城市河涌黑臭水體綜合治理技術方案探析

顧興余

（中電建生態環境集團有限公司，廣東 深圳 518100）

引言

近年來，為貫徹落實《水污染防治行動計劃》，城市黑臭水體整治已經成為地方各級人民政府改善城市人居環境工作的重要內容，由于城市水體黑臭成因復雜、影響因素多，整治任務十分艱巨。鑒此，結合城市黑臭水體的普遍現狀和項目實踐經驗，提出城市黑臭水體綜合治理技術方案，供業界參考借鑒。

1 棠下涌流域治理前現狀及問題梳理

1.1 棠下涌流域概況

棠下涌位于天河區科韻路東側，北起廣園東路，南至珠江，規劃長度約3.9 km。棠下涌流域范圍北起匯景新城，南至珠江，西起五山農科院，東至氮肥新村車陂北路，包括匯景新城、華景新城、棠下村等。流域面積約10.47 km2。

棠下涌坡降較緩，平均坡度0.12%。棠下涌科韻路以南段明涌屬于感潮河段。在枯水季節，棠下涌水深約10 cm。

1.2 棠下涌流域污染現狀

根據排水中心和環保局提供的數據，2010 年至今，棠下涌水質長期處于劣Ⅴ類。

1.3 棠下涌截污系統現狀

污水管建設現狀：棠下涌截污管根據其污水流向可分為四段。

荷光路至廣深鐵路石牌機務段（廣園路北側）：本區域的污染源主要來自匯景新城。目前，廣園路北側已建d800 污水管，總長度約1 641 m，污水往東接入科韻路D1000 污水干管，總納污面積約231.0 ha。

荷光路至廣深鐵路石牌機務段（河涌南側）：本區域的污染源主要來自華景新城。目前，棠下涌廣深鐵路石牌機務段已建截污堰和河涌南側D800 污水管，總長度約1 000 m，污水往東接入科韻路D1000 污水干管，總納污面積約182.90 ha。

科韻路至荷光路段（河涌西側）：本區域的污染源主要來自上社村。目前，荷光路以及河涌西側的現狀路已敷設DN300～DN500 污水管，總長度約380 m，污水往東接入科韻路D1000 污水干管，總納污面積約56.80 ha。

科韻路至中山大道段：本區域的污水主要來自河涌周邊的工業區及棠下村。目前，河涌兩岸均敷設了污水管，東側管徑為D1 000～D1 200，西側采用BXH=2.5 m×0.5 m 渠箱進行截污，總長度約1.5 km，污水往北接入科韻路DN1650 污水管，總納污面積約51.30 ha。

中山大道至黃埔大道段：本區域的污水主要來自河涌周邊的工業區及商住區。目前，河涌兩岸均敷設了污水管，管徑DN400～DN600，總長度約1.5 km，污水往南接入黃埔大道D1350 污水管，總納污面積約41.03 ha。

黃埔大道至臨江大道段：本區域的污水主要來自河涌周邊的工業區及員村。目前，河涌兩岸均敷設了污水管，管徑DN500，總長度約1.6 km，污水往南接入臨江大道DN1500 污水管，總納污面積約74.09 ha。

1.4 棠下涌補水現狀概況

棠下涌目前沒有進行補水工程。枯水期，河涌基本呈露底狀態。

1.5 棠下涌治理前問題梳理匯總

1）旱季仍然存在污水直排河涌。

2）支涌截污不徹底。

3）城中村內截污管網系統尚未建設，村內錯接漏接情況嚴重，導致新增污水口較多。

4）雨季存在溢流污染。

5）河涌上游沒有水庫，天然徑流量小，枯水季節出現露底，水動力差。

2 棠下涌黑臭水體綜合治理技術措施

2.1 治理目標

按照《廣州市實施南粵水更清行動計劃工作方案》[1]、《廣州市水更清建設方案》[2]、《廣州市水更清51 條河涌“河長”考核辦法》要求，到2020 年，基本消除劣Ⅴ類水體。

2.2 綜合治理技術方案

2.2.1 工程措施

截：在現有污水管網的基礎上，一方面繼續向上延伸，實施城區排水改造和支涌截污，確保污水實現全部收集進入污水處理廠。

蓄：根據流域用地情況及水質情況，新建初雨調蓄設施，削減雨季溢流污染和面源污染。

凈：利用強化措施，對河涌進行凈化。有用地條件的地方設置生態濕地，通過植物吸收污染物，無用地條件時，根據河涌水文條件考慮在適當的位置設置就地處理凈化措施。

補：通過調水補水，增強水體流動，提高水體復氧能力和自凈能力。

清：河涌完成截污后，對其進行清淤，消除內源污染。棠下涌屬于城區河道，清淤主要采用挖泥船、挖掘機，暗渠段采用人工清淤方式清理。棠下涌流域清淤疏浚的淤泥處置方案與車陂涌流域淤泥處置方案相同，運往峨眉沙島處置。

2.2.2 管理手段

同時，提出以“控、管”的非工程措施，來配合上述工程措施一起實施。

控：控源優先，做好流域點源、面源污染源的控制工作。防止禽畜養殖污染，制定方案，限時依法關閉或搬遷禁養區內畜禽養殖場和養殖專業戶。對于無證照或證照不齊的小作坊、小工廠，各級政府要執行專門的治理計劃，進行關停治理。

管：長效監管，做好維護管理工作。落實設施管理責任，保障設施管養到位。由政府負責，污水廠配合，落實水務設施管理構架，保障設施建成后，管養及時跟上，避免出現設施管理空白期，防止污染反彈。

