基于河道治理技術及治理措施的探索與思考

崔 延 汪佳慧 王凌生 張兆祥,*

（1 秦皇島天大環保研究院有限公司 河北秦皇島 066000 2 河北省河道水質凈化及生態修復重點實驗室 河北秦皇島 066000 3 河道水處理和生態修復河北省工程研究中心 河北秦皇島 066000）

引言

秦皇島市屬于溫帶半濕潤大陸性季風氣候，由于南鄰渤海，受海洋影響較大，氣候溫和。秦皇島市位于冀東北部，處于燕山山脈東段地區與山前平原地帶，轄區內地勢多變，但氣候影響不大。[1]

秦皇島市水資源豐富，流域面積大于500 平方公里的河流有6 條，大于100 平方公里河流23 條，大于30 平方公里的河流54 條。秦皇島市境內主要的河流有灤河、青龍河、湯河、洋河、石河、戴河、新河、飲馬河、沙河等，均屬于灤河水系和冀東沿海諸河水系，以上河流具有典型北方河流的特點，源短流急，汛期河水暴漲暴落，非汛期基流小甚至干涸。據2011 年統計，灤河水系在秦皇島市境內流域面積約為3773 平方公里，地下水資源量約為7.45 億立方米，水資源總量約為16.40 億立方米（其中地表水12.54 億立方米，地下水7.45 億立方米，二者重復量為3.59 億立方米）。[1]由于傳統工業及旅游業的發展，且夏季雨水增多，造成暑期秦皇島市河道水質治理困難，所以綜合治理勢在必行。

1 秦皇島市河道治理中存在的問題及成因分析

1.1 河道水質污染嚴重

通過水質檢測發現，大部分河道底泥淤積嚴重，COD、氨氮和總磷指數遠超行業標準。隨著工業化生產的強度加大，產生的污水被排入河道，雖然經過了處理，但仍存在污染物質，河道的淤泥不能直接清除用于農田肥料，這給清淤工作造成了困難，導致淤泥堆積嚴重，影響河道的正常運行。在清除淤泥的過程中，也要根據河段底部的淤泥污染情況、厚度及安全性來確定清淤深度參數。對于淤泥量大、表面垃圾及污染物多的河段進行重點清淤工作，保證河道水環境的清潔；對于淤泥量少的河道，要科學判定是否需要清淤，尤其是含有有機質多的底泥，其實更利于河道微生物的生存，增加生態系統的穩定性。切忌過度清淤，否則不僅浪費了大量的人力、物力和財力，也不利于河道長期穩定發展。此外，還要對淤泥中污染物質進行檢測，如具有釋放污染源的淤泥層，也應該清除掉，避免未來對水體造成污染與傷害。

有機污染物最大的特點是耗氧，導致水中溶解氧降低，動植物難以生存，水質惡化。大部分有機污染物在自然環境中很難被分解，通過食物鏈累積對人類身體造成傷害。水中的氨氮對環境和人體均有很大危害，它能轉換成亞硝酸鹽，對人類健康不利；氨氮濃度高的廢水排入海洋會引起赤潮，秦皇島是一座沿海城市，如若河道的氨氮值過高排入海洋，會嚴重影響海洋生態，造成大范圍損失。磷在生態系統中占有重要作用，但由于含磷的廢水大量排入河道，使水體富營養化，打破了生態系統的平衡，水中藻類及植物大量繁殖，水體惡化形成惡性循環，水體的凈度降低。[2]

1.2 生態環境脆弱

由于水質生態環境的承載力和環境容量有限，其平衡越來越容易被打破以及改變，并且隨著人類活動的影響，水質生態環境變得脆弱，進而發生整體的結構變化。

造成生態環境脆弱的原因主要有以下幾個方面：（1）在日常生活和工業生產過程中，人們的環保意識薄弱，產生的生活污水和工業廢水不能進行徹底地加工處理，如果直接排入河流會對河道環境造成極大的傷害，嚴重破壞生態環境。由于人們的生活模式和環保意識提升是一個長期過程，所以生態環境保護的工作任重而道遠。（2）由于垃圾隨意堆放，飲用水生態環境被嚴重破壞，河流中的氮、磷等物質超標，造成水體富營養化，生態系統紊亂，部分工廠違規亂排工業廢水，威脅了飲用水的安全使用。（3）人類活動加劇，尤其是城市的發展建設，對于河道的干預如截彎取直、修建水利設施等，影響了天然形成的生態系統，使其應對突發狀況的能力急劇下降，一旦有外來物種入侵或者夏季洪水爆發，對河道生態系統都是致命的打擊。

