北方河網地區城市黑臭水體治理經驗
——以菏澤市城區為例

張 楓，張文君，楊 通

(長江勘測規劃設計研究有限責任公司，湖北 武漢 430010)

0 引 言

城區河道多屬于雨源型河流，其水源補給來自于本區域降雨，有雨則產流，無雨則基本斷流，且以小河溝居多。在區域經濟和社會高速發展的背景下，城區河道承擔了過重的污染負荷，呈現出明顯的“微容量、重負荷”特征，往往面臨水質惡化、斷流甚至生態退化的多重威脅。據調查，中國80%以上的城市河道受到不同程度的污染[1-2]。

城區雨源型河流因流域面積小、匯流時間短，汛期洪水陡漲陡落，旱季水量極少，甚至河床干涸，導致調蓄能力差、環境容量小、自凈能力低，使其修復過程與普通河流相比難度更大[3-4]。國內外許多城市嘗試過很多方法，如：深圳坪山河采用原位水質凈化處理系統，在河道中間的天然灣畔構建具備沉砂、二級生化和沉淀以及深度凈化等功能的河灣水質凈化工程，雨季時優先保證河道行洪安全，旱季時通過河灣水質凈化工程對河水進行深度凈化處理[1]。哈爾濱市何家溝以再生水和雨水為替代水源靈活補水，同時進行生態修復、河道疏浚、水體復氧等措施，達到改善水體生境、強化水體生態自凈功能[5-6]的目的。韓國清溪川通過實施河道拓寬、雨污分流，保證水質；旱季引漢江水補水，使其長年不斷流；同時進行多樣化的綠化和景觀設計，使清溪川成為首爾市中心的一個休憩地點，成為首爾一張靚麗的城市旅游名片[7]。

本文以菏澤市城區黑臭水體治理為例，通過分析城區水系存在的問題及成因，遵循“源頭減排、過程控制、末端治理”的全過程治理思路，制定“控源截污、內源治理、生態修復、活水保質”系統措施體系，以期為北方平原河網地區黑臭水體治理提供參考。

1 項目背景

菏澤市地處地勢低平的黃河沖擊平原，歷史上為防范黃河洪水威脅，建成圓形的外護堤河和方形的護城河，形成 “天圓地方”的城市格局和“外圓內方”的水系風貌。為解決城市內澇問題，城區內建設有趙王河、洙水河、環城河、外護堤河和經四溝等5條一級河流及多條雨水邊溝。隨著城鎮化的快速推進，菏澤城市水污染問題日益凸顯，嚴重影響著城市形象和人民群眾的生活品質。菏澤市于2018年10月24日通過由住建部組織的黑臭水體治理示范城市競爭性評審，確定為第一批黑臭水體治理示范城市。菏澤市城市黑臭水體治理示范城市申報11 條黑臭水體，黑臭河道總長度32.15 km，黑臭湖面總面積1.54 km2。菏澤市城區黑臭水體基本情況及分布詳見表1和圖1。

表1 菏澤市黑臭水體基本情況

圖1 菏澤市城區水系及黑臭水體分布Fig.1 Distribution map of water system and black odorous water bodies in Heze

2 現狀問題

2.1 排水體系不完善

目前菏澤市城區現有排水管網約1 206 km，已經達到一定程度覆蓋率，但存在主干管比較完整、支管殘缺不全、管網混接錯接情況嚴重、管網功能性和結構性缺陷問題嚴重，導致污水實際收集效能遠低于表觀數據，同時也大大降低了污水處理設施的實際減負效果[8]。據管網摸排統計，11條黑臭水體沿線存在分流制污水直排口160個、分流制混錯接排口61個、沿河居民排口95個，導致大量污水直排入河，污水直排口分布詳見表2。

表2 菏澤市黑臭水體沿河污水排口統計

2.2 水體流動性差

菏澤城區地勢平坦，水體流動遲緩甚至滯流，水動力條件極差，局部水域易產生污染累積，同時導致淤積問題嚴重，是水體內源污染的來源[8]。取樣分析結果表明：城區11處黑臭水體污染底泥平均厚度為0.43～1.14 m，最大污染層厚度達2.09 m。底泥污染釋放是水質惡化的重要原因之一。

2.3 生態水量不足

菏澤市城區水系大多為雨源性河流，徑流主要來源于本區域降雨，缺乏天然水源補給，形成了有雨即有流量、無雨則基本斷流的現象。由于缺少天然徑流，生態補水量不足，水環境容量非常有限，水環境質量對污染物排放量比較敏感，極易因排污形成黑臭的問題，治理過程復雜；加之區域地勢平坦、水體流動性差、水動力不足，水體自凈能力較差，可消納污染物的能力進一步減少，容易出現反復黑臭。

2.4 管理體制有待完善

企業排污、排水許可證管理制度尚不完善，缺乏長效監測、監管機制和大數據平臺，管理方式落后不健全，缺少專業化運營維護管理團隊。

3 治理方案

根據2015年8月住建部、環保部聯合印發的《城市黑臭水體整治工作指南》要求，城市黑臭水體治理應按照“控源截污、內源治理，活水循環、清水補給，水質凈化、生態修復”的基本技術路線具體實施[9]。本文從控源截污、內源治理、生態修復、活水保質4方面進行系統治理。

