出，除沙龍涌淤泥量較少外，其余河涌都存在不同程度的淤積，并隨著水流方向，淤積厚度雖然不斷加深，但黑泥厚度卻逐漸變淺。其中，工業園區的底泥相對更為黑臭，黑泥深度更深。參照《城鎮污水處理廠污泥處置園林綠化用泥質》（CJ 248—2007）及《城鎮污水處理廠污泥處置土壤改良用泥質》（GB/T 24600—2009），五福涌、新青正涌、新青工業園排洪渠及雞咀涌部分河段底泥存在Ni或Cu總量超標的現象。

1.2 周邊排水管網現狀分析

五福涌、新青正涌、新青工業園排洪渠及雞咀涌部分區域位于工業園區內，工業園區內有較為完善的雨污水管線。由于多種原因，部分現狀污水管道存在管道內水位過高，排水不暢問題。部分河段已建截污管道也存在較為明顯的破損情況，截留污水再次溢流入河。

合禾涌整治范圍內雨污水管網完善；但整治范圍外的河涌匯水范圍上游存在大面積的自然村落，未建設雨污水管網。咸坑河、白頭翁涌均尚無完善的雨污水管網系統。

1.3 防洪排澇現狀分析

該次治理8條河涌中，五福涌、新青正涌、雞咀涌、新青工業園排洪渠新青工業園排洪渠四條河涌出海口均修建不同規模的擋潮閘。在外江水位較高、頂托作用明顯時，片區現狀排澇能力不足。

合禾涌、雞咀涌及咸坑河部分河道均有加蓋現象，河道形成暗涵，河底淤積嚴重，岸坡不整，河內雜草叢生。沙龍涌兩岸房屋密集，河道淤積嚴重；河道兩岸有非法占用、填塞河道的現象。

2 污染源及黑臭成因

2.1 污染源分析

河涌現狀主要是受到了點源污染、面源污染、固體廢棄物污染及內源污染幾個方面的影響。

2.1.1 點源污染情況（沿岸排放口）

8條河涌沿岸排放口詳見表3。生活污水排入河涌主要分3種方式。第一，河涌兩岸民居通過小管徑PVC管直接排入河涌；第二，河岸居民區通過片區合流管道混合雨水排入河涌；第三，雨污水分流制區域存在混接錯接導致雨水混入生活污水。此外，河涌沿岸農業排放口及部分養殖業排放口。最后，部分排放口為工廠排污口。

表3 河涌排口統計表

2.1.2 面源污染情況

各河涌面源污染主要是上游的城鎮面源污染以及下游的農業、養殖面源污染。城鎮面源負荷來源主要為：屋面建筑材料、建筑工地、路面垃圾和城市雨水口垃圾和污水、汽車產生的污染物、大氣干濕沉降等。根據8條河涌周圍情況，農業面源污染主要是流域內存在部分魚塘養殖和種植農業污染。

2.1.3 固體廢棄物污染情況

各條河涌沿線有較為明顯的生活垃圾傾倒至岸坡及河道水體的現象。固體廢棄物的成分很復雜，包括生活垃圾、農業及養殖業廢棄物、工業固體廢棄物、建筑垃圾、醫療垃圾等。

2.1.4 內源污染狀況

前述8條河涌除沙龍涌外均有不同程度的底泥污染。污染物隨污水排入河涌中，部分沉積物是水體中氮、磷、碳、硫等生源要素的重要蓄積庫。在一定條件下，各種有機和無機污染物通過沉積物—水界面的物質交換。內源污染物的釋放對河道污染的影響不可忽視。

2.2 黑臭成因分析

當河道所接納的污染負荷遠遠超過自身凈化能力后，就會引起河道黑臭。河道黑臭是有機污染的一種極端現象，是由于水體缺氧有機物腐敗而造成的。從河涌的實際情況來看，引起河道黑臭的主要有以下原因：

目前污水管網工程建設尚未完善，大量未經處理的工業廢水、生活污水、初期雨水、垃圾、畜禽糞便及農田化肥直接排入河道，使河水溶解氧幾乎為零；河道窄淺，水體流動性差，底泥淤積，感潮河段污水常年受潮流頂托，造成反復污染；部分河道的功能被異化為接納污水雨水的排水管道，缺乏相應的污水處理措施；生態系統被破壞，導致沿河生態緩沖帶逐漸減少，自身凈化能力逐漸消失殆盡，加劇水質惡化。此外，偷排、漏排查處力度及責罰力度需進一步加強。

3 整治措施

城市黑臭水體的治理應堅持“因地制宜、綜合措施、技術集成、統籌管理、長效運行”的基本原則，根據水體污染程度、污染原因和污染階段的不同，有針對性地選擇治理技術、制定治理措施[3]。參照住建部和環保部出臺的相關技術指南和政策，結合水體污染實際情況，本文主要采取截污控源、內源污染控制、生態補水、河道整治工程、生態修復、濱水景觀等措施，從多方面多角度改善8條河涌水環境狀況。

3.1 控源截污

根據點源污染情況，針對不同污染源采取不同控源截污措施。

對于直排入河的污水管道，敷設截污管道接入市政管網。對于沿岸的雨污混流管道的截污控源有多種工程措施，較為典型的有兩種方案。方案一，在村內全面鋪設污水支管實現片區雨污分流，但將面臨房屋拆遷困難、工程投資大、施工周期長等缺點。方案二，沿河涌鋪設截污管具有較好的施工條件，不需要大量房屋拆遷、施工難度較低等優點。同時，通過研究片區重點污染源分布情況，決定首先解決重點污染源截污問題。本文采用截污管與解決重點污染源相結合的方式。

