常熟市黑臭河道治理分析與研究

有寶

(1.常熟市農(nóng)橋管理處，江蘇 常熟 215500；2.常熟市水利工程有限公司，江蘇 常熟 215500；3.蘇州市水利建設(shè)監(jiān)理有限公司，江蘇 蘇州 215100)

城市河流是城市的命脈，健康的城市地表水體環(huán)境是城市可持續(xù)發(fā)展的重要保障。然而隨著城市開(kāi)發(fā)力度和工業(yè)化進(jìn)程的加快，我國(guó)多個(gè)城市地表水質(zhì)污染和水環(huán)境問(wèn)題十分突出，水生態(tài)環(huán)境惡化，甚至出現(xiàn)季節(jié)性和常年性黑臭水體現(xiàn)象?！八畻l”要求水環(huán)境治理要強(qiáng)化源頭控制，分流域、分區(qū)域、分階段科學(xué)治理，系統(tǒng)性推進(jìn)水污染防治、水生態(tài)保護(hù)和水資源管理。近年來(lái)，各地專(zhuān)家學(xué)者對(duì)黑臭水體整治開(kāi)展了廣泛的研究。王英才等[1]通過(guò)上海4條代表性黑臭河道治理前后特征水質(zhì)指標(biāo)變化對(duì)比，綜合總結(jié)分析了不同河道修復(fù)手段；張晟等[2]以蘇南潢河為例，開(kāi)展污染物成分、形成原因及對(duì)策研究；沙昊雷等[3]開(kāi)展了生態(tài)修復(fù)技術(shù)在常州市白蕩浜黑臭河道中的應(yīng)用研究。本文以常熟市曹家灣河、蔣家村河黑臭水體整治工程為例，在前期調(diào)研、過(guò)程控制、效果分析等方面開(kāi)展研究。

1 河流狀況

曹家灣河、蔣家村河位于常熟市虞山尚湖旅游度假區(qū)，屬于太湖水系。該地區(qū)呈現(xiàn)典型的平原河網(wǎng)特征，水系流速緩慢且水體自凈能力弱。經(jīng)過(guò)前期調(diào)研，該片區(qū)河道呈典型的環(huán)形輻射狀，且存在沿岸民房建筑侵占水面、道日常疏浚養(yǎng)護(hù)缺乏等問(wèn)題，河道淤積嚴(yán)重。長(zhǎng)期的外源污染侵入，如：雨污混接河道排口、沿岸地表徑流雨水污染等，使底質(zhì)生境惡化、生態(tài)系統(tǒng)退化，污染物嚴(yán)重積累。緩流河道長(zhǎng)期滯留的大量有機(jī)物、氮、磷等污染物質(zhì)沉積形成的內(nèi)源污染，導(dǎo)致富營(yíng)養(yǎng)化加深，水質(zhì)惡化加劇，最終使兩條河流演變成黑臭河道。

圖1 虞山尚湖旅游度假區(qū)水系

2 黑臭河道形成原因

黑臭河道的整治要對(duì)癥下藥，首先要了解黑臭河道的成因，兩條河流黑臭形成主要由以下幾個(gè)原因造成。

2.1 污染源多，控源困難

河道兩岸均有房屋建設(shè)，存在沿線居民直接將生活廢水甚至生活垃圾直接倒入河道現(xiàn)象。降雨初期，大量地表上的污染物隨著地表徑流匯入雨水管網(wǎng)，進(jìn)而夾帶雨水管網(wǎng)內(nèi)沉積的污染物，進(jìn)入水體。同時(shí)，分散的食品加工、餐飲、洗衣等作坊偷排，加深了水體污染。

2.2 斷面減小，流動(dòng)性差

河道兩岸建設(shè)開(kāi)發(fā)存在與水爭(zhēng)地現(xiàn)象，導(dǎo)致明河變?yōu)榘岛樱糠种Ш雍拥辣唤財(cái)喑蓴囝^浜，河道面積進(jìn)一步被縮窄，過(guò)水?dāng)嗝鏈p小，河流自我凈化能力降低。河流渠道化，生態(tài)逐步退化，進(jìn)一步加劇了河流的水質(zhì)惡化。

2.3 淤積嚴(yán)重，重建輕管

曹家灣河和蔣家村河存在河道整治不到位，底泥過(guò)厚現(xiàn)象，部分河道斷面底泥甚至已到達(dá)水面位置。在雨季水流較快時(shí)被水流沖刷，局部淤積嚴(yán)重的底泥順?biāo)鲙е料掠螖嗝鎻亩鴱浬⒎植?，?dǎo)致水體變黑、變臭。河道內(nèi)水草叢生，河道內(nèi)較窄的斷面已經(jīng)被水草完全覆蓋，加上水草清理不及時(shí)致使水體內(nèi)懸浮物增多、濁度增大，有機(jī)物、一般細(xì)菌和大腸桿菌等含量增加，藻類(lèi)大量繁殖，水環(huán)境進(jìn)一步惡化[4]。

