青島市李村河黑臭水體整治案例分析

孫菲，高書連，袁鵬*，張曉峰，張英杰

1.中國環(huán)境科學(xué)研究院流域水環(huán)境污染綜合治理研究中心 2.青島市水務(wù)工程建設(shè)和安全服務(wù)中心

作為知名的海濱旅游城市，紅瓦、綠樹、碧海、藍(lán)天是青島的特色名片之一。青島市內(nèi)河流較多，流域面積較大，具有極大的經(jīng)濟(jì)、旅游價值[1]。由于對淡水資源的過度開采，使得淡水和海水之間的水動力平衡被破壞，入海河流水質(zhì)逐漸變差[2]。李村河作為青島市最大的水系，是市區(qū)主要的防洪排澇河道，受人類活動影響較大，污染較嚴(yán)重。多年以來，市政府及相關(guān)區(qū)政府對李村河流域的整治投入了大量的人力、財力、物力，通過對重點(diǎn)問題進(jìn)行重點(diǎn)分析，明確整治目標(biāo)，并從控源截污、內(nèi)源整治、生態(tài)修復(fù)和補(bǔ)水以及長效機(jī)制等方面有效推進(jìn)綜合整治，逐步提高河道水環(huán)境容量，消除了水體黑臭現(xiàn)象[3-4]，將李村河打造成了常年有水、水清岸綠，集休閑健身、生態(tài)調(diào)節(jié)等功能為一體的生態(tài)景觀廊道。針對李村河流域黑臭水體綜合治理案例，從治理方案和措施、生態(tài)補(bǔ)水工程中創(chuàng)新技術(shù)的應(yīng)用等方面進(jìn)行分析和總結(jié)，以期為入海河流黑臭水體綜合整治提供參考及借鑒。

1 李村河流域概況

李村河流域是青島市中心城區(qū)流域面積最大的河流系統(tǒng)和過城河道。李村河發(fā)源于石門山南側(cè)臥龍溝，經(jīng)李村在閻家山處與張村河匯流，沿線有金水河、侯家莊河、南莊河、張村河、大村河、鄭州路河、水清溝河等7條主要支流匯入，穿過環(huán)灣大道向西匯入膠州灣(圖1)。李村河全長16.7 km，流域面積為147 km2，流域內(nèi)包括李滄區(qū)、市北區(qū)、嶗山區(qū)，共12個街道辦事處，約106.4萬人，被譽(yù)為青島市的“母親河”[5]。

圖1 李村河黑臭水體分布Fig.1 Distribution of black and odorous water bodies in Licun River

李村河流域是青島市區(qū)較為典型的流域，其特點(diǎn)可以用上游小水庫、中游三面光、下游污水處理廠來概括。近年來，李村河河道狀況較差，水體水質(zhì)較差，沿河垃圾堆放嚴(yán)重。李村河流域列入黑臭水體清單的包括水清溝河(開封路—唐河路)，黑臭長度約0.85 km；李村河中游(君峰路—青銀高速)，黑臭長度約3 km；李村河下游(四流中路以東)，黑臭長度約0.5 km。

2 主要問題分析

通過對李村河流域水環(huán)境現(xiàn)狀進(jìn)行全面的調(diào)研和分析，發(fā)現(xiàn)李村河流域存在的問題主要是基礎(chǔ)設(shè)施薄弱、城市面源污染突出、長效機(jī)制不健全、河道生態(tài)穩(wěn)定性差、沿岸居民環(huán)境保護(hù)意識薄弱等。整治前部分河段污染狀況如圖2所示。

圖2 整治前李村河流域部分河段垃圾入河及污水私接亂排現(xiàn)象Fig.2 Garbage in partial river reach of Licun River and sewage disorganized discharge points before treatment

