城市黑臭水體成因分析及治理技術

張習文

（中鐵二十二局集團第三工程有限公司，福建廈門 361000）

廣西合浦縣廉州鎮水環境整治二期工程所含八河一塘，均存在黑臭現象，針對其水環境現狀調查，在分析黑臭現象具體原因的基礎上，借鑒國內外成功消除河水黑臭的治理經驗，結合廣西合浦地區河流的特征，對消除河水黑臭的技術進行了初步探討。從技術的角度，以“控源截污、內源治理、生態修復、統籌兼顧”為治理思路，擬定河流黑臭水體治理方案：為外源治理主要實施管網改造、污水處理、溢流污染控制、初期雨水污染控制；內源治理主要實施河道、池塘清淤，補水引水，增加水體的流動性，并對局部河段進行生態恢復改造。

1 本工程現有河道現狀

本工程包含的河流有城東水道、北河水道、北插江水溝、廉南大水溝、嶺腳村水溝、愛衛街水溝、南京水道、大戲院水溝、中山公園池塘，以上河流貫穿整個縣城，均是季節性河流，受季節性降雨影響較大。大部分為開敞式的土溝，汛期用作排澇水道，非汛期用作排污水溝。河流的下游污染非常嚴重，主要表現為：河水黑色，散發臭氣，水面漂浮物比較多，底泥淤積，部分河道被雜草、垃圾、泥沙淤塞不暢。河流水體發生黑臭、堵塞嚴重、污水橫流，不僅使河流失去了資源功能，而且嚴重破壞周圍的環境景觀，甚至危害到河流周圍居民的身體健康。

2 河道黑臭原因分析

2.1 缺氧與富營養為水體黑臭主因

隨著城市化加快，生活污水、工業廢水排放量日益遞增，而城市配套管網建設滯后，收集和處理污水的效率較低，導致大量有機污染物排入河流。通過現場取樣檢測，如圖1所示，本項目中五條水道的水體溶解氧濃度低于2mg/L，大量的研究已經證明，水體溶解氧低于2mg/L 以下，水體進入厭氧階段，厭氧微生物大量繁殖，并且對河道水體和底泥中大量有機物進行酸化分解，產生各種揮發性的有機物中間體，水體開始出現腐敗性氣味。本工程河流“ 黑臭”的直接原因是河流溶解氧濃度極低。

圖1 本工程河道溶解氧濃度檢測表

研究顯示，當河流水體流動比較緩慢或者靜止不動時，緩慢耗氧性污染物就能夠消耗大量的溶解氧。這類污染物質主要是“氨氮”。如圖2所示，本項目所屬河道水體氨氮濃度非常高，平均達到12.6mg/L。一般1mg/L 的氨氮需要消耗4.57mg/L 的溶解氧，也就是說2mg/L 的氨氮就能夠將水體中的溶解氧消耗完畢。因此，地表水環境標準要求，氨氮濃度低于2mg/L，本項目所屬河道氨氮濃度均高于2mg/L，不符合地表水排放標準，除北插江外的其他河道氨氮濃度高于8mg/L，屬于黑臭水體評價指標的典型特征。

圖2 本工程河道氨氮濃度檢測表

2.2 底泥等內源污染物的影響

底層的污泥是造成城市水體污染的主要來源之一，因此要想解決城市水體污染的問題，就必須加強底泥等內源物的處理，只有處理好這些問題才能夠從源頭上解決這種內源污染的問題，否則永遠是治標不治本，不能夠完成對河道治理的目標。

本工程所屬河道中城東水道、愛衛街水溝、大戲院水溝、南京水道、嶺腳村水溝五條河道因歷史遺留原因，既有河道已加蓋封閉多年，經當地走訪了解和調查，以上河道20年來作為排污渠使用，常年淤積堵塞。調閱地勘報告及現場調查，現狀明渠大部分為土溝，過水河段為淤泥質土，呈灰黑和黑色，流-軟塑狀飽和狀態，成分以淤泥為主，為污水浸泡、沖沉積形成，夾腐殖質及有機質，具腥臭味。經統計，如圖3所示，本項目所屬河道污泥平均厚度明渠段達0.86m，暗渠段為1.36m，底泥淤積產生厭氧反應是導致本工程中河道黑臭的一個重要因素。