3 棠下涌水質提升技術措施

在控源截污完成外源污染物處理的基礎上，通過多項措施，建設河流生態廊道，提升水質，實現長久治理目標。

3.1 技術選擇

采用環保技術包括：耕水助流技術、底泥污染物鎖定技術、污染源預處理技術、過飽和氧生態修復設備。

以上技術原理均以向河道內曝氣、增加微生物總量、改善水力條件為基礎，進行水質綜合提升，各項技術介紹如下：

3.1.1 耕水助流技術

同時通過耕水機的推力將表層水源源不斷向四周擴散，形成平衡和穩定的水體。在推動水體流動的同時，充分擴散投放的有益菌與復合酶的混合制劑，均勻快速地擴散到整個水域當中，避免產生局部生物過量的現象，提高有益菌的處理效率。

3.1.2 底泥污染物鎖定技術

本案通過向底泥投加污染物鎖定制劑（沸石分子篩、炭黑比例為95∶5），達到對底泥進行低耗高效原位處理的目的。配合復合酶有益菌修復技術與微孔曝氣技術，實現河道底泥的鎖定、充氧（形成耗氧區）、降解（微生物降解）最終轉化為正常河道的底泥。

底泥污染物鎖定劑由沸石分子篩、炭黑比例為95∶5 組成，具有高吸附性與高吸附容量，具有獨特的吸附、篩分、交換陰陽離子以及催化性能，同時為微生物附著繁衍提供了場所。它能吸收水中氮磷、有機物和重金屬離子，增加上覆水體溶氧量，能有效地抑制河道底泥釋放污染物。

3.1.3 污染源預處理技術

將排污口附近水域用生物濾料隔離帶分割成兩塊區域，處于生物濾料隔離帶內的水域由于直接處于污水排放區，隔離帶內通入過飽和氧生態修復設備出水，并且于排污口周邊堆疊一圈多孔土質濾材袋，通過多孔土質濾材袋內的多種硝化菌群對污染水體中的有機物進行吸收降解，使得污水排放口水體污染物濃度達到可控范圍內[3]。

3.1.4 過飽和氧生態修復設備

功能一：水體復氧，修復和增強水體生態自凈功能。水體出現“黑臭”現象及水體生態自凈功能消退的主要原因是由于進入水體中污染物的量超出水體生態自凈功能的消耗量而逐漸富集導致，造成此結果的原因是因為完成生態自凈功能所必須的溶解氧被消耗殆盡，無法完成水體中污染物的降解、轉化及轉移，從而導致水體水質不斷惡化。該設備的主要功能是完成對水體的復氧，采用“高效氧轉換利用技術”，提高了空氣中氧化的轉換及利用率，可以在較短的時間內完成水體的復氧，為水體中微生物的生長營造條件，激活和加速水體中微生物的新陳代謝功能，數百、數萬倍放大微生物的量，增加水體中微生物降解、轉化、轉移污染物的能力，使水體自然的凈化能力得到大大加強，切斷惡性循環。

功能二：循環造流，保持水體生態健康。水體表面吸收的氧因水體相對靜止無法輸送到水體底部，而水體中的污染物主要集中在水體底部，造成水體底部的大部分污染物因缺氧無法完成降解、轉化及轉移而不斷富集；同時水體中的污染物與微生物接觸的頻率和傳質機率因水體相對靜止變小，水體中污染物被微生物捕捉、吸收、降解、轉化機率變小，造成水體生態自凈功能減弱。

該設備的又一功能是“循環造流”，將水體從取水點泵入設備中進行強制溶氧，完成溶氧后的富氧水通過管道輸送至水體的不同區域，使水體形成“微循環流”，增加水體中微生物、水生植物、污染物的接觸頻率，加速水體中氧的傳質，提高水體中污染物的降解、轉化、轉移速率，使水體常年處于“活水”狀態，保持水體生態自凈功能和水環境生態系統的健康，使水體長期處于潔凈狀態。

3.2 布置原則

1）處理設施宜布置在源頭、支流交匯處，從源頭上凈化污染源。

2）在河道內設施原位處理設施有布置在水面平直、開闊段。3）在河道內設施原位處理設施應不影響河道行洪。4）使用微生物制劑必須保證環境生態安全，不留隱患。

5）合理利用河道水體內的原有水工設施，減少土建工作量。

6）就近利用動力電源，減少投資。

3.3 工程方案

3.3.1 耕水助流技術

水流速度緩慢，是現在城市河道一大特征，甚至由于城市不合理規劃和人為地亂填亂封，導致部分河道成斷頭河，以至于河道流動性下降，水體自凈能力低下。針對城市河道這一特性，對部分問題河道采用耕水助流技術，即用超節能的耕水驅動方式將底層水縱向提升，橫向利用陽光、風能、空氣，形成特定的流態，使表層水與底層水形成循環和不斷置換。技術設備配置見表1。

表1 耕水助流技術設備配置表

3.3.2 底泥污染物鎖定技術

本案通過向底泥投加污染物鎖定制劑（沸石分子篩、炭黑比例為95∶5），達到對底泥進行低耗高效原位處理的目的。

3.3.3 污染源預處理技術

在排污口處設置污染物預處理設備，減少排污口出水對河道水質的影響。污染物預處理設備配置如表2 所示。

表2 污染物預處理設備配置表

3.3.4 過飽和氧生態修復設備

過飽和氧生態修復設備是一種運用水體復氧、循環造流等物理和流體學集成的水體生態修復及水體污染治理設備。設置配置見表3。

過飽和氧生態修復設備主要由設備主體、曝氣風機、造流泵、高效氧轉換器、曝氣裝置、電控裝置及配套管道系統組成；具有快速修復水體生態自凈功能、增強水體生態自凈功能、保持水體生態系統健康等作用。