斗門區(qū)黑臭水體治理項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案與分析

成銀

（上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司，上海市 200092）

0 引 言

隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，城市建成區(qū)快速擴(kuò)張，局部排水管網(wǎng)等基礎(chǔ)設(shè)施并未跟上建成區(qū)快速擴(kuò)張的步伐，導(dǎo)致城市河流污染日益嚴(yán)重，城市黑臭水體問題凸顯。截至目前，全國范圍內(nèi)已認(rèn)定黑臭水體數(shù)量為2100個(gè)[1]。早在2015年，國務(wù)院發(fā)布“水十條”中提出，到2020年，地級及以上城市建成區(qū)黑臭水體控制在10%以內(nèi)；直轄市、省會城市和計(jì)劃單列市建成區(qū)要于2017年底前基本消除黑臭水體[2]。

本文治理對象位于珠海市斗門區(qū)，為五福涌、新青正涌、雞咀涌，新青工業(yè)園排洪渠、合禾涌、白頭翁涌、咸坑河和沙龍涌等8條河涌。河涌沿線分布有養(yǎng)殖區(qū)、工業(yè)區(qū)及城市建成區(qū)，均有較為嚴(yán)重的水體黑臭現(xiàn)象。

通過整治，近期目標(biāo)為8條河涌基本消除黑臭；中期目標(biāo)為8條河涌水質(zhì)得到明顯改善；遠(yuǎn)期目標(biāo)為8個(gè)水體的水質(zhì)主要指標(biāo)底基本達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838—2002）Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)。

1 工程概況

1.1 河涌水質(zhì)及底泥現(xiàn)狀分析

工業(yè)園區(qū)內(nèi)四條河涌上游、白頭翁涌、咸坑河及合禾涌河水呈黑色、散發(fā)惡臭，河水水質(zhì)為劣Ⅴ類。該部分河道河面垃圾漂浮，水流流動(dòng)性差，水生植物稀少，幾乎喪失水體自凈功能。

圖1 整治范圍水系圖

通過對現(xiàn)狀河涌典型斷面水體取樣分析，檢測結(jié)果見表1。對比《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838—2002）Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)，水質(zhì)指標(biāo)均出現(xiàn)不同程度的超標(biāo)。超標(biāo)嚴(yán)重的指標(biāo)主要是化學(xué)需氧量（CODCr）、生化需氧量（BOD5）、氨氮（NH3-N）及總氮（TN），最高濃度分別高達(dá)地表水標(biāo)準(zhǔn)3.75、6.6、28、12和13倍。由此可見，水體中可生化污染物含量高，與生活污水、養(yǎng)殖廢水排入河道有較高的相關(guān)性。

經(jīng)調(diào)研，前期已經(jīng)對部分河涌進(jìn)行了清淤工作，但清淤量有限，對河道水體污染情況的改善并不明顯。該項(xiàng)目八條河涌除沙龍涌外，其余河涌中底泥均為深灰、灰黑色，呈飽和、流塑狀態(tài)，臭味明顯。對河涌淤泥取樣檢測，淤泥具體分布及性狀見表2。

表1 典型斷面水質(zhì)情況

表2 淤泥分布及檢測結(jié)果表

由以上表格可以看出，除沙龍涌淤泥量較少外，其余河涌都存在不同程度的淤積，并隨著水流方向，淤積厚度雖然不斷加深，但黑泥厚度卻逐漸變淺。其中，工業(yè)園區(qū)的底泥相對更為黑臭，黑泥深度更深。參照《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置園林綠化用泥質(zhì)》（CJ 248—2007）及《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置土壤改良用泥質(zhì)》（GB/T 24600—2009），五福涌、新青正涌、新青工業(yè)園排洪渠及雞咀涌部分河段底泥存在Ni或Cu總量超標(biāo)的現(xiàn)象。

1.2 周邊排水管網(wǎng)現(xiàn)狀分析

五福涌、新青正涌、新青工業(yè)園排洪渠及雞咀涌部分區(qū)域位于工業(yè)園區(qū)內(nèi)，工業(yè)園區(qū)內(nèi)有較為完善的雨污水管線。由于多種原因，部分現(xiàn)狀污水管道存在管道內(nèi)水位過高，排水不暢問題。部分河段已建截污管道也存在較為明顯的破損情況，截留污水再次溢流入河。

合禾涌整治范圍內(nèi)雨污水管網(wǎng)完善；但整治范圍外的河涌匯水范圍上游存在大面積的自然村落，未建設(shè)雨污水管網(wǎng)。咸坑河、白頭翁涌均尚無完善的雨污水管網(wǎng)系統(tǒng)。