3.1 控源截污

菏澤市城區原排水系統均為雨污合流制，近年來，部分區域實施雨污分流制改造，但老城區大部分區域仍為合流制。根據菏澤市經濟發展實際情況，采用截流式合流制和雨污分流制兼容的排水體制，以污染物削減量作為考核目標，不過分強求短期內完全雨污分流。

“黑臭在水里，根源在岸上，關鍵在排口，核心在管網”，通過對菏澤市城區1 206 km雨污水管網進行全面排查，并對沿河排口進行系統溯源、分類梳理，采取“源頭減排、過程阻斷、末端治理”的治理思路，以排口為出發點，系統布置控源截污措施體系。

(1) 補齊污水處理設施短板，消除空白區。補齊城中村、老城區管網污水收集處理設施短板，消除生活污水收集處理設施空白區，實現污水管網全覆蓋、全收集、全處理。新建生活污水處理廠(站)2座，總處理規模6 000 m3/d，完善配套污水管網700 m。

(2) 對各類排水單元里建筑單體內部改造，實現源頭分流。通過對菏澤市城區各排水單元雨污分流情況的調研，對小區進行分類，對具有改造條件的老舊小區進行雨污分流管網改造及小區LID(低影響開發)改造，實現源頭雨污分流、削減源頭面源污染。本工程共改造老舊小區59座。

(3) 混錯接改造，實現清污分流。通過全面排查市政道路排水管網布置及雨污混接情況，將混接在雨水管道中的污水改接到污水管道中、混接在污水管道中的雨水改接到雨水管道中，實現雨水、污水“各行其道”和“清污分流”。通過實施混錯接改造，徹底根除雨水口旱天直排污水現象，真正實現分流制排水體制。

(4) 管網清淤修復，降低系統運行水位。管道沉積物是構成雨水排水口污染排放、合流排水口溢流污染最主要的組成部分，中國CJJ 68-2016《城鎮排水管渠與泵站運行、維護及安全技術規程》規定：管道允許積泥深度不得大于管徑的1/5。實施管網清淤是削減雨水排口、合流排口溢流污染的重要措施，也是污水系統檢測、治理、修復的前提，此外，管網清淤還可以改善污水輸送水力條件。通過CCTV(管道閉路電視)管網探測查明管網淤堵情況，優先對3級及以上功能性缺陷管段進行清淤，總清淤長度約370.5 km。

此外，通過CCTV管網探測查明主要問題管段的破損、坍塌、滲漏情況。針對排水管道和檢查井破損、斷裂、脫節等結構性缺陷，采取工程措施進行治理，封堵地下水等外水入滲和污水外滲“通道”，降低污水系統運行水位。

(5) 新建調蓄設施，控制溢流污染。菏澤市城區目前采用的是截流式合流排水體制，在完全實現分流制改造之前，合流制排水體制仍然存在。截流式合流制排水體制存在的雨季溢流污染問題，是導致水環境惡化、城市黑臭水體形成的重要原因之一。新建2座CSO(雨污混合溢流污水)調蓄池、總規模15 000 m3，有效控制合流區域雨天溢流污染。

(6) 灰綠結合，削減初期雨水污染。針對初期雨水污染物濃度較高產生的徑流面源污染問題，通過布置水力旋流沉沙設施，結合生態修復工程建設的濱水海綿設施及生態浮島，灰色設施和綠色設施結合，有效攔截初期雨水入河污染物，削減初期雨水污染。

3.2 內源治理

清淤工程是解決內源污染、控制水體污染及富營養化的一項重要措施。通過清除污染底泥，清除沉積物中所含污染物，減少沉積物中污染物向水體的釋放，改善基底的污染程度，增加水體自凈能力，并為水生植物的重建提供適宜的底質條件。

城區水系清淤存在施工作業面窄、環保要求高等難點。根據各水體特點，采用環保絞吸船+管道運輸+土工管袋脫水、環保絞吸船+管道運輸+帶式壓濾機脫水、分段圍堰排水+水力沖挖機組+罐車輸送等環保清淤方式，可實現清淤過程的全封閉處理，保證施工過程無污染。脫水后底泥優先用于坑塘復耕回填，不能滿足復耕條件的采用焚燒方式處理。

3.3 生態修復

在控源截污和內源治理工程實施的基礎上，以保護和修復水生態系統為核心，從河(湖)岸帶、濱水帶、河道(湖體)3個層面，提出濱水生態修復工程體系，建設內容包括生態護岸工程、生態凈化工程和濱水海綿設施工程。

3.3.1 生態護岸工程

針對菏澤城區河道形態基本固定、兩側用地受限的特點，綜合考慮用地條件、地質情況、工程造價、周邊環境以及居民需求，優化傳統護岸形式，因地制宜地采用格賓石籠擋墻+水生植物生長平臺護岸、雷諾護墊護坡+混凝土凈化槽護岸、階梯式松木樁護岸、半干砌石擋墻護岸等多種生態護岸形式，在保障水安全、改善水環境的基礎上提升河道生態和景觀功能，如圖2所示。

