黑臭水體治理設計關鍵過程的探討

肖曉強

（福州城建設計研究院有限公司，福建 福州350000）

水體黑臭是一種生物化學現象，當水體遭受嚴重的有機污染時，有機物的耗氧速率大于復氧速率，造成水體缺氧，致使有機物降解不完全，速度減緩，厭氧生物降解過程生成硫化氫、胺、硫醇等發臭物質，同時形成FeS、MnS 等黑色物質，使水體發生黑臭，喪失使用功能，并影響景觀和人類生活及健康[1-5]。

2015 年國務院發布《水污染防治計劃》（簡稱“水十條”）對黑臭水體問題提出明確要求：到2020 年，我國地級及以上城市建成區黑臭水體均控制在10%以內；到2030 年，城市建成區黑臭水體總體得到消除[6]。對此，各省市積極響應，都以此依據制定相應的黑臭水體整治計劃，各設計院和環保公司亦投身黑臭水體整治工作。

本文針對我國水體黑臭現象嚴重、治理措施繁雜、效果不一的現狀，結合我院近年開展的黑臭水體整治工作，從工程設計的角度論述黑臭水體整治的關鍵過程。

1 現場的勘探調查與分析

1.1 水質調查與分析

對于水質檢測除了滿足住建部《城市黑臭水體整治工作指南》的相關要求，用以區分輕度黑臭和重度黑臭外，還需要對TP、COD 等指標進行檢測。并根據檢測結果參照V 類水水質標準，對水體的污染類型進行分類。

1.1.1 復合型污染水體：各項檢測指標均超過V 類水體標準。

1.1.2 氮磷型污染水體：COD 滿足V 類水標準，氮磷不滿足V 類水標準。

表1 沿河排放口屬性表

1.1.3 有機型污染水體：氮磷滿足V 類水標準，COD 不滿足V 類水標準。

輕度黑臭水體和重度黑臭水體在整治技術選擇上要有差別的對待，同樣對于不同污染類型的黑臭水體在整治技術選擇上應差別對待，特別是選擇使用生物菌劑治理黑臭水體。

1.2 排放口調查與分析

入河排污口排污是造成水體污染的重要原因之一。由于沿河城市綜合排污口和出水口設置無序，加之部分污水未經有效處理直接排放，導致流域已不同程序受到岸邊污染帶的影響。對入河污水實施治理的前提是全面掌握入河排污口及污染源的布局、規模、性質、污水排放規律及其對河道水體的污染程度。因此，查清放河排污口的分布及布局，掌握污廢水及污染物的入河量，分析入河排污口布局的合理性，對做好入河排污口監督管理工作、點原污染治理工作很有必要。

排放口調查，以GPS-RTK 測量其管頂外徑標高，在房屋密集地段，GPS 無信號的情況下，使用全站儀采集其高程數據，按河道上游到下游的順序，列出排放口的位置、標高、口徑、材質等屬性清單，如表1 所示，并在CAD 上繪出其具體平面位置，以備今后施工圖的繪制。

1.3 河道斷面的測量與分析

為了解河道現狀過水斷面排澇能力，并掌握河道底泥淤積情況，通過測量比對現狀河道斷面標高與規劃河底標高，從而計算出清淤體積，通過比對現狀河道寬度與規劃河寬，從而確定出河道修整的程度。

斷面測圖用GPS-RTK、結合全站儀采集距離及高程數據，斷面內業用CASS7.1 繪制。外業設站時，儀器對中誤差不大于5mm，測量方向為垂直于河道的直線，范圍為河道及兩側各20m，斷面之間的間隔為100 米左右，在有拐彎、河道斷面縮小或擴大的地方應適當加密。

表2 斷面測量數據表

1.4 底泥的檢測與分析

黑臭水體淤泥受生活污水、甚至工業污水排入的影響，底泥中有機質含量較高，有機質以生活垃圾、生活污水、工業污水中的沉淀物為主，有一些底泥的鋅、銅、鉻等重金屬容易出現超標的情況，不可直接填埋或利用。因此，對于河道淤泥應預先取樣分析，再根據測定結果，確定妥善的淤泥處置辦法。各處置方法重金屬的限值可參考城鎮污水廠污泥處置相應的標準規范。

1.5 其他調查

若為綜合整治項目，還需要對沿線環境條件調查，包括：對沿河建筑物、橋梁、管線、喬木，閘門等水利設施情況進行調查，調查范圍為河道紅線范圍（表3）。

2 外源污染治理

黑臭水體的外源污染主要來自兩個方面，一是未進入污水系統的污水，二是徑流污染，即初期雨水污染。外源污染的控制有源頭控制和末端控制兩種。

2.1 源頭控制

源頭控制是指在污染產生的源頭對污染進行控制、削減，分為雨污分流改造、源頭截污和分散式污水處理三類。

2.1.1 集中點源污染。對于暗涵、排污溝等集中源頭污染源，應對排污口匯水區域進行管網排查。

2.1.1.1 具備雨污分流改造條件的區域，宜優先進行雨污分流改造。

2.1.1.2 不具備雨污分流改造條件的區域，應根據污染源水質進行處理方式的選擇。檢測水質與生活污水水質接近并具有污水排放去向的污染源，應截流排入污水管網。水質濃度過低或不具有污水排放去向的污染源，可采用分散式處理設施，經處理達標后排放至水體。