1.3 防洪排澇現(xiàn)狀分析

該次治理8條河涌中，五福涌、新青正涌、雞咀涌、新青工業(yè)園排洪渠新青工業(yè)園排洪渠四條河涌出?？诰藿ú煌?guī)模的擋潮閘。在外江水位較高、頂托作用明顯時(shí)，片區(qū)現(xiàn)狀排澇能力不足。

合禾涌、雞咀涌及咸坑河部分河道均有加蓋現(xiàn)象，河道形成暗涵，河底淤積嚴(yán)重，岸坡不整，河內(nèi)雜草叢生。沙龍涌兩岸房屋密集，河道淤積嚴(yán)重；河道兩岸有非法占用、填塞河道的現(xiàn)象。

2 污染源及黑臭成因

2.1 污染源分析

河涌現(xiàn)狀主要是受到了點(diǎn)源污染、面源污染、固體廢棄物污染及內(nèi)源污染幾個(gè)方面的影響。

2.1.1 點(diǎn)源污染情況（沿岸排放口）

8條河涌沿岸排放口詳見表3。生活污水排入河涌主要分3種方式。第一，河涌兩岸民居通過小管徑PVC管直接排入河涌；第二，河岸居民區(qū)通過片區(qū)合流管道混合雨水排入河涌；第三，雨污水分流制區(qū)域存在混接錯(cuò)接導(dǎo)致雨水混入生活污水。此外，河涌沿岸農(nóng)業(yè)排放口及部分養(yǎng)殖業(yè)排放口。最后，部分排放口為工廠排污口。

表3 河涌排口統(tǒng)計(jì)表

2.1.2 面源污染情況

各河涌面源污染主要是上游的城鎮(zhèn)面源污染以及下游的農(nóng)業(yè)、養(yǎng)殖面源污染。城鎮(zhèn)面源負(fù)荷來源主要為：屋面建筑材料、建筑工地、路面垃圾和城市雨水口垃圾和污水、汽車產(chǎn)生的污染物、大氣干濕沉降等。根據(jù)8條河涌周圍情況，農(nóng)業(yè)面源污染主要是流域內(nèi)存在部分魚塘養(yǎng)殖和種植農(nóng)業(yè)污染。

2.1.3 固體廢棄物污染情況

各條河涌沿線有較為明顯的生活垃圾傾倒至岸坡及河道水體的現(xiàn)象。固體廢棄物的成分很復(fù)雜，包括生活垃圾、農(nóng)業(yè)及養(yǎng)殖業(yè)廢棄物、工業(yè)固體廢棄物、建筑垃圾、醫(yī)療垃圾等。

2.1.4 內(nèi)源污染狀況

前述8條河涌除沙龍涌外均有不同程度的底泥污染。污染物隨污水排入河涌中，部分沉積物是水體中氮、磷、碳、硫等生源要素的重要蓄積庫。在一定條件下，各種有機(jī)和無機(jī)污染物通過沉積物—水界面的物質(zhì)交換。內(nèi)源污染物的釋放對河道污染的影響不可忽視。

2.2 黑臭成因分析

當(dāng)河道所接納的污染負(fù)荷遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過自身凈化能力后，就會引起河道黑臭。河道黑臭是有機(jī)污染的一種極端現(xiàn)象，是由于水體缺氧有機(jī)物腐敗而造成的。從河涌的實(shí)際情況來看，引起河道黑臭的主要有以下原因：

目前污水管網(wǎng)工程建設(shè)尚未完善，大量未經(jīng)處理的工業(yè)廢水、生活污水、初期雨水、垃圾、畜禽糞便及農(nóng)田化肥直接排入河道，使河水溶解氧幾乎為零；河道窄淺，水體流動(dòng)性差，底泥淤積，感潮河段污水常年受潮流頂托，造成反復(fù)污染；部分河道的功能被異化為接納污水雨水的排水管道，缺乏相應(yīng)的污水處理措施；生態(tài)系統(tǒng)被破壞，導(dǎo)致沿河生態(tài)緩沖帶逐漸減少，自身凈化能力逐漸消失殆盡，加劇水質(zhì)惡化。此外，偷排、漏排查處力度及責(zé)罰力度需進(jìn)一步加強(qiáng)。

3 整治措施

城市黑臭水體的治理應(yīng)堅(jiān)持“因地制宜、綜合措施、技術(shù)集成、統(tǒng)籌管理、長效運(yùn)行”的基本原則，根據(jù)水體污染程度、污染原因和污染階段的不同，有針對性地選擇治理技術(shù)、制定治理措施[3]。參照住建部和環(huán)保部出臺的相關(guān)技術(shù)指南和政策，結(jié)合水體污染實(shí)際情況，本文主要采取截污控源、內(nèi)源污染控制、生態(tài)補(bǔ)水、河道整治工程、生態(tài)修復(fù)、濱水景觀等措施，從多方面多角度改善8條河涌水環(huán)境狀況。