圖3 本工程污泥厚度測量統計表

2.3 河道水體流動性差

河道本身就有著一定的自我調節能力，這種自我調節能夠減少一定的污染，環境越好的地方，其自我調節的能力他也就越強大，因此為了增強河道水體的自我調節能力，應當積極地對河道進行清理，防治死水區域的形成。經現場查勘，本項目所屬河道資源人為過度開發，大量圍墾占用河流兩岸灘地，河道部分段落已筑壩攔截，河道采用混凝土封底導致河道渠道化、硬質化等，因此存在著一定的問題，這些問題不僅對河道本身有很大的影響，往往也會影響到周邊的環境，形成一個惡性循環，因此在未來的發展過程中應當積極地轉變這種情況，只有這樣，河道水體才能夠變得越來越好。

3 黑臭水體治理技術

針對本項目所屬河道已經污染，大部分河水存在黑臭的現象，從技術的角度，在分析本項目所屬河道河水產生黑臭原因的基礎上，擬對河流采取河道沿線截污、河道底泥清淤、河道疏浚、水體循環與清水補給、河岸生態技術等措施，河流的黑臭現象將得到極大地抑制和消除，河流水質將得到改善。

3.1 控源截污

截污納管是黑臭水體整治最直接有效的工程措施，也能夠讓這項工程成為其他工程的一個重要的參考，因此，針對這項工程，應當用更多的污水處理系統進行更好的研究，只有這樣才能夠在未來的發展中有更多的參考和依據。對既有雨污合流至直排口，采取沿河岸或池塘就近設置截流井，確保晴天無污水外流，雨天通過溢流控制裝置排入河道，緩解城區雨水內澇問題。

截污管道的布設位置和施工方法根據現場的實際情況分別選擇，一是部分新建河道擋墻段和既有擋墻后無障礙物且空間寬敞段。本工程部分河段就選擇在新建擋墻背面同步明挖敷設污水管道，這一系統的最重要的一個方式就是能夠從源頭上降低對河流的污染，這種系統具有非常好的處理污水的效果，還能夠從根本上解決河道空間限制的問題，從根本上解決城市污染的問題，也能夠從源頭上解決河道污染的問題。其次，河道兩側為既有擋墻且建筑物、構筑物密集，空間極其受限，不具備在擋墻背面施工的明渠段落，本工程采用在河床上沿河邊敷設截污管道或管道包封的方式，施工方便，截污效果較好，可以有效收集沿岸直排口污水。三是既有河道為密閉式鋼筋混凝土暗渠且頂板上直排口密集，針對這種情況，本工程采用在河道暗渠頂板上設置承托結構，依靠托架支撐的方式布置管道，該種方式污水收集針對性強，克服了河道空間的限制。同時，還能夠根據每條河道的特點和差異性，檢查井采用一般檢查井、河道內承壓井、污水直排截流井、雨污合流截留溢流井等方式。真正做到因地制宜、因河施策。

3.2 內源治理

河道整治是個系統工程，需要多方的通力配合，尤其是政府和群眾的協作。為了提高居民環保意識，通過政府積極引導、職能部門牽頭督促、基層社區干部耐心指導、執法人員依法合規地督導、新聞媒體多種方式宣傳（正面宣傳、負面曝光）、沿線周邊居民和企業全員參與，通過這樣的方式來不斷地加強人們的水資源保護意識，提升人們自身的素質，最終就能夠改善這種習慣。最重要的是還要積極地動員居民自發地對水環境進行保護，減少對垃圾的排放，摒棄隨意傾倒生活污水的陋習，才能夠讓我國的水資源得到更好地保護與發展。

生物殘體及漂浮物清理是內源治理的一項重要措施，主要是河道沿線生長的植物、河道內水生植物隨著季節的更替產生落葉或者干枯腐爛等現象，這就要求做好季節性或者間歇性的清理工作，避免植物腐爛對水體產生影響，枯枝敗葉匯集堵塞造成水流緩慢，從而最終惡性循環，以免出現工程治理后維護不到位出現返黑返臭等問題。

