沈陽市北運河黑臭水體污染原因及治理對策分析

孫瑩 許翼 張華 張帆 袁英蘭 李子音

1.沈陽環(huán)境科學(xué)研究院 遼寧沈陽 110167；

2.遼寧省城市生態(tài)重點實驗室 遼寧沈陽 110167；

3.沈陽環(huán)科檢測技術(shù)有限公司 遼寧沈陽 110167

1 北運河概況

沈陽市城區(qū)環(huán)城水系主要由南運河、北運河（新開河）、衛(wèi)工河（衛(wèi)工明渠）[1]及沿途5個公園湖[2]組成，全長50.9km，水域面積104.1hm2。南、北運河為我市環(huán)城水系重要組成部分，由渾河引水，于大東區(qū)東塔橋分流，分為南、北兩條運河。

北運河全長27.8km，河道平均寬度32m，是環(huán)城水系中流域面積最大的河流。流經(jīng)渾南區(qū)、大東區(qū)、沈河區(qū)、皇姑區(qū)、于洪區(qū)[3]及新民市、遼中區(qū)后入蒲河。沿途有北陵公園內(nèi)的昭陵靜湖，于向工街分流，部分河水與北部污水處理廠尾水匯流進(jìn)入衛(wèi)工河，部分經(jīng)于洪區(qū)匯入蒲河?，F(xiàn)階段主承擔(dān)在汛期泄洪排澇，兼顧農(nóng)田灌溉渠道，向蒲河供給農(nóng)灌輸水的功能（主要灌溉于洪區(qū)、新民市、遼中區(qū)的23萬畝水田）。

圖1 沈陽市中心城區(qū)水系分布圖

2 北運河現(xiàn)狀

2.1 水質(zhì)情況

在北運河?xùn)|塔橋、邊東橋、聯(lián)合路、崇山東路等位點設(shè)立了采樣點進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)北運河2015年夏季氨氮范圍為0.1-18.0mg/L，總氮在 0.4-14.7mg/L，總磷在0.2-1.7mg/L，pH在6.1-7.0。2016年春季COD范圍為24-30mg/L，氨氮范圍為3.24-8.09mg/L，總氮在8.7-10.3mg/L，總磷在0.09-0.72mg/L。

表1 2015年7月水質(zhì)分析結(jié)果（mg/L）

表2 2016年3月水質(zhì)分析結(jié)果（mg/L）

同時根據(jù)沈陽市黑臭水體水質(zhì)監(jiān)測設(shè)置的42個點位數(shù)據(jù)，依據(jù)《城市黑臭水體整治工作指南》，北運河屬于重度黑臭水體。

2.2 排水體制

北運河排水系統(tǒng)內(nèi)大部分為雨污合流制，且三、四級馬路下排水管道也未完成分流，在雨季合流，污水由現(xiàn)狀泵站提升后排入北運河，進(jìn)而導(dǎo)致北運河水質(zhì)受到嚴(yán)重污染。北運河沿線泵站出水管道8處、污雨水混排口6處，嚴(yán)重影響北運河水質(zhì)。

2.3 污水處理設(shè)施及入河排污口

北部污水處理廠采用普通活性污泥法，設(shè)計排水標(biāo)準(zhǔn)二級，設(shè)計處理量40萬t/d，實際處理量39.85萬t/d，出水排入北運河、衛(wèi)工明渠。

北運河沿線排查出2個排污口，分別為北部污水處理廠和遼沈二街鐵路小區(qū)污水處理站排口，主要為處理后的生活污水。經(jīng)初步估算，經(jīng)這2個排口匯入北運河的COD為3643.71t/a，氨氮為488.1t/a，總氮為1170.62t/a，總磷為90.75t/a。