2.1 基礎(chǔ)設(shè)施薄弱

李村河流域僅依靠入海處一座污水處理廠(李村河污水處理廠)處理全流域生活污水，其處理規(guī)模為25萬t/d，在2017年日均進(jìn)水量就已達(dá)到24.3萬t/d，接近污水處理廠最大處理能力。按照人口分布及現(xiàn)行排污情況看，李村河流域每年春季枯水期(4月和5月)污水量約32萬t/d，豐水期(8月和9月)達(dá)到37萬t/d，現(xiàn)有污水處理廠污水處理能力已經(jīng)滿足不了實(shí)際需求；李村河流域共有9個污水直排口，主要分布在沿河的城中村區(qū)域，污水排放量約112萬t/d；雨污混接造成河流污染嚴(yán)重，約73個雨污混接直排口，年污水排放量約513萬t。

2.2 城市面源及內(nèi)源污染突出

李村河上游有多處村莊，存在雨污分流不徹底、管網(wǎng)配套不完善、點(diǎn)源排污等復(fù)雜情況；李村河中游，有一段自發(fā)形成的近2 km長的農(nóng)貿(mào)集市，沿河兩岸涉及商戶、居民上萬人，沿岸臨時搭建、違規(guī)建筑多，沿線點(diǎn)源隱蔽性強(qiáng)；李村河下游小商販較多，私接亂排現(xiàn)象突出。由于上述問題，導(dǎo)致沿河兩岸分散污水直排及降雨時徑流污染嚴(yán)重。同時，由于常年污染物的排放和沉積，導(dǎo)致李村河中游淤泥長度約3 km，寬度40～80 m，平均淤泥深度0.5～0.8 m，下游淤泥長度約4 km，寬度80～200 m，平均淤泥深度0.5～1.5 m。

2.3 長效機(jī)制不健全

由于機(jī)制不健全、資金和人手短缺等原因，導(dǎo)致疏于對河道進(jìn)行管理和養(yǎng)護(hù)，河岸及河道內(nèi)出現(xiàn)垃圾清理不及時、水面漂浮物打撈不及時、污水溢流入河發(fā)現(xiàn)不及時等現(xiàn)象，對河道水質(zhì)造成不良影響。

2.4 河道生態(tài)穩(wěn)定性差

李村河屬于季節(jié)性河流，李村河全線以攔水壩形式蓄水，部分河道在枯水季節(jié)水量很少甚至斷流，水動力不足，無法持續(xù)形成穩(wěn)定的生態(tài)河道；入海河段處受海水潮汐影響，水生植物生長條件差，河道生態(tài)功能幾乎消失；河流自凈能力差，進(jìn)入河道的污染物無法自行降解。

2.5 環(huán)境保護(hù)意識薄弱

李村河周邊部分居民隨手將垃圾丟棄入河、部分商販將污水直接倒入雨水篦子等現(xiàn)象屢見不鮮，這種情況無法通過執(zhí)法和工程措施來解決，需要對沿岸居民加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)教育，提高居民的環(huán)境保護(hù)意識，從自身做起保護(hù)李村河。

3 治理方案和措施

針對李村河流域水環(huán)境存在的問題，市政府2018年2月制定并印發(fā)了《李村河流域水環(huán)境治理工作方案》，按照系統(tǒng)規(guī)劃、統(tǒng)籌實(shí)施、問題導(dǎo)向、標(biāo)本兼治、防治結(jié)合、源頭控制的原則，開展水環(huán)境綜合治理工作。2019年8月李村河流域領(lǐng)導(dǎo)小組印發(fā)《關(guān)于印發(fā)〈進(jìn)一步推進(jìn)李村河流域水環(huán)境綜合治理工作方案〉的通知》，開展了新一輪水環(huán)境整治工作，科學(xué)制定李村河流域黑臭水體整治技術(shù)路線(圖3)。經(jīng)過治理，李村河中、下游斷面水質(zhì)各項(xiàng)指標(biāo)未超過黑臭水體指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)限值，治理目標(biāo)基本實(shí)現(xiàn)，特別是2018年10月至今，李村河下游的勝利橋國控斷面水質(zhì)除了2019年2、3月受冬季枯水期影響，氨氮濃度超出GB 3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)約0.3倍外，其他月份均達(dá)到地表水Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)。