圖2 生態護岸典型斷面(尺寸單位：mm)Fig.2 Typical sections of ecological revetment

3.3.2 濱水海綿設施工程

傳統藍綠線由不同的職能管理部門分管，藍線以內歸水利部門管理，藍線至綠線歸園林部門管理，因而兩道線之間缺乏聯系和互動，藍綠割裂，導致濱水生態空間活力喪失、生態岸線缺失、岸線親水性差等問題[5]。本工程打破傳統藍綠線之間限制，將河道藍線與道路綠線有機結合，充分落實海綿城市、韌性城市的理念，統籌考慮布設濱水緩沖帶、透水步道等海綿設施，打造藍綠交織的濱水海綿帶，在不影響道路綠化功能的基礎上，有效削減入河徑流面源污染。

3.3.3 生態凈化工程

通過布設曝氣增氧設施提升水體溶解氧水平，加大水體流動性；通過布置生態浮島，為水體微生物提供良好的附著空間，有效改善水生態系統，配合水生植物、微生物快速構建完整的生態系統，人工搭建食物鏈，提高水體自凈能力，并改善現狀水生態系統結構性缺失的問題。

3.4 活水保質

保證河道內生態基流和流動性是提升北方雨源型河道水環境容量及自凈能力的主要措施，目前菏澤市城區河道主要外源補水水源為黃河水，年生態補水量約260萬m3，隨著黃河流域水資源重新分配，利用黃河水對城區河道進行生態補水的保證率不斷降低，尋求非傳統補水水源勢在必行。在高效利用黃河水資源的基礎上，充分利用污水處理設施處理達標后中水為城區水系補水，增加河道生態基流，加快水體交換，改善河網水系的水動力條件，提升水環境容量和水體自凈能力。

(1) 第三污水處理廠中水回用。第三污水處理廠設計規模為8萬t/d，設計出水水質標準為GB 18918-2002《城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級A標準，滿足河道類景觀用水水質標準。新建一條中水回用管道，長度約5 km，將第三污水處理廠達標排放尾水增壓輸送至小黑河上游，為小黑河、外護堤河及環城河補充生態水量。由于該區域地勢平坦，水體自流流速較緩，分別在泰山路、貴陽路小學和渭河路設置3處補水點，分段補水，增加水動力；并新建2座節制閘，控制水流流向，保證中水可有效補給城區河道。

(2) 新建污水處理設施中水回用。新建2座污水處理廠(站)，總規模6 000 t/d，設計出水水質標準為準Ⅳ類，滿足景觀用水水質標準，處理達標后尾水為雙月湖、青年湖生態補水。

3.5 體制機制建設

黑臭水體治理不應是“一陣風”，必須走向常態化，要建立起長效管理的“全生命周期機制”，治理前、中、后均實施監測，完工后需要進行長期動態監測，并建立長效保護機制[10]。建立或委托專業化的城市水體養護單位，負責城市黑臭水體整治后的日常養護；制定城市水體黑臭有關指標監測與評估方案，將城市水體水質監測納入地方有關主管部門的監督性監測范圍，或委托有相關資質的第三方監測機構進行監測與評價。

黑臭水體治理具有多專業復合性的特點，規劃、水利、環保等部門的協調配合是實現治理目標的關鍵。

4 治理效果

通過實施控源截污、內源治理、生態修復、活水保質4項工程，并加強長效管理，菏澤城區河湖水質有明顯改善，11條黑臭水體實現消除黑臭水質目標，2021年9月菏澤市城區水質檢測結果如表3所示。同時，恢復了河道生態和景觀功能，取得較好的河道建設效果，實現了“水清岸綠、魚翔淺底”的最終治理目標。

表3 2021年9月菏澤市城區水質監測數據

5 結 論

北方平原河網地區城市黑臭水體由于其生態補水量少、水動力條件差的特點，水環境容量非常有限，對污染物排放敏感，治理難度大。以菏澤市城區黑臭水體治理為例，堅持流域統籌、系統治理、標本兼治的原則，遵循控源截污、內源治理、生態修復、活水保質多措并舉的治理思路，提出了系統治理措施體系，為北方平原河網地區黑臭水體治理提供參考。

(1) 貫徹系統化治理。黑臭水體治理是一項系統性、綜合性工程，堅持流域統籌、系統治理、標本兼治的原則，囊括上下游、左右岸、干支流、水域陸域，堅持工程治理與長效管理協同推進，制定有針對性的系統方案。

(2) 控源截污是前提。雨源型河道水環境容量非常有限，采取源頭至末端的全過程污染源治理措施體系，嚴格控制入河污染物。

(3) 活水保質是重點。探索多重補水途徑是缺水地區黑臭水體治理的重點，充分利用中水、雨水等再生水資源，形成穩定有效的清水補給，恢復河道生態基流，輔以底泥疏浚和生態修復，有效為城區水系補水，提高水體自凈能力。

(4) 監管為保障。加強監督與管理，完善長效保護機制，以保障治理水體的“長治久清”，最終實現水清岸綠、魚翔淺底的治理目標。