圖2 截污管布置示意圖

針對農業點源污染的特點，對農業污染排放口采取源頭管控和生態消解相結合的措施。從源頭減少化肥農業的無序投放，在入河排放口新建生態濕地消解污染物。此外，依法取締或拆除養殖點源污染和工業點源污染中的違規排放口。

3.2 內源污染控制

根據河涌上游河道較窄，雜物較多，而下游河道較寬，水量較多的特點，該工程推薦清淤方案，在河涌上游寬度較窄的河段采用干塘清淤，在河涌下游寬度較寬的河段采用環保絞吸船清淤。

清淤中部分重金屬含量超標的底泥，通過固化及改良達標后再外運處置。8條河涌底泥清淤及處理統計見表4。

表4 底泥處置統計表

3.3 生態補水

8條河涌中，五福涌、新青正涌、新青工業園排洪渠及雞咀涌上游水流流速慢，水動力差，河涌水體污染嚴重，急需補水增強水動力。考慮本工程實施可行性及技術經濟性，由于河涌下游水質較好，通過循環補水，可以有效增強水動力，改善水質狀況。分別在五福涌、新青正涌及雞咀涌下游新建規模不等的三座補水泵站，根據河涌水位及實時監測水質情況調度，分別從各河涌中下游引水往上游補水。

3.4 生態修復

3.4.1 人工增氧系統設計

由表1可知，8條河涌溶氧量最高值為0.71mg/L，遠低于地表水Ⅴ類標準，河道水質出于缺氧狀態。因此需要對其進行人工增氧。在河涌上游及中游局部采用穿孔管和曝氣軟管曝氣，并且在必要的位置增設推流曝氣機提高河涌的水動力，避免出現死水區；同時為了提高河涌的景觀效果，在河涌內沿線布置噴泉曝氣機。例如，在五福涌河道上游布置1套微孔曝氣系統，配制3臺羅茨鼓風機（2用1備）；在新青正涌沿線共設置3臺推流曝氣機，4臺噴泉曝氣機。

3.4.2 水生植物凈化系統設計

為恢復和增強水生生態系統，在河涌構建沉水植物系統。以新青正涌為例構建過程如下。

（1）底泥預處理

種植沉水植物前，投放弱氧化劑和改性沸石顆粒對底泥強化處理，提高泥水分界面的氧化還原電位，抑制池底厭氧菌的繁殖，進一步微生物強化處理，投加微液體菌劑，削減底泥污染物，微生物菌液主要是光合細菌、硝化細菌、EM菌和芽孢桿菌的復合菌。新青正涌底質改良總面積為16 798 m2，底質改良需挑選連續晴天進行，避免暴雨。

（2）種植沉水植物

沉水植物以耐污的苦草和馬來眼子菜為主，苦草和馬來眼子菜種植比例為6：4，苦草種植面積為10 078.8 m2，馬來眼子菜種植面積為6 719.2m2。植物種植密度：20 叢 /m2，5 株 /叢，高度為 20～60 cm。

（3）微生物調控

投放面積為沉水植物種植面積，投放次數按3次計算：液體菌劑微生物投放規格20 g/m2，3次共計1 007.88 kg，固化顆粒微生物投放規格100 g/m2，3次共計5 039.4 kg。

3.5 河道整治

根據該次工程范圍內的八條河涌的特點及其所具有的功能，該次設計岸坡整治的主要設計原則有：達到岸坡防護功能，同時滿足岸坡穩定安全的要求；根據現狀河涌沿線的不同情況，選擇適宜的斷面型式；結合景觀設計，提高親水性，將河涌沿線打造成周邊居民休閑娛樂的好去處；結合“海綿城市”理念，盡量采用生態措施。因此，該次設計在部分雜亂無序及水利不達標的河段新建生態石籠擋墻。

圖3 駁岸型式典型圖（單位：mm）

3.6 濱水景觀打造

為塑造水域空間的開放性、增強濱水景觀的可達性與親水性、打造交通活動的連續性、彰顯濱水景觀的文化性。濱水景觀工程主要為：透水瀝青步道、運動休閑廣場、濱河濕地、親水平臺及棧道、景觀廊亭、構建濱河綠道等。

4 設計要點討論

4.1 正本清源

城市黑臭水體產生之根源在于各種污染物無序、隨意排放至河道，污染物濃度遠高于河道本身自凈能力，造成水體溶氧下降，使河道環境功能喪失。隨著城區的擴張，經濟的發展，必須從源頭出發，提高管網覆蓋率，雨污管道分流徹底，加強雨污水管道養護，從根源上杜絕污染物外溢至河道，方為治水的長治久安之策。

4.2 長效機制

本次工程中，民居污水隨意排放，養殖污水的不經處理的任意排放現象均有出現，甚至部分工業污染的外溢都有出現。應建立長效的監察機制，提高對沿河各排放單位的監督管理，從長久出發，杜絕污染物入河。

4.3 智慧水務

智慧水務是指將傳統水務與現代信息化技術進行深度融合，具有兩方面特征：一是水務感知的智慧，充分利用現代傳感器技術，實現對自然界水體的全面準確實時監測，形成強大的水利物聯網；二是水務業務的智慧，充分利用云計算等技術，對傳統水務的全領域進行智能化管理，提高水利水務建設和管理水平。

5 結 語

（1）針對斗門區8條河涌黑臭水體問題，分析歸納了點源、面源、內源及固體廢棄物污染狀況，找出水體黑臭成因。

（2）根據8條河涌不同污染現狀及周邊管網條件，采取截污控源、內源污染控制、生態補水、河道整治工程、生態修復、濱水景觀多項措施，通過減少污染物排放、削減內源污染物、增加水動力及構建生態系統的綜合治理方案，重新恢復和打造8條河道的生態及景觀功能。

（3）通過構建智慧水務系統，從長效機制入手，保障8條河涌遠期目標的實現。