城市黑臭水體成因分析及綜合整治工程設(shè)計(jì)
——以五福涌為例

黃小龍

（珠海市斗門區(qū)水資源和水質(zhì)監(jiān)測(cè)中心，廣東 珠海 519000）

城市黑臭水體，是指城市水體受到外來污染輸入，水體不斷惡化，水體顏色或氣味讓人產(chǎn)生不適的污染水體的統(tǒng)稱[1]。黑臭水體的形成主要是經(jīng)過一系列非常復(fù)雜的生物反應(yīng)，通常水體表現(xiàn)為有機(jī)負(fù)荷高，透明度差，溶解氧缺氧。通過分析發(fā)現(xiàn)，主要與外來污染物輸入、底泥厚度及水動(dòng)力條件等因素密切相關(guān)[2]。當(dāng)前，整治黑臭水體是國(guó)家“十三五”期間水污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)的重點(diǎn)任務(wù)之一，目標(biāo)是力爭(zhēng)在2020年前后，地級(jí)及以上城市的黑臭水體比例控制在10%以內(nèi)，到2030年城市總體消除黑臭水體[3]。主要是因?yàn)楹诔羲w不僅給人們?cè)斐筛泄俨贿m，還會(huì)導(dǎo)致水體喪失原有的生態(tài)景觀功能，而且其散發(fā)的氣味也會(huì)嚴(yán)重影響周邊居民的正常生活[4]。因此，隨著國(guó)家水生態(tài)文明建設(shè)的深入，消除城市黑臭水體仍然是亟待解決的問題之一[5]。

本文以廣東省珠海市斗門區(qū)五福涌為例，通過分析五福涌黑臭水體的形成原因，提出了以“外源控制、內(nèi)源削減、水質(zhì)改善”為指導(dǎo)，并在實(shí)施了“控源截污工程、內(nèi)源污染控制工程、垃圾清運(yùn)工程”等措施后，經(jīng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)表明，五福涌水質(zhì)指標(biāo)整體符合無黑臭標(biāo)準(zhǔn)?；诖耍ㄟ^對(duì)五福涌黑臭水體的綜合整治，消除了水體黑臭，并逐步提升了水體水質(zhì)，從而為類似黑臭水體綜合工程整治提供一定參考。

1 工程概況

珠海市位于珠江三角洲西南部沿海、珠江口西岸，珠海市斗門區(qū)位于珠江三角洲西南端，五福涌位于井岸鎮(zhèn)五福村，全長(zhǎng)3 850 m，起點(diǎn)為山水向日豪庭，下游經(jīng)五福水閘流入雞啼門水道，沿線穿越珠峰大道，終點(diǎn)為華發(fā)又一城段大橋。本工程整治范圍3 350 m，平均水深約為1.5 m，河涌水體容積約為38.44萬m3。五福涌黑臭水體整治工程包括控源截污工程（新建截污管道2 855 m，新建一體化污水處理設(shè)施1座）、內(nèi)源污染控制工程（清淤總長(zhǎng)3 850 m，清淤總量60 152.63 m3）、垃圾清運(yùn)工程等。通過五福涌水環(huán)境治理工程，可減少五福涌的入河污染物282.25 t/a（COD計(jì)），治理后污染物入河量小于五福涌自身水體的納污能力，河涌水質(zhì)得到明顯提升，實(shí)現(xiàn)了消除水體黑臭的工程目標(biāo)[6]。

2 污染現(xiàn)狀及成因

2.1 污染現(xiàn)狀

2.1.1 水質(zhì)現(xiàn)狀

以《城市黑臭水體整治工作指南》中黑臭水體評(píng)價(jià)體系為依據(jù)，五福涌現(xiàn)狀水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果詳見表1，氨氮、溶解氧、氧化還原電位、透明度等4項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到輕度黑臭，其中2個(gè)檢測(cè)點(diǎn)的氨氮及溶解氧達(dá)到重度黑臭。因此，五福涌現(xiàn)狀水體為黑臭水體，需進(jìn)行綜合整治。