圖3 李村河治理技術(shù)路線Fig.3 Technical roadmap for treatment of Licun River

3.1 建立工作機(jī)制，健全治理體系，確保李村河流域水環(huán)境治理由治標(biāo)向治本轉(zhuǎn)變

為打好李村河流域水污染治理攻堅(jiān)戰(zhàn)，青島市政府專門成立了李村河流域水環(huán)境治理工作領(lǐng)導(dǎo)小組，由分管副市長任組長并兼任河長，每季度或不定期對李村河治理工作進(jìn)行現(xiàn)場巡查，及時協(xié)調(diào)解決存在的問題，領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室負(fù)責(zé)日常工作。根據(jù)《李村河流域水環(huán)境治理工作方案》，提出了“控、拆、疏、建、補(bǔ)、修”六字方針，明確了“兩提、兩清、兩補(bǔ)、兩分、兩體系”十大整治內(nèi)容，即實(shí)現(xiàn)污水處理能力和出水水質(zhì)提升，開展積存垃圾和河道淤泥清理，實(shí)施生態(tài)補(bǔ)水和綠化補(bǔ)植，推動城中村和支流暗渠雨污分流，建立管理責(zé)任體系和智能化水質(zhì)監(jiān)測體系。領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室建立了工作協(xié)調(diào)機(jī)制，制定了督查通報、調(diào)度會議等制度，堅(jiān)持每天進(jìn)行沿岸巡查督查，每日向市政府上報工作簡報，確保落實(shí)各項(xiàng)措施，真正達(dá)到標(biāo)本兼治、綜合治理。

3.2 高標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)污水處理廠，提升污水處理能力，實(shí)現(xiàn)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)由低向高轉(zhuǎn)變

李村河整治前，流域內(nèi)已有的李村河污水處理廠日處理能力不能滿足現(xiàn)有污水收集量，存在污水溢流進(jìn)入李村河現(xiàn)象，且李村河污水處理廠位于李村河下游，因處理能力受限、部分區(qū)域排污管網(wǎng)欠缺，對李村河省控斷面水質(zhì)造成了一定的影響[1]。為解決這一問題，李村河污水處理廠于2019年底完成了提標(biāo)改造及四期擴(kuò)建(擴(kuò)建5萬t/d)工程。另外，為進(jìn)一步改善流域內(nèi)生活污水的收集與處理，2018年5月，建成并運(yùn)行了青島中心城區(qū)首個全地下水質(zhì)凈水廠——張村河水質(zhì)凈化廠(圖4)，其污水凈化能力為4萬t/d，地下空間利用深度為18 m，主要工藝采用國內(nèi)技術(shù)領(lǐng)先的MBR超濾膜技術(shù)，過濾精度為0.1 μm，出水水質(zhì)達(dá)到GB 3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中V類水的類Ⅳ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)[6]，滿足娛樂性景觀環(huán)境用水要求，具體水質(zhì)指標(biāo)：COD≤40 mg/L、BOD5≤6 mg/L、SS濃度≤10 mg/L、氨氮濃度≤2 mg/L、TN濃度≤15 mg/L、TP濃度≤0.5 mg/L、糞大腸桿菌≤500個/L、色度≤30，是青島市目前排放標(biāo)準(zhǔn)最高、地下空間利用深度最深的污水處理廠[7]，經(jīng)處理的再生水可全部作為河道生態(tài)補(bǔ)水、城市景觀綠化，形成水凈化、水利用、水生態(tài)的區(qū)域水處理系統(tǒng)。張村河水質(zhì)凈化廠的建成運(yùn)行，既優(yōu)化了流域內(nèi)污水處理設(shè)施布局，也為水質(zhì)的提標(biāo)起到示范作用，對環(huán)境保護(hù)和水資源利用有非常積極的意義。