底層的污泥清理也是內源治理工程措施的關鍵所在，一般對擬定整治的所有黑臭水體，都需要對懸浮于淤泥表層的污染底泥進行清除，尤其是被定性為重度的黑臭水體底泥污染物的清理，能夠在最短時間內降低黑臭水體的內源污染負荷，避免其他治理措施實施后，底泥污染物反復向水體釋放。針對該項措施，本工程對所屬河道涉及的明暗渠全斷面全范圍進行河道疏浚即底泥清理，并采取加藥消殺等方式對底泥無害化處理，疏浚長度達15.6km。

3.3 活水循環與清水補給

清水補給對城市水資源的發展是非常重要的，它能夠讓我國城市的居民使用到更為干凈清潔的水資源，這一點對我國城市居民生活質量的保證有著非常重要的作用。為了避免一些城市污水排入河流，避免城市污水對生態環境造成破壞，我們應當采用一定的污水凈化的過程，只有這樣才能夠保證對水資源的保護。

通過河道底泥清理、水面漂浮物的保潔以及截污納管等措施后，河道外來污染物總量極大減少，河道的承載力得以提升。基于改善水體質量的要求，還需采取水體置換、引水配套工程、水閘調蓄設施，使水河道內體流動起來，變“死水”為活水。通過既有河道、池塘、溝渠等蓄水引水，增強河水的自我調節能力，讓水資源得到更好的保障。本工程中城東水道將引清水渠干渠水體匯入河道，北河水道引豐門嶺水庫下游渠水等系列引水措施，同時在部分河道設置調節閘，通過干預河道水體流量恢復水體生態。

3.4 水質凈化與生態修復

多層次水生植物的運用。通過采取以上工程措施后，河水中存在的一系列的問題能夠得到明顯的改善，同時也有助于對水資源進行保護，更為充分地了解到目前水資源的狀況。上述工程措施不僅能夠解決水體富營養化的問題，還能夠在很大程度上解決水中生態的一系列問題，最終能夠更好地保護人們賴以生存的水資源，使富營養的水體變清，其中所存在的一系列的問題得到非常好的解決，也能夠為我國建設人與自然和諧相處的發展模式提供相應的基礎。

突破傳統水利“粗、平、直、硬”的形象，采用分級擋墻、草坡入水形式，打造親水平臺，實現分級防洪、逐級親水、人水和諧；技術工藝上，減少傳統的硬質漿砌堤岸，改用生態砌塊、賓格石籠、生態護坡、卵石鋪底等新型的生態堤岸，打造生態通道，實現生態修復。

海綿城市多種技術在本項目得以實施，具體措施有生態停車場、透水鋪裝、下沉式綠地、生物滯留設施、雨水濕地、調節塘、植草溝、滲管/渠、植被緩沖帶、人工土壤滲濾等。

以上措施的實施旨在凈化河道水質，同時通過雨水滲透改善地表水的存蓄功能，進一步增強河道水體流動性。

3.5 其他措施

根據河道環境的特點差異，所處位置不同，具體治理措施因地制宜，結合各個項目的各自特點，量體裁衣，制定適宜的治理措施。保留現狀植被、生態竹林、河道濕地，恢復生態多樣性。在維持河道行洪功能的同時，設置公園、慢行系統和運動場所，開發其休閑、親水功能，提升市民幸福感和獲得感。整治中，河道順應河勢，因河制宜，保留了河灘和彎道，恢復河道的天然形態，同時根據河道的寬度和地形、地勢，結合當地實際充分開發河灘的功能。

4 結語

黑臭水體治理對我國目前的發展而言是非常重要的，在對其進行治理的過程中，無法做到瞬間完成對污染的治理，因此為了能夠更好地解決這些問題，必須從問題發生的根源出發，并延長對整個污水處理的時間線，只有這樣才能夠讓污水處理達到預期的效果，通過長期的治理才能夠從根本上解決這些污水，我國才能夠有更好的發展。