城市黑臭水體治理的技術探討——以大連莊河海綿城市為例

張殿權，金鵬，李旭光

城市黑臭水體治理的技術探討——以大連莊河海綿城市為例

張殿權1，金鵬1，李旭光2

（1. 中國建筑東北設計研究院有限公司，遼寧 沈陽 110006； 2. 中國市政工程西北設計研究院有限公司山東分公司，山東 青島 266073）

隨著城市工業發展的加速和城市人口的快速增長，污水排放量急劇增加，城市河流黑臭問題已經成為我國許多大中城市共同面臨的困境。城市黑臭水體不僅給人們帶來了極差的感官體驗，也直接影響了人們的健康生活。本文首先對城市黑臭水體現狀進行了概述，然后對其形成原因進行了分析，最后對城市黑臭水體治理技術進行了探討，為城市黑臭水體治理工作提供技術支持。

城市黑臭水體；現狀；成因分析；治理技術

大連莊河市位于歐亞大陸東岸，在遼東半島東南方位，黃海北岸，東經 122°29'~123°31'、北緯39°25'~40°31'之間，為大連市所轄。在城市的建設過程中，生活污水、農業面源污染、工業廢水直接排入河內，流域內的生態不斷被損壞不能得到修復，河內淤積不斷積累降低河道內水的流速，河內的物質由于缺氧發生厭氧反應，導致河流的水質發黑發臭。

1 城市黑臭水體污染現狀

莊河市水環境質量狀況堪憂（如圖1所示），中心城區主要河道包括小寺河、莊河、鮑瑪河，均面臨不同程度的黑臭問題（如圖2所示），河流黑臭率達到100%。

中心城區排水渠道密布，排水渠黑臭率達到62%，對3條河道主要排口進行排查，共有79個合流制直排口，8個分流制雨水直排口，15個分流制雨污直排口，1個分流制污水直排口，10個污水偷排口。水體發生黑臭的原因主要是接受了來自外部排入的未經處理達標的生活污水、工業廢水、初期雨水、農村養殖牲畜的污水以及農業種植的面源污染等。內源污染主要來源于河道底泥污染。

圖2 莊河黑臭水體分布圖

2 城市黑臭水體產生的原因

2.1 外來污染源的輸入

城市水體形成污染原因是多樣的，污染物超出正常的環境容量，是城市水體黑臭的最重要原因，但并不是唯一因素[1]。外來污染物中包括生產原料、中間產物以及工業生產過程中產生的氨氣、甲烷等氣體。這些物質的生成聚集在河流水面，造成了阻止氧溶解于水的有機物質膜，水體不能及時地補充氧，有機物不斷地發生厭氧反應，使得水體變黑變臭現象越來越嚴重。污染物進入水體的途徑主要 有[2]：

1）排污管直排；

2）雨污合流制雨天溢流；

3）雨污分流制旱天雨水管排污；

4）雨污分流制雨天雨水管初期黑水；

5）排污水系統缺陷外漏；

6）初期雨水面源污染；

7）岸邊垃圾。

2.2 水體內源的釋放

河道內多年淤積的沉淀物是內源污染物的主要組成部分，河底沉淀物中的有機物會在一定的條件下生成NH3、H2S等臭味物質，然后再與金屬硫化物相互作用而生成致黑物質。處于懸浮狀態的底泥是微生物良好的棲身場所，在微生物的作用下底泥會發生甲烷化以及反硝化，從而使底泥發生再懸浮從而造成水體二次污染的問題[3]。

2.3 其他污染源的影響

當水循環不暢或者水體流速過低時，會直接導致水體的復氧能力下降，一旦水中的氧含量低于 2 mg·L-1時，就容易發生水體黑臭問題[4]。隨著城市建設進程的加快，河堤硬化已成常態，這使得水不能同土壤進行有效的循環，在一定程度上降低了水體的自我修復能力，進而導致污染物不斷的沉積，加劇水質發黑發臭。此外，船舶運輸過程中的突發泄露問題、漁網打撈造成的底泥再懸浮、垃圾滲濾液被暴雨沖刷至水體中等，均已成為水體發黑發臭的重要形成原因[5]。