河岸與河床的硬質化也是破壞水質生態環境的一個重要因素。[3][4]河道的硬質化的缺點有以下幾點：（1）使天然河道的美感消失，河道走向筆直沒有彎曲，極大地影響了河流的觀賞價值；（2）河水的流動性下降，自凈能力下降，水中的有害物質增多，水體富營養化，溶解氧降低，造成水體質量嚴重下降，重則形成黑臭水體；（3）河岸與河床硬質化阻斷了水體與土壤間的生物交流，使河道不能完成生態系統中微生物轉換的環節，破壞了界面的生態平衡；（4）截彎取直使得鳥類和魚蝦的生存空間極大被削減，使動植物在汛期非常容易被沖走，破壞生態環境。

1.3 雨污分流系統不完善

秦皇島市年降水量豐富，尤其是夏季，如果出現大面積內澇會造成嚴重的經濟損失。其主要原因是在城市建設初期，沒有對排水系統進行統一設計，造成排水效率低下，應對洪水風險指數較低。其次，城市建設用地面積不斷增加，使排水系統壓力過大，日常維護很難做到盡善盡美，導致管道擁堵、污水回流等問題出現。由于雨污分流系統不完善，初期雨水和城市污水在排放過程中很難區分開，容易使當地地表水資源和周邊環境被污染，加重了污水處理和環境保護的工作量。

其中，加強雨水資源的利用可以有效緩解城市用水緊缺的問題。利用調蓄池收集初期雨水，進行預處理除砂，通過與就地水處理站結合，對初期雨水進行超標污染物分析，加入合適的絮凝劑，利用化學方法達到去除污染物的效果。此外，還可以與生物方法結合，構建人工濕地，保護生態系統。但由于城市發展迅速，城市管道設施不齊全，雨水處理系統不完善，無法滿足城市發展的要求。雨水管道堆積物不能及時清理，使得雨水與城市污水混合流入河道，引起河道污染問題。對于老舊小區外的道路，特別是較窄的街巷，在夏季汛期，雨水均通過地面自排，造成雨污同時通過暗渠或管道直接排入河道，不僅影響了居民生活，對河道的環境也造成了污染。初期雨水中的污染成分主要包括SS、COD、氨氮、總磷和重金屬等，這些污染物隨著雨水流入河道，破壞了河道的生態，造成河道水質下降，所以雨污分流是非常必要的。雨污分流不僅可以減小城市管道的壓力，還能夠促進水的再利用，補充城市用水。[5]

1.4 治理技術落后

隨著城市工業發展，經濟迅速攀升，導致生活及工業污染物的種類和數量增多，河道生態系統的自我恢復能力變差，河道的清理越來越困難，對于治理技術的要求也更高。現如今，傳統污水治理技術不能有效清除河道中的污染物，使得治水效率低下，持續使用還會增加成本，河道治理工作很難開展和進行。對于治理成果，需要長效監控，簡簡單單的靠人力去監督效率是非常低的，應建立成熟的監測系統，設置中央控制室，對各河道進行定點實時監控和及時調度，確保治理成果的有效性。此外，工作人員的治理理念缺乏創新和與時俱進，導致先進技術不能及時推廣，河道的環境治理難上加難。

河道治理觀念落后，在傳統的污水治理技術中，經常只能注重單一一點或幾點問題展開設計和研究，這往往忽視了生態系統的整體性，牽一發而動全身，對于河道的環境問題，應該著眼全局，用符合自然規律的手段，統籌生態效益和經濟效益，切實保護好河道環境。此外，國內外的一些新技術難以引進并應用到河道治理當中，要深刻了解技術的適用范圍，避免造成不必要的資金損失。