圖4 張村河水質(zhì)凈化廠建成運(yùn)行Fig.4 Construction and operation of Zhangcun River water purification plant

3.3 深入推進(jìn)雨污分流，改善河道水質(zhì)，實(shí)現(xiàn)由黑向清轉(zhuǎn)變

加強(qiáng)沿岸村莊及支流暗渠的雨污分流改造。針對市北、李滄、嶗山三區(qū)沿岸的29個社區(qū)全部進(jìn)行了雨污分流改造，累計(jì)鋪設(shè)雨/污水管網(wǎng)約290 km。同時，結(jié)合兩岸雨污分流改造，開展違法建筑拆除和“散亂污”企業(yè)排查、清理等工作，共拆除違法建筑10余萬m2，排查“散亂污”企業(yè)230家，清理、取締、關(guān)停整改106家。加強(qiáng)點(diǎn)污染源排查，實(shí)施支流暗渠雨污分流治理。李滄區(qū)結(jié)合海綿城市建設(shè)，開展控源截污措施，取得了較好的效果。目前三區(qū)已排查治理完成點(diǎn)污染源214處，取消臨時截污措施112處。通過實(shí)施雨污分流改造，減少了清水或雨水進(jìn)入污水管道，減輕了污水處理廠運(yùn)行負(fù)荷。

3.4 清理沉積垃圾、淤泥，疏通河道，優(yōu)化河道環(huán)境，實(shí)現(xiàn)由臟向凈轉(zhuǎn)變

針對河道及沿岸積存垃圾和河道內(nèi)淤泥沉積嚴(yán)重的問題，組織轄區(qū)及有關(guān)單位制定清淤方案，開展積存垃圾和沉積淤泥集中清理行動，并實(shí)現(xiàn)流域內(nèi)全部整治。李村河流域清淤河段主要集中在李村河中、下游段，底泥清淤標(biāo)準(zhǔn)為控制有機(jī)物含量低于5%，共完成清淤長度22.72 km，清淤量126.29萬m3，其中李村河長度約7 km，清淤量約100萬m3；合理規(guī)劃建設(shè)垃圾收集點(diǎn)共23處，包括李村河中游7處、下游4處，張村河下游8處，水清溝河4處。2018年4月底前已完成集中清理垃圾、淤泥60余萬m3，其中市北區(qū)清理3萬m3，李滄區(qū)清理24萬m3，嶗山區(qū)清理25.7萬m3，原市城鄉(xiāng)建設(shè)委共清理擋潮閘以下入?？谔幱倌?.3萬m3。同時，明確日常清理責(zé)任，特別是加大雨后清理力度。李村河流域全線的垃圾、淤泥清理疏通了河道，減少了臟臭，改善了河道水質(zhì)環(huán)境，為實(shí)現(xiàn)水質(zhì)的提升發(fā)揮了重要作用。