2.4 內(nèi)源污染及岸線垃圾

北運河內(nèi)源污染主要是河道內(nèi)部淤泥向水體釋放污染物質(zhì)，影響水質(zhì)。對河道底泥的監(jiān)測結(jié)果表明，底泥中鎘、汞、砷、鉛、鉻含量均未超過《土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險管控標(biāo)準(zhǔn)(試行)》(GB15618-2018)的土壤污染風(fēng)險管制值，銅、六六六、滴滴涕含量均未超過土壤污染風(fēng)險管制值，在部分點位汞、鎳、鋅高于土壤污染風(fēng)險篩選值。

河道底部原河床目前已被淤泥覆蓋，富營養(yǎng)化嚴(yán)重，河道內(nèi)水草瘋長，影響環(huán)境。同時河底淤泥處于厭氧發(fā)酵狀態(tài)，可能向河道釋放污染物質(zhì)進(jìn)而影響水質(zhì)。此外，底泥的淤積導(dǎo)致河床底部升高，減弱河道行洪能力。

北運河底泥淤積段東起新立堡立交橋，西至白山路橋，包括北陵公園、友誼賓館湖面，由東向西流經(jīng)沈河區(qū)、大東區(qū)和皇姑區(qū)，淤積河道全長為21.3km，淤泥平均厚度為0.5m。

3 存在問題

3.1 富營養(yǎng)化污染具有明顯的季節(jié)性特征。

北方河流可顯著分成冰封期、供水中溫期和高溫豐水期，三個時段比例大致為31%、38%和31%[4]。冰封期為12月至3月中下旬，水溫多在零度，排污導(dǎo)致水流速較大處不結(jié)冰。該時段天然支流斷流，人工河渠斷水，各類排水比例加大。污染特征為冰封導(dǎo)致復(fù)氧能力差，低溫導(dǎo)致自凈功能減弱，生物活力降低導(dǎo)致污染特征不顯著，水質(zhì)和底質(zhì)質(zhì)量降低。3月中下旬至6月和9月下旬至11月為中溫期，該時段水量高于枯水期且小于豐水期。水生生物開始復(fù)蘇和生長，水質(zhì)表觀狀態(tài)良好。高溫期主要指7、8月份雨量充分且水溫較高的時段，該時段降雨和水庫棄水量較大，河道滲漏量趨于平穩(wěn)，干流和支流水量充分。污染特征為底質(zhì)對水質(zhì)的作用增強，河道生物作用等自凈功能加強，局部黑臭和富營養(yǎng)化特征顯著以及二次污染現(xiàn)象多發(fā)，光照最強，水生物活動加劇。9月至10月水溫逐漸降低，水量有所減少，水生物活力逐漸減弱。

3.2 污水廠排放標(biāo)準(zhǔn)低，污水處理能力有待加強

現(xiàn)有污水處理廠出水執(zhí)行排放標(biāo)準(zhǔn)較低，北部污水處理廠實施《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）中規(guī)定的二級標(biāo)準(zhǔn)，尚未達(dá)到國家一級A標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.3 合流制管網(wǎng)截流倍數(shù)低，雨季溢流污染未有效控制

北運河采用雨污合流制排水系統(tǒng)，現(xiàn)有合流制管網(wǎng)截流倍數(shù)低，雨季污水溢流現(xiàn)象尚未得到有效控制。沿線存在多處溢流口，超出管道能力的雨污水通過沿線溢流口直接排入附近水體，對水質(zhì)產(chǎn)生較大影響。

3.4 雨污混錯接較多，排水系統(tǒng)管理水平有待提高

北運河約有171處雨污混接，主要以商業(yè)網(wǎng)點排水出口混接為主，其次為建筑小區(qū)/公建排水出口混接和市政街路排水管線混接。

3.5 底泥淤積較重，內(nèi)源污染控制待加強

北運河河道的黑臭底泥淤積情況較為嚴(yán)重，底泥中氮磷和有機質(zhì)的含量都較高，在水流的沖刷下，存在較高的釋放風(fēng)險，從而加重水體污染，導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化。