3.1 控源截污

根據(jù)點(diǎn)源污染情況，針對不同污染源采取不同控源截污措施。

對于直排入河的污水管道，敷設(shè)截污管道接入市政管網(wǎng)。對于沿岸的雨污混流管道的截污控源有多種工程措施，較為典型的有兩種方案。方案一，在村內(nèi)全面鋪設(shè)污水支管實(shí)現(xiàn)片區(qū)雨污分流，但將面臨房屋拆遷困難、工程投資大、施工周期長等缺點(diǎn)。方案二，沿河涌鋪設(shè)截污管具有較好的施工條件，不需要大量房屋拆遷、施工難度較低等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，通過研究片區(qū)重點(diǎn)污染源分布情況，決定首先解決重點(diǎn)污染源截污問題。本文采用截污管與解決重點(diǎn)污染源相結(jié)合的方式。

圖2 截污管布置示意圖

針對農(nóng)業(yè)點(diǎn)源污染的特點(diǎn)，對農(nóng)業(yè)污染排放口采取源頭管控和生態(tài)消解相結(jié)合的措施。從源頭減少化肥農(nóng)業(yè)的無序投放，在入河排放口新建生態(tài)濕地消解污染物。此外，依法取締或拆除養(yǎng)殖點(diǎn)源污染和工業(yè)點(diǎn)源污染中的違規(guī)排放口。

3.2 內(nèi)源污染控制

根據(jù)河涌上游河道較窄，雜物較多，而下游河道較寬，水量較多的特點(diǎn)，該工程推薦清淤方案，在河涌上游寬度較窄的河段采用干塘清淤，在河涌下游寬度較寬的河段采用環(huán)保絞吸船清淤。

清淤中部分重金屬含量超標(biāo)的底泥，通過固化及改良達(dá)標(biāo)后再外運(yùn)處置。8條河涌底泥清淤及處理統(tǒng)計(jì)見表4。

表4 底泥處置統(tǒng)計(jì)表

3.3 生態(tài)補(bǔ)水

8條河涌中，五福涌、新青正涌、新青工業(yè)園排洪渠及雞咀涌上游水流流速慢，水動(dòng)力差，河涌水體污染嚴(yán)重，急需補(bǔ)水增強(qiáng)水動(dòng)力?？紤]本工程實(shí)施可行性及技術(shù)經(jīng)濟(jì)性，由于河涌下游水質(zhì)較好，通過循環(huán)補(bǔ)水，可以有效增強(qiáng)水動(dòng)力，改善水質(zhì)狀況。分別在五福涌、新青正涌及雞咀涌下游新建規(guī)模不等的三座補(bǔ)水泵站，根據(jù)河涌水位及實(shí)時(shí)監(jiān)測水質(zhì)情況調(diào)度，分別從各河涌中下游引水往上游補(bǔ)水。

3.4 生態(tài)修復(fù)

3.4.1 人工增氧系統(tǒng)設(shè)計(jì)

由表1可知，8條河涌溶氧量最高值為0.71mg/L，遠(yuǎn)低于地表水Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)，河道水質(zhì)出于缺氧狀態(tài)。因此需要對其進(jìn)行人工增氧。在河涌上游及中游局部采用穿孔管和曝氣軟管曝氣，并且在必要的位置增設(shè)推流曝氣機(jī)提高河涌的水動(dòng)力，避免出現(xiàn)死水區(qū)；同時(shí)為了提高河涌的景觀效果，在河涌內(nèi)沿線布置噴泉曝氣機(jī)。例如，在五福涌河道上游布置1套微孔曝氣系統(tǒng)，配制3臺羅茨鼓風(fēng)機(jī)（2用1備）；在新青正涌沿線共設(shè)置3臺推流曝氣機(jī)，4臺噴泉曝氣機(jī)。

3.4.2 水生植物凈化系統(tǒng)設(shè)計(jì)

為恢復(fù)和增強(qiáng)水生生態(tài)系統(tǒng)，在河涌構(gòu)建沉水植物系統(tǒng)。以新青正涌為例構(gòu)建過程如下。

（1）底泥預(yù)處理

種植沉水植物前，投放弱氧化劑和改性沸石顆粒對底泥強(qiáng)化處理，提高泥水分界面的氧化還原電位，抑制池底厭氧菌的繁殖，進(jìn)一步微生物強(qiáng)化處理，投加微液體菌劑，削減底泥污染物，微生物菌液主要是光合細(xì)菌、硝化細(xì)菌、EM菌和芽孢桿菌的復(fù)合菌。新青正涌底質(zhì)改良總面積為16 798 m2，底質(zhì)改良需挑選連續(xù)晴天進(jìn)行，避免暴雨。