3.5 實(shí)施生態(tài)修復(fù)和補(bǔ)水，提高自凈能力，實(shí)現(xiàn)由差向美轉(zhuǎn)變

李村河整治在滿足河流行洪安全的前提下，引入海綿城市理念，構(gòu)建河岸邊的緩沖帶，整合生物棲息地系統(tǒng)、雨洪利用系統(tǒng)、健康綠道與當(dāng)?shù)匚幕袼紫到y(tǒng)，恢復(fù)河道的生態(tài)調(diào)蓄功能[8-11]。李村河流域生態(tài)修復(fù)措施主要包括生態(tài)濕地建設(shè)與生態(tài)護(hù)岸改造，其中，生態(tài)濕地建設(shè)主要區(qū)域?yàn)槔畲搴又邢掠?、張村河下游及大村河上游，濕地建設(shè)面積共3.36萬m2；生態(tài)護(hù)岸改造主要集中在李村河中游、張村河下游和大村河下游，建設(shè)內(nèi)容包括由硬質(zhì)護(hù)岸改造為生態(tài)護(hù)岸和生態(tài)護(hù)岸景觀提升。李村河流域岸線總長度約54.5 km，原生態(tài)岸線長度約24.1 km，占比為44.2%；生態(tài)護(hù)岸改造長度共16.7 km，占李村河流域岸線總長度的30.6%，其中，硬質(zhì)護(hù)岸改造為生態(tài)護(hù)岸的改造長度為9.8 km，占李村河流域岸線總長度的18%，生態(tài)護(hù)岸景觀提升長度為6.9 km，占李村河流域岸線總長度的12.7%，改造后生態(tài)岸線總長度提升至40.8 km，占李村河流域岸線總長度的比例提升至74.9%。

李村河屬于典型的季節(jié)性河流，暴雨季節(jié)河道內(nèi)水位暴漲，而平時河道內(nèi)水量較少，部分河段野草叢生、河床裸露，存在局部斷流現(xiàn)象[11]。為改善河道水動力循環(huán)、恢復(fù)河道生態(tài)，對李村河進(jìn)行生態(tài)補(bǔ)水至關(guān)重要。李村河流域生態(tài)補(bǔ)水主要來源為城市污水處理廠再生水。目前李村河流域補(bǔ)水可達(dá)24萬t/d，其中，下游，鄭州路與舞陽路交界處補(bǔ)水約5萬t/d；中游，李村河張村河兩河口處補(bǔ)水15萬t/d；上游，張村河水質(zhì)凈化廠補(bǔ)水4萬t/d，形成上中下游三級聯(lián)動的流域水環(huán)境綜合整治創(chuàng)新模式。生態(tài)補(bǔ)水有利于增加河道景觀水面，有效補(bǔ)充與涵養(yǎng)地下水，提高河道水環(huán)境容量，為保障李村河流域水清岸綠、常年形成生態(tài)徑流、國控斷面水質(zhì)達(dá)標(biāo)發(fā)揮了關(guān)鍵作用。李村河流域生態(tài)修復(fù)及生態(tài)補(bǔ)水景觀如圖5所示。

圖5 李村河流域生態(tài)修復(fù)及生態(tài)補(bǔ)水景觀Fig.5 Landscape of ecological restoration and ecological water supply in Licun River Basin

3.6 建立河道管理責(zé)任體系，提高管護(hù)水平，實(shí)現(xiàn)由亂向好轉(zhuǎn)變

為明確管理責(zé)任，提高治理成效，2018年3月19日，李村河流域水環(huán)境治理工作領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室印發(fā)了《李村河流域水環(huán)境管理責(zé)任手冊》(青李治辦函〔2018〕15號)，對李村河流域水環(huán)境治理架構(gòu)體系、市區(qū)兩級領(lǐng)導(dǎo)小組相關(guān)工作職能及河(河段)長人員清單、職責(zé)進(jìn)行了明確規(guī)定，其中對李村河流域李村河、張村河、水清溝河等長度約70 km的10余條河道以社區(qū)為單元進(jìn)行分段，進(jìn)一步落實(shí)責(zé)任主體，共設(shè)置94位河段長，負(fù)責(zé)河段的日常巡查、問題處置及宣傳引導(dǎo)等工作，完成了跨區(qū)河道粗放型管理向精細(xì)化管理轉(zhuǎn)變，河道日常管護(hù)水平得到有效提升。

4 典型治理技術(shù)及經(jīng)驗(yàn)