表1 五福涌地表水監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表

2.1.2 底泥現(xiàn)狀

五福涌河涌中底泥厚度檢測(cè)數(shù)據(jù)詳見表2，均為深灰、灰黑色，呈飽和、流塑狀態(tài)，臭味明顯。根據(jù)淤泥狀態(tài)，上游主要為黑泥，泥深約為1.3～1.8 m；中游河道淤泥夾雜部分黑泥，泥深約為1.4～1.6 m；下游無黑泥，泥深約為1.6～3 m。同時(shí)，根據(jù)重金屬、營(yíng)養(yǎng)元素等監(jiān)測(cè)結(jié)果，并參照《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置 園林綠化用泥質(zhì)》（CJ 248－2007）和《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置 土壤改良用泥》（GB/T 24600－2009）標(biāo)準(zhǔn)，五福涌部分河段無重金屬超標(biāo)，但存在著有機(jī)質(zhì)含量超標(biāo)。

表2 五福涌底泥厚度檢測(cè)數(shù)據(jù)表

2.1.3 排口現(xiàn)狀

五福涌現(xiàn)狀共有63個(gè)排放口，包括49個(gè)污水排口，14個(gè)農(nóng)業(yè)污水排口。排水基本就近排放入河涌，主要采用入戶接PVC管直接排入河涌的形式。排污口大小為DN100～DN800或1 200×1 200～5 100×1 400。排放的生活污水中包括居民生活中廁所排放的污水，洗浴、洗衣服和廚房污水等。

2.2 成因分析

五福涌污染的主要原因是沿線某些區(qū)域內(nèi)的污水未得到有效控制，就直接排入五福涌，同時(shí)，大氣顆粒污染物、各類垃圾、畜禽糞便、農(nóng)田化肥等污染物經(jīng)過初期雨水沖刷進(jìn)河，且底泥釋放的污染物總合更加劇了水體惡化，最終出現(xiàn)黑臭現(xiàn)象。

經(jīng)分析計(jì)算詳見表3，五福涌入河的污染物總量（以COD計(jì)）約為476.01 t/a，水環(huán)境容量總體為341.43 t/a（以COD計(jì)）。其中，點(diǎn)源污染物產(chǎn)生量（以COD計(jì)）為280.05 t/a（占比約59%），其次是城鎮(zhèn)面源污染物量（以COD計(jì)）為182.14 t/a（占比約38.26%）。由此可知，年入河污染物要遠(yuǎn)大于五福涌現(xiàn)狀河道水體的環(huán)境容量，所以，水體水質(zhì)不斷惡化而形成黑臭。

表3 五福涌污染源統(tǒng)計(jì)表

3 工程設(shè)計(jì)方案

3.1 總體治理思路

為實(shí)現(xiàn)珠海市斗門區(qū)水質(zhì)總體目標(biāo)，以“外源控制、內(nèi)源削減、水質(zhì)改善”為指導(dǎo)，以削減河道污染負(fù)荷、緩解河道黑臭為目的，且“水”、“陸”統(tǒng)籌兼顧，有序結(jié)合源頭控制、過程控制、末端控制。在實(shí)際的綜合整治工程中，主要是通過外源污染控制、內(nèi)源污染削減對(duì)入河污染物進(jìn)行控制；再通過部門聯(lián)動(dòng)，服務(wù)績(jī)效，積極落實(shí)“河長(zhǎng)制”；同時(shí)科學(xué)運(yùn)營(yíng)，智慧管理，強(qiáng)化監(jiān)管，公眾參與等，以此保障河道水質(zhì)得到長(zhǎng)效改善。