（2）種植沉水植物

沉水植物以耐污的苦草和馬來眼子菜為主，苦草和馬來眼子菜種植比例為6：4，苦草種植面積為10 078.8 m2，馬來眼子菜種植面積為6 719.2m2。植物種植密度：20 叢 /m2，5 株 /叢，高度為 20～60 cm。

（3）微生物調(diào)控

投放面積為沉水植物種植面積，投放次數(shù)按3次計(jì)算：液體菌劑微生物投放規(guī)格20 g/m2，3次共計(jì)1 007.88 kg，固化顆粒微生物投放規(guī)格100 g/m2，3次共計(jì)5 039.4 kg。

3.5 河道整治

根據(jù)該次工程范圍內(nèi)的八條河涌的特點(diǎn)及其所具有的功能，該次設(shè)計(jì)岸坡整治的主要設(shè)計(jì)原則有：達(dá)到岸坡防護(hù)功能，同時(shí)滿足岸坡穩(wěn)定安全的要求；根據(jù)現(xiàn)狀河涌沿線的不同情況，選擇適宜的斷面型式；結(jié)合景觀設(shè)計(jì)，提高親水性，將河涌沿線打造成周邊居民休閑娛樂的好去處；結(jié)合“海綿城市”理念，盡量采用生態(tài)措施。因此，該次設(shè)計(jì)在部分雜亂無序及水利不達(dá)標(biāo)的河段新建生態(tài)石籠擋墻。

圖3 駁岸型式典型圖（單位：mm）

3.6 濱水景觀打造

為塑造水域空間的開放性、增強(qiáng)濱水景觀的可達(dá)性與親水性、打造交通活動(dòng)的連續(xù)性、彰顯濱水景觀的文化性。濱水景觀工程主要為：透水瀝青步道、運(yùn)動(dòng)休閑廣場、濱河濕地、親水平臺及棧道、景觀廊亭、構(gòu)建濱河綠道等。

4 設(shè)計(jì)要點(diǎn)討論

4.1 正本清源

城市黑臭水體產(chǎn)生之根源在于各種污染物無序、隨意排放至河道，污染物濃度遠(yuǎn)高于河道本身自凈能力，造成水體溶氧下降，使河道環(huán)境功能喪失。隨著城區(qū)的擴(kuò)張，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，必須從源頭出發(fā)，提高管網(wǎng)覆蓋率，雨污管道分流徹底，加強(qiáng)雨污水管道養(yǎng)護(hù)，從根源上杜絕污染物外溢至河道，方為治水的長治久安之策。

4.2 長效機(jī)制

本次工程中，民居污水隨意排放，養(yǎng)殖污水的不經(jīng)處理的任意排放現(xiàn)象均有出現(xiàn)，甚至部分工業(yè)污染的外溢都有出現(xiàn)。應(yīng)建立長效的監(jiān)察機(jī)制，提高對沿河各排放單位的監(jiān)督管理，從長久出發(fā)，杜絕污染物入河。

4.3 智慧水務(wù)

智慧水務(wù)是指將傳統(tǒng)水務(wù)與現(xiàn)代信息化技術(shù)進(jìn)行深度融合，具有兩方面特征：一是水務(wù)感知的智慧，充分利用現(xiàn)代傳感器技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對自然界水體的全面準(zhǔn)確實(shí)時(shí)監(jiān)測，形成強(qiáng)大的水利物聯(lián)網(wǎng)；二是水務(wù)業(yè)務(wù)的智慧，充分利用云計(jì)算等技術(shù)，對傳統(tǒng)水務(wù)的全領(lǐng)域進(jìn)行智能化管理，提高水利水務(wù)建設(shè)和管理水平。

5 結(jié) 語

（1）針對斗門區(qū)8條河涌黑臭水體問題，分析歸納了點(diǎn)源、面源、內(nèi)源及固體廢棄物污染狀況，找出水體黑臭成因。

（2）根據(jù)8條河涌不同污染現(xiàn)狀及周邊管網(wǎng)條件，采取截污控源、內(nèi)源污染控制、生態(tài)補(bǔ)水、河道整治工程、生態(tài)修復(fù)、濱水景觀多項(xiàng)措施，通過減少污染物排放、削減內(nèi)源污染物、增加水動(dòng)力及構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)的綜合治理方案，重新恢復(fù)和打造8條河道的生態(tài)及景觀功能。

（3）通過構(gòu)建智慧水務(wù)系統(tǒng)，從長效機(jī)制入手，保障8條河涌遠(yuǎn)期目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。