生態(tài)補(bǔ)水工程是李村河治理采取的重要措施之一。李村河流域生態(tài)補(bǔ)水主要來源為城市污水處理廠再生水，污水處理廠位于李村河流域下游，而生態(tài)補(bǔ)水點(diǎn)位分布在李村河上游、中游和下游，受李村河周邊土地利用現(xiàn)狀限制，岸邊無再生水管道鋪設(shè)條件，綜合考慮立地條件，在李村河底鋪設(shè)再生水管道，用于河道補(bǔ)水。李村河在生態(tài)補(bǔ)水及調(diào)蓄整治過程中，通過結(jié)合管線非開挖定向鉆穿越技術(shù)，對李村河進(jìn)行再生水管道河底非開挖鋪設(shè)，其中，管線非開挖定向鉆穿越技術(shù)采用當(dāng)今行業(yè)內(nèi)的DX-I型導(dǎo)向系統(tǒng)和GPS鉆頭跟蹤測量儀，完成了李村河底再生水管鋪設(shè)工程(圖6)，解決了李村河流域兩岸無再生水管道鋪設(shè)條件的困境。

圖6 李村河流域河底再生水管道實(shí)施示意Fig.6 Schematic diagram of reclaimed water pipeline implementation at the bottom of Licun River

非開挖定向鉆穿越技術(shù)是指不需挖開路面，用鉆機(jī)鉆孔、管道穿越、定向穿越及牽引等方式埋設(shè)或修復(fù)地下管道[12-15]。我國從1985年開始引進(jìn)水平定向鉆技術(shù)，在長輸油氣管道建設(shè)項(xiàng)目方面，已成功穿越了我國境內(nèi)多條大中型河流，包括長江、黃河、錢塘江、松花江、珠江等河流[14]。非開挖定向鉆穿越是目前輸送管道穿越地面障礙、大中型河流的最好方法之一，非開挖定向鉆穿越技術(shù)應(yīng)用于再生水管道河底鋪設(shè)，可有效解決土地利用現(xiàn)狀與管道鋪設(shè)的困境，對在城市黑臭水體整治中生態(tài)補(bǔ)水再生水管道鋪設(shè)受限的工程具有相關(guān)經(jīng)驗(yàn)的借鑒。

5 整治成效

5.1 經(jīng)濟(jì)效益

李村河流域黑臭水體整治前，因河道水質(zhì)較差、環(huán)境較差、開發(fā)前景較差，周邊區(qū)域住宅、商業(yè)建設(shè)項(xiàng)目限批；整治后，周邊環(huán)境得到了改善，住宅、商業(yè)開發(fā)項(xiàng)目逐漸增加，帶動了周邊房地產(chǎn)行業(yè)發(fā)展。

5.2 環(huán)境效益

李村河中游段黑臭水體整治完成后，下游的李村河斷面水質(zhì)由原來的劣Ⅴ類提高并逐漸穩(wěn)定達(dá)到Ⅴ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，對水質(zhì)影響顯著。目前，河道內(nèi)水生植物豐富，水生動物活躍，常年消失的各種沿河棲息的鳥類也返回到李村河，李村河中、下游基本實(shí)現(xiàn)了水清岸綠、魚翔淺底的景象，成為一個新的活動樂園。

6 結(jié)語

根據(jù)綜合分析，李村河流域沿線城市面源污染突出，流域內(nèi)基礎(chǔ)設(shè)施薄弱，河道內(nèi)生態(tài)穩(wěn)定性較差。從控源截污、內(nèi)源治理、生態(tài)修復(fù)、活水保質(zhì)和長效機(jī)制5個層面進(jìn)行綜合整治，通過污水處理廠的提標(biāo)改造、雨污分流、垃圾清運(yùn)、淤泥清淤、生態(tài)修復(fù)及補(bǔ)水、建立河道管理機(jī)制等方面的措施和手段進(jìn)行整治后，李村河的各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)良好，水環(huán)境質(zhì)量改善明顯，河道的生態(tài)功能逐步得到恢復(fù)，李村河被打造成河暢水清、岸綠景美的生態(tài)景觀廊道。