3.2 綜合整治方案

工程整治方案主要為控源截污工程、內(nèi)源治理工程和垃圾清運(yùn)工程。

3.2.1 截污工程

針對(duì)五福涌的主要污染物來源，對(duì)其上游新堂村的2條河涌進(jìn)行整治。上游新堂村有2條支涌，要新建河道截污管網(wǎng)，以收集沿河污水及部分初期雨水，污水最終排入市政管網(wǎng)中。因此，共需新建DN300～DN400污水主管長(zhǎng)度428 m，檢查井26座；新偉街上游段右岸截污管總長(zhǎng)651 m，沿著岸坡埋設(shè)DN 600截污管，設(shè)計(jì)縱坡為1.5‰，以收集上游支流及排放口內(nèi)的污水，并通過4#泵井壓入現(xiàn)狀DN400污水管；而新偉街至東福路段左岸截污管總長(zhǎng)720 m，在綠化帶下方鋪設(shè)DN400截污管，設(shè)計(jì)縱坡為1.5‰，采用河涌包管形式，最終通過3#泵井提升壓入東福路現(xiàn)狀DN400污水管；珠峰大道至五福水閘段右岸截污管總長(zhǎng)700 m，并在五福水閘上游150～400 m處埋設(shè)DN400截污管，設(shè)計(jì)縱坡為1.5‰，采用開挖埋管形式，并通過5#泵井壓入新青五路延長(zhǎng)線現(xiàn)狀DN500污水管中。

3.2.2 總口截流工程

為了保障五福涌周邊尚未完成雨污分流改造區(qū)域的水質(zhì)，所以，在河道設(shè)置了5處渠道閘作為總口截流措施，分別設(shè)計(jì)在五福涌支涌及W－11處。

（1）在五福涌5#支涌上設(shè)計(jì)渠道閘尺寸為6.50 m×2.80 m，渠道閘前設(shè)置6.50 m×0.5 m豎向攔污柵，截污管上方設(shè)置6.50 m×0.5 m橫向攔污柵，截污管下游與DN500總口截流管連接。

（2）在五福涌4#支涌上設(shè)計(jì)渠道閘尺寸為3.70 m×1.90 m，渠道閘前設(shè)置3.70 m×0.5 m豎向攔污柵，截污管上方設(shè)置3.70 m×0.5 m橫向攔污柵，截污管下游與DN500總口截流管連接。

（3）在五福涌3#支涌上設(shè)計(jì)渠道閘尺寸為3.30 m×2.30 m，渠道閘前設(shè)置3.30 m×0.5 m豎向攔污柵，截污管上方設(shè)置3.30 m×0.5 m橫向攔污柵，截污管下游與DN500總口截流管連接。

（4）在五福涌1#上設(shè)計(jì)渠道閘尺寸為2.70 m×2.30 m，渠道閘前設(shè)置2.70 m×0.5 m豎向攔污柵，截污管上方設(shè)置2.70 m×0.5 m橫向攔污柵，截污管下游與DN500總口截流管連接。

（5）在W－11處設(shè)計(jì)渠道閘尺寸為6.80 m×2.30 m，渠道閘前設(shè)置6.80 m×0.5 m豎向攔污柵，截污管上方設(shè)置6.80 m×0.5 m橫向攔污柵，截污管下游與DN500總口截流管連接。

3.2.3 清淤工程

清淤工程實(shí)施主要是對(duì)五福涌全線進(jìn)行清淤處理，如圖1所示，設(shè)計(jì)清淤底高程0.00～－2.15 m，清淤河底寬度1.0～30.0 m，清淤深度0.3～0.6 m，共清淤60 152.63 m3（水下方）；根據(jù)計(jì)算需配備3套設(shè)備同時(shí)進(jìn)行清淤施工，實(shí)際每天清淤量為21 000 m3（水下方）；根據(jù)河道水深和河道寬度情況，淤泥運(yùn)輸船擬采用100 t級(jí)泥駁船，泥駁船單次運(yùn)量為62 m3（水下方）。其中，清淤底泥通過泥駁船運(yùn)輸至河岸附近臨時(shí)建設(shè)的底泥處理廠進(jìn)行攪拌固化和泥質(zhì)改良，底泥處理廠廠區(qū)占地面積合計(jì)約72 000 m2，內(nèi)部采取防滲措施，采用HDPE膜鋪設(shè)下墊面，并在四周修建截排水溝；經(jīng)過攪拌固化或泥質(zhì)改良的底泥經(jīng)固化穩(wěn)定化處理后，泥餅有機(jī)質(zhì)含量滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置園林綠化用泥質(zhì)》（CJ 248－2007）和《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置 土壤改良用泥》（GB/T 24600－2009）的使用要求。