3 城市黑臭水體治理技術

基于以上對小寺河、莊河、鮑瑪河3條河流的流域污染負荷分析，主要污染源集中在城區生活污水、雨水徑流污染、工業廢水、農業生活污水及養殖廢水。應從源頭、中途、末端全過程加強對小寺河、莊河、鮑瑪河流域的水環境整治。

3.1 源頭控制

主要包括工業廢水、農村生活污水的源頭控污，控制污水直排，以及源頭地塊的低影響開發改造，對雨水徑流污染進行源頭控制。

3.1.1 工業廢水

中心城區內工業企業主要為食品加工類企業，主要利用企業內部建設污水處理站或利用小型的污水處理設備將生產加工產生的廢水進行處理后排放，可采用水解酸化加生物處理的方式，利用一體化處理設備進行處理。

3.1.2 農村生活污水

主要包括散戶排水與村落排水。散戶污水是指由于農村的生活習慣以及基礎設施建設不齊備，生活污水未進行有效收集和處置。針對散戶污水，我們建議采用相對集中的分散處理工藝，實現鄰近處置。農村旱廁一般建設在院落的邊角，尤其是門口和房屋的邊側，旱廁主要承接的是自家的糞便污水。農村的生活廢水一般都傾倒在鄰近的河內，基本上沒有建設生活廢水的收集系統。

因為當前農村常住人口逐漸在減少，因此對于散戶排水，推薦采用化糞池進行預處理，化糞池可以承接一戶或者相鄰多戶的污水。污水通過化糞池的沉淀作用可去除大部分懸浮物（SS），通過微生物的厭氧發酵作用可降解部分有機物（CODcr、BOD5），池底沉積的污泥可用作有機肥。通過化糞池的預處理可有效防止污水管道被堵塞，亦可有效降低后續處理單元的有機污染負荷。但化糞池處理效果有限，一般不能直接排放水體，需經后續好氧生物處理單元或生態技術單元進一步處理。化糞池應進行防水、防滲和防腐處理，以防止污染地下水并保證后續污水處理單元處理水量。化糞池應定期清淘，保持進出水暢通，清掏物作為固廢進一步處理或用于農田施肥。

圖3 單戶污水初級處理技術工藝流程

村落排水處理系統是通過村內的生活污水統一收集以后，經過一體化污水處理站處理達標后排放。該系統收集了生活污水和生活廢水，生活污水經過化糞池后排入一體化污水處理站進行集中處理。排水管道依據村落中村民的聚集位置、一體化污水處理站的設置位置、地形坡度、道路設置情況等進行設置。

圖4 村落污水處理技術工藝流程圖

3.1.3 城區雨水徑流

中心城區部分場地具備較好的源頭海綿化改造條件，近期可進行局部改造，遠期結合老城區更新改造及新城開發進行源頭低影響開發改造建設。

地塊內采用斷接的方式，斷接是將運輸屋面雨水的雨落管打斷，使屋面雨水直接流入建筑周邊的綠化帶內進行消納，避免了雨水直接流入雨水管道。該種做法主要是改變了雨水徑流的輸送路徑，由不透水區域的雨水徑流流入透水區域，從而減少管道內的雨水徑流量，延長了匯流時間。同時，在場地內改造建設具有調蓄能力的低影響開發措施，其中包括雨水花園、下沉式綠地、雨水塘等，用于控制屋面和道路等不透水匯水面產生的徑流，從而可以減少雨水徑流，補充地下水資源，凈化徑流水質。

結合道路翻新擴建等工程、周邊地塊、市政設施平面豎向，綜合利用道路紅線內外地面與地下空間，通過改造建設生態樹池、植被淺溝、下沉式綠地等低影響開發設施建設綠色道路，控制徑流總量，減少雨水排放，削減道路徑流污染。在沒有空間條件的區域可結合周邊匯水區域排水、污染控制等綜合需求慎重考慮建設地下雨水調蓄池等設施。