隨著人民生活水平的提高，對河道環境的要求越來越高，河水清澈、河道美觀、生態系統完善等均為衡量河道治理效果的標準，而這些標準的背后都要有先進治理技術支撐，所以開拓創新，研發各種新型河道治理技術，發掘創新治理理念至關重要。

2 解決方案

由于城市河道存在以上一系列問題，對此，本文結合國內外技術，提出以下解決方案。

2.1 物理方法

因為管理不當，污水廢水未進行嚴格處理，直接排入河道，河道水體的生態環境遭到破壞，河道中的藻類、浮萍大量生長，水體表面被覆蓋，嚴重影響了水中的含氧量，魚蝦由于缺少氧氣也無法生存，使水中生態系統惡性循環，不利于河道的穩定發展。物理方法就是采用機械方法清除以上污染物，達到提升水質的目的。其次，河道淤泥對于河道水環境的影響也很大，淤泥長期不清理會使泥土密度增大，易于吸附水中小物質，從而使淤泥更多，造成河道更加擁堵、堵塞。一般可采用物理清淤的處理方法，將流動性較大的底泥清理，并將底泥進行專業檢測，根據檢測結果判斷底泥中是否被污染，如果已經被污染，則需要采用鈍化穩定等技術降低淤泥中污染物的含量，再將處理后的底泥運送至指定地點用作回填土；如果沒有被污染，可利用差異化的堆場處理技術進一步對淤泥開展資源化處理與利用。

在治理河道作業過程中，石籠網技術也得到了廣泛的應用。石籠網一般是由高抗腐蝕處理以上的同質鋼絲、稀土合金鍍層混合鋅鋁低碳鋼絲、鋅鋁合金鍍層低碳鋼絲或熱鍍鋅低碳鋼絲等機械編織而成，通過填充砂礫石等材料，可以達到過濾的目的。[6]此外，由于石籠網的材料抗腐蝕，可以大大增加處理水體的年限，節約成本。

2.2 化學方法

化學法是處理河水污染的有效手段之一。[7]該方法是通過在水體中加入污染物去除劑或絮凝劑等藥劑，對COD、氨氮和總磷等污染物絮凝、沉淀，進而去除污染物。水體的濁度由不溶于水的物質引起的，其中包括微生物、有機物、泥沙及帶電膠體。在濁度的去除過程中，絮凝劑是利用自身所帶電荷與水體中帶電膠體發生中和反應，進一步除去污染物。[8]

絮凝劑一般包括無機高分子絮凝劑、天然高分子絮凝劑、人工合成高分子絮凝劑和生物絮凝劑。無機高分子絮凝劑中存在金屬離子，這些金屬離子可以在水中發生水解反應而產生電荷離子和反應活性位點，大多數無機高分子絮凝劑表面粗糙易于吸附污染物，通過吸附作用進而中和消耗廢水中的帶電膠體，達到凈化水體的目的。天然高分子絮凝劑在使用過程中較為環保，但容易受到酶的作用而被降解，于是一些科研工作者對其修飾和改性，以期達到高效的污染物去除效率。人工合成高分子絮凝劑是通過在天然聚合物中引入單體或官能團，比表面積增大，接觸位點增多，在酸性和堿性條件下均能去除水體中的污染物。由于其高效的性能，在使用時僅取用較少劑量就可以達到優越的去除效果，且產物中淤泥量少，使其在河道水質治理過程中起到了重要應用。生物絮凝劑具有無毒、環保的優越特性，是一種具有發展前景的新型絮凝劑。單一絮凝劑容易受到環境因素影響，目前復合絮凝劑在應用中較為廣泛，復合絮凝劑是通過物理化學方法將單一絮凝劑復合合成新的絮凝劑，復合絮凝劑具有單一絮凝劑的優點，能夠充分發揮各絮凝劑的優勢，去除河道水體中的污染物。