3 黑臭河道治理措施

3.1 治理目標(biāo)

曹家灣河、蔣家村河治理以點(diǎn)源治理、面源治理、內(nèi)源治理、水生態(tài)修復(fù)為主要手段，遵循“控源截污優(yōu)先”“水體生態(tài)自凈”的原則，總體目標(biāo)為：通過(guò)雨污分流改造，實(shí)現(xiàn)旱天雨水口無(wú)污水排放；通過(guò)長(zhǎng)效管理實(shí)現(xiàn)河道河面無(wú)大面積漂浮物、河岸垃圾桶旁無(wú)垃圾散落現(xiàn)象，滲瀝液有序收集，沿河隔油池整治，杜絕占用駁岸開(kāi)墾菜園，初期雨水污染得到基本控制；清除河道底泥，避免底泥擾動(dòng)，產(chǎn)生新的污染源；通過(guò)原位多元生態(tài)修復(fù)技術(shù)，快速修復(fù)污染水體，有效改善水質(zhì)狀況，消除水體黑臭，逐漸恢復(fù)其水環(huán)境生態(tài)功能[5]。

3.2 治理措施

3.2.1 黑臭底泥清淤

由于河道兩岸居民房屋較多，前期選擇采用水上清淤的方式進(jìn)行河道疏浚。河道清淤采用抓斗式挖泥船輔以運(yùn)輸泥駁，外運(yùn)至城外排泥場(chǎng)。采用開(kāi)放水面挖泥船清淤的方式受限于清淤操作水平、船只作業(yè)水深等因素，難以徹底清除河底淤泥，影響最終清淤效果。為保證清淤質(zhì)量，河道進(jìn)行上下游斷面封閉圍堰后，水下挖泥船結(jié)合干河后人工清除底部淤泥。河道工程標(biāo)準(zhǔn)斷面見(jiàn)圖2。

圖2 河道標(biāo)準(zhǔn)斷面

3.2.2 調(diào)水、補(bǔ)水形成活水環(huán)網(wǎng)

結(jié)合城區(qū)暢流活水規(guī)劃，對(duì)常熟城區(qū)河道水體進(jìn)行暢流活水工程建設(shè)，使河道表面流速不低于0.1m/s。結(jié)合常熟市防洪大包圍樞紐的建設(shè)，通過(guò)在骨干河道設(shè)置溢流堰提高城區(qū)河水流速。針對(duì)斷頭浜現(xiàn)象，部分支河結(jié)合地區(qū)水系控制規(guī)劃，打通河流，與其他河流貫通；部分支河通過(guò)泵抽回流的方法促進(jìn)水體流動(dòng)，達(dá)到活水效果。

3.2.3 人工增氧

水體供氧和耗氧失衡是引起水體黑臭的主要原因之一，曝氣復(fù)氧是治理河道污染的有效方式。提高水體溶解氧，使死水變?yōu)榛钏?，?qiáng)化水體的自凈功能，促進(jìn)水體生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)。考慮到河道大部分位于居民區(qū)內(nèi)，采用高效、低噪的綜合曝氣增氧系統(tǒng)——納米微孔曝氣增氧系統(tǒng)。氣泡小、數(shù)量多、充氧效率高的微納米曝氣增氧系統(tǒng)，可使河道整個(gè)水體溶解氧提高，保持有氧狀態(tài)，先前厭氧黑臭底泥一次性去除后，河道保留余下的底層暨原狀淤泥質(zhì)非厭氧底泥，沒(méi)有之前腐化厭氧所釋放的磷酸鹽，不會(huì)形成河道內(nèi)部富營(yíng)養(yǎng)化內(nèi)源產(chǎn)生。另外，由于微氣泡上升速度慢，并且多數(shù)微氣泡在上升過(guò)程中溶解到周?chē)乃?，不?huì)破壞原有水體的生態(tài)結(jié)構(gòu)，不會(huì)帶動(dòng)底部淤泥上浮，還會(huì)為水生生物創(chuàng)造良好的生存環(huán)境，讓微生物的好氧生化效果發(fā)揮到最佳狀態(tài)，對(duì)水質(zhì)凈化也起到事半功倍的效果。