2.1.2 分散點源污染。將流域范圍內按照小區、企業、商業區為單位劃分排水單元，對各排水單元、各市政道路的排水管網布置現狀進行調查。

2.1.2.1 對于按雨污分流制建設的排水單元，應對管網錯接、漏接的情況進行排查，并對錯接、漏接現象進行糾正。

2.1.2.2 對于按雨污合流制建設的排水單元。有條件進行雨污分流改造的地區，宜進行雨污分流改造。片區整體改造的區域，按照雨污分流制進行排水系統建設。不進行片區整體改造的區域，封堵現狀排水系統雨水接入口，將其用作污水系統，并新建一套雨水排放系統。沒有條件進行雨污分流改造的地區，宜采取源頭截污的形式進行截污。對于城中村、棚戶區等排水管網建設不完整的排水單元，由于雨、污水管道建設混亂，部分污水、雨水以散排的形式排放，無法進行源頭截污工程建設，可按照以下原則進行污水收集建設。

（1）“城中村”周邊市政排水管網配套相對完善的，對“城中村”內部排水設施查缺補漏，采取建設明溝或臨時管網的方式，實現污水全收集，并將污水導入周邊市政排水管網。

（2）“城中村”周邊市政排水管網配套不全的，采取建設明溝或臨時管網方式實現“城中村”污水全收集，同時，完善周邊市政排水管網，確保污水導入市政排水系統；

表3 河道環境條件調查表

表4 常見清淤工法的適應性

（3）“城中村”周邊無市政排水管網的，采取建設明溝或臨時管網的方式實現“城中村”污水全收集，同時自建污水處理設施。

2.2 末端截污

無法在源頭或傳輸過程對徑流污染起到有效控制的地區，應該末端實現污染源的控制。即沿河建設截污系統對點源污染、面源污染統一進行控制。根據近年河道末端截污陸續反應出來的弊端，在此對末端截污的河道截污的形式、污水輸送的形式、管涵埋設的位置、截流井的設置等進行總結和推薦。

2.2.1 截污管渠的埋設方式宜采用沿河岸敷設的方式，不宜采用河底敷設管涵的方式。

2.2.2 按截流井設置的位置可分為：末端截流和沿途截流兩種形式。

截流管徑小于d300 且個數不超過5 個時，宜采用末端截污的形式；截流管徑管徑≥300 宜采用沿途截流的形式。

2.2.3 溢流管的出流形式可分為：直進直出、直進高出和直進低出等三種形式，一般情況宜采用直進直出的形式，一類景觀河道可采用直進低處的形式。

3 內源污染防治

內源的削減包括底泥清淤、沿河垃圾清理、生物殘體及漂浮物的清理。眾多研究表明，底泥的有效治理是河道治理工程中內源污染治理的關鍵，直接影響河道治理效果[7-9]。底泥清淤重點在于清淤技術的選擇、清淤深度的確定。

3.1 清淤技術的選擇

底泥清淤應根據河道斷面的特點、水深、駁岸形式等多種因素進行綜合性選擇。目前常用的清淤工法有：干式清淤法、半干式清淤法、濕式清淤法等，特點不一。在清淤技術選擇時應與黑臭水體特點相適應，如表4 所示。

3.2 清淤深度的確定

清淤深度主要受制三個因素：

3.2.1 規劃河底標高h1。

3.2.2 經結構專業復算不造成坍塌的最大清淤深度h2。

3.2.3 生態清淤深度h3。指通過底泥的疏挖最大可能地將儲積在該層中的污染營養物質移出水體以外，清除污染水體的內源，減少底泥污染物向水體的釋放，改善水生態循環，遏制河道穩定性的退化，并為水生生態系統的恢復創造條件。

原則上規劃河底標高進行清淤，但如果按照規劃河底標高進行清淤會造成駁岸坍塌的，清淤深度按h=min（h1，h2）進行。此外，在清淤過程中可能出現不能滿足生態清淤深度h3的情況，必要時需按h3進行清淤，并采用優質的沙壤土回填，最大程度削減內源污染。

4 結論

黑臭水體的勘探調查是進行黑臭整治的前提和依據；控源截污是一切黑臭水體治理技術的基礎；內源削減是防止上覆水體發生二次污染的重要措施，此為黑臭水體治理工程設計中必須考慮的三個方面。在此基礎上，因地制宜采取適合的措施，如補水、曝氣、動植物修復、微生物修復及異位處理等，形成該黑臭水體治理完整技術方案。