圖1 清淤工程范圍圖

3.2.4 垃圾清運(yùn)工程

五福涌位于井岸鎮(zhèn)新青片區(qū)，其河面及沿線垃圾收集設(shè)施較為完善，即每天定期安排工作人員進(jìn)行河道保潔工作，清理的垃圾和殘枝敗葉放至附近指定垃圾堆放點(diǎn)；渠道沿岸較為整潔，周邊垃圾也基本進(jìn)入垃圾堆放點(diǎn)。同時(shí)，五福涌周邊垃圾做到日產(chǎn)日清，以每天兩次的輸送頻率將堆放點(diǎn)垃圾收集至新堂壓縮中轉(zhuǎn)站、西埔壓縮中轉(zhuǎn)站等斗門全區(qū)18座生活垃圾壓縮中轉(zhuǎn)站進(jìn)行垃圾壓縮，并轉(zhuǎn)運(yùn)至西坑尾垃圾填埋場(chǎng)處理處置。

3.3 整治效果分析

在工程實(shí)施完成后，對(duì)五福涌開展水質(zhì)監(jiān)測(cè)，設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)位5個(gè)。其監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，五福涌整體水質(zhì)指標(biāo)為溶解氧56.2 mg/L、氨氮1.39 mg/L、透明度36 cm及氧化還原電位109 mV，符合無黑臭的要求。同時(shí)，又對(duì)五福涌的水環(huán)境容量進(jìn)行了計(jì)算，計(jì)算結(jié)果表明，詳見表4，五福涌進(jìn)行水環(huán)境治理工程后，可減少五福涌入河污染物為282.25 t/a（COD計(jì)），其中，入河量污染物193.76 t/a（COD計(jì)）小于五福涌水體納污能力，因此，河涌水質(zhì)得到明顯提升，也逐步穩(wěn)定消除了水體黑臭。

表4 五福涌治理前后污染物排放量與水環(huán)境容量對(duì)比表

4 結(jié)語

（1）五福涌通過控源截污工程、內(nèi)源治理工程和垃圾清運(yùn)工程等綜合整治，水體感官已消除黑臭，水面不存在大面積漂浮物，沿岸不存在垃圾堆放，這說明垃圾清理、控源截污、清淤疏浚等措施已得到落實(shí)，同時(shí)，其水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示水體達(dá)到不黑不臭要求，綜合整治工程效果較為顯著。但后續(xù)工作應(yīng)根據(jù)部委及省市關(guān)于城鎮(zhèn)污水的提質(zhì)增效、深入打好城市黑臭水體治理攻堅(jiān)戰(zhàn)等要求，要持續(xù)落實(shí)雨污分流改造。

（2）黑臭水體整治作為系統(tǒng)工程，非工程措施管控更重要。因此，需健全完善“區(qū)、鎮(zhèn)、村”三級(jí)河長(zhǎng)體系，形成“政府主導(dǎo)、群眾參與、執(zhí)法隊(duì)伍和村級(jí)保潔員”相結(jié)合的“河長(zhǎng)制”管理模式。同時(shí)，強(qiáng)化責(zé)任落實(shí)機(jī)制，按照“突出重點(diǎn)、分級(jí)管理”的原則，建立水體整治檔案，以形成“一河段一檔案”，并制定“河長(zhǎng)”考核細(xì)則和獎(jiǎng)懲辦法，實(shí)施跨鎮(zhèn)河段交接斷面水質(zhì)保護(hù)管理考核，切實(shí)落實(shí)各級(jí)河長(zhǎng)管、治、?！叭灰惑w”職責(zé)，確保黑臭水體整治后不反黑不返臭，使水體水質(zhì)持續(xù)得到改善。