圖5 道路及周邊地塊綜合改造模式概化圖

源頭低影響開發雨水措施本身有較強的凈化功能，可以減少徑流中的SS、COD等污染物，從而起到控制城市雨水徑流污染的效果。但不同措施的污染物去除效果，受降雨特點、徑流污染特征、匯水面情況等因素的影響，表現出不穩定性。根據國外多年的經驗，各類措施對污染物的去除效率差別較大（如表1所示），因此在設施選擇過程中，應當根據目標污染物及其出水水質要求選擇合適的雨水控制利用措施。

3.2 過程控制

主要為排水系統的完善，控制城區生活污水的直排與合流制溢流污染。新區采用完全分流制，老城區現狀為雨污合流的，應結合城市建設與舊城改造，加快雨污分流改造。小寺河東岸主要為合流制片區，完善截流干管系統，避免污水直排，西岸存在合流制片區與雨污混接片區，完善雨污水管網，消除混接現象。

表1 源頭低影響開發措施對主要污染物的去除率

莊河、鮑瑪河流域近期完善截污干管，遠期隨區域開發建設完善的雨污分流系統。完善污水系統，根據規劃用地布局、地形地貌以及河流水系劃分污水處理區，建設污水收集、處理設施。在老區逐步改造合流制排水體制，建設雨、污分流系統，完善污水收集系統。改造方式應因地制宜，循序漸進，結合道路拓寬改造完成道路的污水管道建設，結合溝、渠和河道的環境治理完成區域污水主干管的建設，在舊城改造同時完成街坊、小區的污水排水系統建設。在新建區按雨、污分流制建設污水排水系統。提升污水處理能力，擴建、新建污水處理廠，提升處理規模。

3.3 末端控制

利用末端排水暗渠改造建設調蓄池，控制合流制溢流污染，利用末端空間建設雨水調蓄池，對雨水徑流污染進行末端控制。建設生態岸線、不斷地補充新鮮水源、在大型排水口處設置濕地和在河內布置生態浮島等具體措施，加強水體的自我修復能力，針對污染嚴重的河段，通過清淤疏浚、增加曝氣、生態補水、活水循環、種植人工水草、投放藥劑等綜合手段，消解污染物，治理黑臭。

圖6 末端濕地示意圖

4 結束語

黑臭水體的治理是一個復雜工程，需要多部門合作，結合城市規劃，依據不同河流的實際情況選擇不同的治理技術，有針對性地對水體進行治理。在治理的過程中我們不僅消除黑臭，同時要實現岸綠、景美、水清、魚躍的治理目標，只有這樣才能最終實現水質的提升和水生態環境的改善。

［1］章林偉．海綿城市建設典型案例[M]. 北京：中國建筑工業出版社，2017．

［2］劉翔．城市水環境整治水體修復技術的發展與實踐[J].給水排水，2015，41（5）：1-5．

［3］聶俊美，鄒偉國．城市黑臭水體的功能恢復與水質改善案例分析[J].給水排水，2017，43（4）：34-36．

［4］GB51174-2017，城鎮雨水調蓄工程技術規范[S].

［5］任夢嬌，唐夢丹，沈浩．淺談城市黑臭水體成因和治理技術[J]. 西南給排水，2017，39（3）：10-13．

Discussion on Treatment Technologies of Urban Black Odorous Water Body—Taking Dalian Zhuanghe Sponge City as an Example

1,1,2

（1. China Northeast Architectural Design & Research Institute Co., Ltd., Shenyang Liaoning 110006, China; 2. CSCEC AECOM Consultants Co., Ltd., Shandong Branch, Qingdao Shandong 266073, China）

With the acceleration of urban industrial development and the rapid growth of urban population, the discharge of sewage increases dramatically, the black odor problem of urban rivers has become a common dilemma faced by many large and medium-sized cities in China. Urban black odorous water body not only brings poor sensory experience to people, but also directly affects people's healthy life. In this paper, the embodiment of urban black odorous water body was summarized, and then the causes of formation were analyzed. Finally, the treatment technology of urban black odorous water body was discussed, which could provide technical support for urban black odorous water body treatment work.

Urban black odor water; Present situation; Causes; Treatment technology

2019-12-24

張殿權（1987），男，工程師，遼寧省朝陽市人，2010年畢業于沈陽建筑學校給水排水專業，現從事市政給排水設計工作。

X522

A

1004-0935（2020）07-0885-04