化學法在短期內對水體中污染物的降解具有優異的效果，但是不利于長期對水體環境進行修復：首先，化學絮凝劑價格較高，長期使用成本較大；其次，在河道中加入外來藥劑，容易造成水體的二次污染，對生態系統也有一定的破壞作用，不利于河道的長久治理；最后，絮凝的殘留物容易堆積在河床，長久不清理造成淤積，使河床淤泥增多，河道污染更加嚴重。

2.3 生物方法

生物方法主要的手段是生態修復，在河道治理中，該方法能很好的保護生態系統的平衡與穩定，所以是最提倡的一種治理手段。[9][10][11]生態修復是通過人為手段，如干預河水流量、水生植物和微生物投放、曝氣增氧等，對被污染的河道水體進行生態系統的重建，恢復生態系統的多樣性，增強河道系統的穩定性。眾所周知，在人口密集的城市，河道既帶來了優勢又存在風險，尤其是在夏季汛期，雨水增多水位上漲，一旦發生洪澇災害，對人民的傷害是巨大的，生物修復后的河道具有調蓄洪水的能力，有效地減少了洪水災害的爆發。

通常，生態修復污染河道是通過培育和調整河水的微生物可以有效的分解污染物，它主要包括植物修復和動物修復。在植物修復中，種植蘆葦、蒲草、浮萍等植物可以有很強的過濾和吸附功能，同時具有很好的固土作用，減緩水流速度，可以為水體中的生物提供生存空間，鞏固和平衡生態系統，達到凈化水體的目的。動物修復是通過在河水中投放魚蝦等水生動物，加速生態循環，增加物種多樣性，進而改善生態環境。

此外，還可以通過構建人工濕地，對河道和水環境進行整治。人工濕地可以穩固泥土，促進土壤和植物間的物質交換，增加泥土中的含水量，為動物和植物提供充足的棲息地。通過構建人工濕地處理河道污水是一個長期有效的手段，相較于物理和化學方法，生物方法利用水中微生物和動植物以及土壤之間的物質交換，達到處理水體污染、提升生態系統穩定與平衡的作用，它的顯著優點是利用成本低達成優異的凈水效果，對于可持續發展具有重要意義。

2.4 技術及理念創新

傳統的河道治理技術對河道整治的效果較低，已經不能滿足城市的建設發展需求。所以，在傳統河道治理技術中融入創新技術和創新理念，才能更全面地應對河道問題。

加強落實河道管理新機制——河長制，即河長是河道的第一責任人，堅決把河道管理任務落實到具體人，形成統一的管理模式，對河道的生態環境、清淤疏浚、污染治理及垃圾存放等問題進行統籌負責。[12]確立新的獎懲制度及合理的考察辦法，對于優秀河道管理團隊應給予肯定并進行表彰獎勵，樹立先進榜樣，開辦經驗交流會，充分發揮優秀者的帶動作用；對于沒通過考察者，加強督促，深刻總結經驗教訓，深究其原因對癥下藥，將河道管理問題落實到實處。

監測體系、網絡系統、監控中心等技術日趨完善，可以更好地運用在河道治理及水處理問題上，加強對流域內水環境管控應做到智能化、標準化和自動化，構建智慧水務工程。健全河長制，由專人擔任河長，將治理河道的工作落到實處。由河長落實治水責任，加強污水收集、處理的監管力度，安排相關工作人員不定時不定點巡查，嚴厲打擊亂排、偷排現象。在巡查過程中，發現水污染源頭，第一時間做出決斷，及時采取措施，防止水環境遭到破壞。

結語

隨著城市的發展，河道環境是工作的重中之重。河道水環境又作為城市生態系統的組成部分，河道的綜合治理工作終將是生態系統和可持續發展的重要保障，強化預防為主的思想，加大保護河道環境的宣傳力度，人人都參與其中，不隨意將垃圾扔入河道，雨水污水分離，謹防工業和生活廢水亂排現象，為河道生態環境做出自己的貢獻。各種治理手段應加快發展的步伐，開拓創新，將生態發展落到實處，改善城市的生態環境，構建良好的水環境。同時，應注意河道的景觀建設，提高河道兩岸的觀賞性，更好地服務于人民，實現人與自然和諧相處的新局面。