3.6 間歇性引水，導(dǎo)致水源補給不足，水體置換率低

由于受季節(jié)性影響，水力部門為了保護(hù)水利設(shè)施，在冬季基本不予供水。北運河3至4月冰雪融化導(dǎo)致干流水量開始增加，但速度緩慢，4至5月源頭蓄水設(shè)施的河流得到農(nóng)灌和景觀用水的補充，直到6至7月開始降雨才能充分補充。就目前情況看，中小河流的河道積（蓄）水維持了近三分之一時段的景觀用水，大河和庫區(qū)補水保證了三分之一時段的清潔補水，雨季降雨保證了三分之一時段的充足補水。與此相比，年度各類排水量基本保持恒定并呈現(xiàn)逐年增長的趨勢。同時由于運河的水流速度緩慢，水體置換速率非常低[5]。

4 治理對策

針對沈陽市北運河現(xiàn)狀和問題，沈陽市從以下方面促進(jìn)相關(guān)工作的推進(jìn)。

4.1 控源截污

（1）管網(wǎng)建設(shè)。目前，沈陽市主城區(qū)大部分采用雨污合流制，相關(guān)清污分流設(shè)施的建設(shè)相對滯后于地面設(shè)施的建設(shè)。老城區(qū)做好老化管網(wǎng)修繕、擴建、分流等措施。新建區(qū)和規(guī)劃建設(shè)區(qū)管網(wǎng)設(shè)施應(yīng)合理規(guī)劃和建設(shè)，做到雨污分流。

（2）雨污混接摘除。縷清管網(wǎng)混接情況，將混接的污水管線改接入污水管道，解決北運河周邊混錯接的問題。

（3）污水處理廠提標(biāo)、擴容或新建。目前沈陽市城區(qū)大型污水處理廠的提標(biāo)改造已逐步開始實施，按照國家“水十條”要求，改造后出水水質(zhì)將達(dá)到國家一級A排放標(biāo)準(zhǔn)。但是，城鄉(xiāng)污水廠的提標(biāo)改造尚未納入議程。同時，新建的污水處理設(shè)施仍沿用現(xiàn)行污水廠的傳統(tǒng)工藝，這對于提高污水廠的功效以及適應(yīng)新形勢的需要非常不利。因此，新建污水處理廠應(yīng)適應(yīng)受納水系的生態(tài)建設(shè)需求，設(shè)計增加除磷脫氮的可行工藝與措施，避免未來的二次改造及將遇到的各種難題。

（4）溢流污染控制。針對沿線市政溢流口的間歇性排污，切實做好管網(wǎng)改造和雨水利用是控制溢流污染的基本措施。建立調(diào)蓄湖、雨污調(diào)蓄池等做好初期雨水收集，并增大清潔雨水進(jìn)入河道的能力。

4.2 水生態(tài)修復(fù)

目前北運河兩側(cè)延伸區(qū)域的生態(tài)綠化不足，景觀水平較低，沿線開展岸帶護(hù)坡改造工程，依托渾河的自然生態(tài)景觀，豐富沿線旅游資源，通過梳理濱水岸線，綜合提升綠化、景觀和配套設(shè)施，使北運河沿線成為國內(nèi)一流、具有北國風(fēng)光特色的沈陽城市新名片。

4.3 建設(shè)能力提升

建立在線實時監(jiān)控系統(tǒng)，對北運河水體水質(zhì)、流量進(jìn)行在線實時監(jiān)控。實施在線監(jiān)測，實現(xiàn)及時發(fā)現(xiàn)問題及時解決問題的新局面。

5 取得效果及建議

采取以上治理對策后，北運河水質(zhì)得到明顯提升，在沈陽市黑臭水體專項督查中順利摘帽。具體水質(zhì)情況見表3。

為鞏固北運河治理效果，在今后的日常工作中應(yīng)持續(xù)加強水資源保護(hù)、水污染防治、河湖水域岸線管理保護(hù)、水環(huán)境治理、水生態(tài)修復(fù)、執(zhí)法監(jiān)管等工作。

表3 運河2018年黑臭水體專項督查水質(zhì)情況