3.2.4 沉水或者挺水類(lèi)植物栽培

采用人工種植生態(tài)基的方式組成“生物陣”補(bǔ)充微生物，比如在河道圍堰水力清淤完成后，在河道良好土壤地質(zhì)上種植大面積“水下草坪”類(lèi)沉水或者挺水植物，借水下植物的光合作用來(lái)促進(jìn)水下生物體系構(gòu)建。生態(tài)基獨(dú)特的復(fù)合結(jié)構(gòu)和“水下森林”結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)好氧、兼氧、厭氧菌的立體著床和繁殖，為水中菌類(lèi)、藻類(lèi)等微生物的生長(zhǎng)、繁殖提供巨大的空間，使微生物群落的生物量和生物多樣性最大化發(fā)展，從而為實(shí)現(xiàn)高效微生物群落提供基礎(chǔ)條件，實(shí)現(xiàn)對(duì)污染物的快速分解，并加速對(duì)污染水體的生態(tài)修復(fù)、重建，不會(huì)因河道水體的流動(dòng)造成微生物流失，確保其凈化能力不被破壞，即使在泄洪后，河道內(nèi)的微生物凈化能力依然存在。

3.2.5 人工浮水植物栽培

生態(tài)受損的河道治理除了污染物清除及控制外更重要的是修復(fù)其生態(tài)系統(tǒng)，進(jìn)一步提升自我凈化能力，保持河道健康狀態(tài)。人工生物浮島是一種經(jīng)過(guò)人工設(shè)計(jì)建造、漂浮于水面上，供動(dòng)植物和微生物生長(zhǎng)、繁衍、棲息的生物生態(tài)設(shè)施，尤其適用在不具備河底進(jìn)行大面積栽培“水下草坪”的場(chǎng)合。利用水生植物、動(dòng)物、昆蟲(chóng)以及微生物在自然水環(huán)境中的吸收、攝食、消化、分解等一系列生物、化學(xué)功能，實(shí)現(xiàn)富營(yíng)養(yǎng)水體的生態(tài)治理，是一種既有污水治理功能，又兼?zhèn)渌坝^效果的多功能的實(shí)用生態(tài)設(shè)施[6]。

按照河道總面積5%左右建立人工浮島，降低氨氮、去除水體中的總磷，輔助增氧，同時(shí)還可以給河道增加景觀效果。

3.3 治理效果綜合評(píng)價(jià)

曹家灣河、蔣家村河兩條黑臭河道通過(guò)整治，水質(zhì)得到較大改善，河流顏色由深黑色逐步轉(zhuǎn)為淡綠色。第三方對(duì)兩條河道開(kāi)展水質(zhì)監(jiān)測(cè)，主要指標(biāo)數(shù)據(jù)見(jiàn)下表。

兩條河流水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理前后對(duì)比表

由上表分析可得：

a.兩條河流水體透明度處理后提高明顯，從視覺(jué)感官上河道治理有成效。

b.曹家灣河溶解氧含量從3.7mg/L增加至8.7mg/L，增加近135%；蔣家村河溶解氧含量從0.9mg/L增加至9.1mg/L，增加近911%。數(shù)據(jù)表明黑臭水體通過(guò)治理后，溶解氧大幅增加，水生態(tài)環(huán)境和水質(zhì)凈化能力大大提升。

c.曹家灣河氨氮含量由8.45mg/L降為0.7mg/L，下降近92%；蔣家村河氨氮含量由4.69mg/L降為0.18mg/L，下降近96%，達(dá)到三類(lèi)地表水氨氮水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)據(jù)表明通過(guò)人工增氧、沉水或挺水水生生物及人工浮島的建設(shè)等措施降低氨氮的方法切實(shí)可行。

4 結(jié) 語(yǔ)

常熟市充分吸收、總結(jié)類(lèi)似黑臭河道的綜合治理經(jīng)驗(yàn)，總體上按照“截污、清淤、調(diào)水、賦氧、生態(tài)修復(fù)”的綜合治理大原則，全面貫徹“臭在河里，根在岸上”的治理思想，多管齊下、截污控源、綜合治理。常熟市黑臭水體整治以曹家灣河、蔣家村河為先例，通過(guò)河道疏浚整治、暢流活水、生態(tài)治理等措施的實(shí)施，達(dá)到了理想的治理效果，為其他黑臭河道治理開(kāi)了個(gè)好頭。此外，黑臭水體的治理必須同城市開(kāi)發(fā)和建設(shè)協(xié)同推進(jìn)，結(jié)合當(dāng)前河長(zhǎng)制工作水域空間的藍(lán)線管控，避免黑臭水體新增和反彈現(xiàn)象的發(fā)生。最后，黑臭河道治理要把握好因地制宜、因時(shí)制宜的原則，建立長(zhǎng)效機(jī)制，逐步完善水生態(tài)環(huán)境；從全局出發(fā)，加強(qiáng)河網(wǎng)的結(jié)構(gòu)性連通，最終改善區(qū)域水環(huán)境，建設(shè)海綿城市、綠色城市。