黑臭水體治理設(shè)計關(guān)鍵過程的探討

肖曉強

（福州城建設(shè)計研究院有限公司，福建 福州350000）

水體黑臭是一種生物化學(xué)現(xiàn)象，當(dāng)水體遭受嚴重的有機污染時，有機物的耗氧速率大于復(fù)氧速率，造成水體缺氧，致使有機物降解不完全，速度減緩，厭氧生物降解過程生成硫化氫、胺、硫醇等發(fā)臭物質(zhì)，同時形成FeS、MnS 等黑色物質(zhì)，使水體發(fā)生黑臭，喪失使用功能，并影響景觀和人類生活及健康[1-5]。

2015 年國務(wù)院發(fā)布《水污染防治計劃》（簡稱“水十條”）對黑臭水體問題提出明確要求：到2020 年，我國地級及以上城市建成區(qū)黑臭水體均控制在10%以內(nèi)；到2030 年，城市建成區(qū)黑臭水體總體得到消除[6]。對此，各省市積極響應(yīng)，都以此依據(jù)制定相應(yīng)的黑臭水體整治計劃，各設(shè)計院和環(huán)保公司亦投身黑臭水體整治工作。

本文針對我國水體黑臭現(xiàn)象嚴重、治理措施繁雜、效果不一的現(xiàn)狀，結(jié)合我院近年開展的黑臭水體整治工作，從工程設(shè)計的角度論述黑臭水體整治的關(guān)鍵過程。

1 現(xiàn)場的勘探調(diào)查與分析

1.1 水質(zhì)調(diào)查與分析

對于水質(zhì)檢測除了滿足住建部《城市黑臭水體整治工作指南》的相關(guān)要求，用以區(qū)分輕度黑臭和重度黑臭外，還需要對TP、COD 等指標(biāo)進行檢測。并根據(jù)檢測結(jié)果參照V 類水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，對水體的污染類型進行分類。

1.1.1 復(fù)合型污染水體：各項檢測指標(biāo)均超過V 類水體標(biāo)準(zhǔn)。

1.1.2 氮磷型污染水體：COD 滿足V 類水標(biāo)準(zhǔn)，氮磷不滿足V 類水標(biāo)準(zhǔn)。

表1 沿河排放口屬性表

1.1.3 有機型污染水體：氮磷滿足V 類水標(biāo)準(zhǔn)，COD 不滿足V 類水標(biāo)準(zhǔn)。

輕度黑臭水體和重度黑臭水體在整治技術(shù)選擇上要有差別的對待，同樣對于不同污染類型的黑臭水體在整治技術(shù)選擇上應(yīng)差別對待，特別是選擇使用生物菌劑治理黑臭水體。

1.2 排放口調(diào)查與分析

入河排污口排污是造成水體污染的重要原因之一。由于沿河城市綜合排污口和出水口設(shè)置無序，加之部分污水未經(jīng)有效處理直接排放，導(dǎo)致流域已不同程序受到岸邊污染帶的影響。對入河污水實施治理的前提是全面掌握入河排污口及污染源的布局、規(guī)模、性質(zhì)、污水排放規(guī)律及其對河道水體的污染程度。因此，查清放河排污口的分布及布局，掌握污廢水及污染物的入河量，分析入河排污口布局的合理性，對做好入河排污口監(jiān)督管理工作、點原污染治理工作很有必要。

排放口調(diào)查，以GPS-RTK 測量其管頂外徑標(biāo)高，在房屋密集地段，GPS 無信號的情況下，使用全站儀采集其高程數(shù)據(jù)，按河道上游到下游的順序，列出排放口的位置、標(biāo)高、口徑、材質(zhì)等屬性清單，如表1 所示，并在CAD 上繪出其具體平面位置，以備今后施工圖的繪制。

1.3 河道斷面的測量與分析

為了解河道現(xiàn)狀過水?dāng)嗝媾艥衬芰?，并掌握河道底泥淤積情況，通過測量比對現(xiàn)狀河道斷面標(biāo)高與規(guī)劃河底標(biāo)高，從而計算出清淤體積，通過比對現(xiàn)狀河道寬度與規(guī)劃河寬，從而確定出河道修整的程度。

斷面測圖用GPS-RTK、結(jié)合全站儀采集距離及高程數(shù)據(jù)，斷面內(nèi)業(yè)用CASS7.1 繪制。外業(yè)設(shè)站時，儀器對中誤差不大于5mm，測量方向為垂直于河道的直線，范圍為河道及兩側(cè)各20m，斷面之間的間隔為100 米左右，在有拐彎、河道斷面縮小或擴大的地方應(yīng)適當(dāng)加密。

表2 斷面測量數(shù)據(jù)表

1.4 底泥的檢測與分析

黑臭水體淤泥受生活污水、甚至工業(yè)污水排入的影響，底泥中有機質(zhì)含量較高，有機質(zhì)以生活垃圾、生活污水、工業(yè)污水中的沉淀物為主，有一些底泥的鋅、銅、鉻等重金屬容易出現(xiàn)超標(biāo)的情況，不可直接填埋或利用。因此，對于河道淤泥應(yīng)預(yù)先取樣分析，再根據(jù)測定結(jié)果，確定妥善的淤泥處置辦法。各處置方法重金屬的限值可參考城鎮(zhèn)污水廠污泥處置相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

1.5 其他調(diào)查

若為綜合整治項目，還需要對沿線環(huán)境條件調(diào)查，包括：對沿河建筑物、橋梁、管線、喬木，閘門等水利設(shè)施情況進行調(diào)查，調(diào)查范圍為河道紅線范圍（表3）。

2 外源污染治理

黑臭水體的外源污染主要來自兩個方面，一是未進入污水系統(tǒng)的污水，二是徑流污染，即初期雨水污染。外源污染的控制有源頭控制和末端控制兩種。

2.1 源頭控制

源頭控制是指在污染產(chǎn)生的源頭對污染進行控制、削減，分為雨污分流改造、源頭截污和分散式污水處理三類。

2.1.1 集中點源污染。對于暗涵、排污溝等集中源頭污染源，應(yīng)對排污口匯水區(qū)域進行管網(wǎng)排查。

2.1.1.1 具備雨污分流改造條件的區(qū)域，宜優(yōu)先進行雨污分流改造。

2.1.1.2 不具備雨污分流改造條件的區(qū)域，應(yīng)根據(jù)污染源水質(zhì)進行處理方式的選擇。檢測水質(zhì)與生活污水水質(zhì)接近并具有污水排放去向的污染源，應(yīng)截流排入污水管網(wǎng)。水質(zhì)濃度過低或不具有污水排放去向的污染源，可采用分散式處理設(shè)施，經(jīng)處理達標(biāo)后排放至水體。

2.1.2 分散點源污染。將流域范圍內(nèi)按照小區(qū)、企業(yè)、商業(yè)區(qū)為單位劃分排水單元，對各排水單元、各市政道路的排水管網(wǎng)布置現(xiàn)狀進行調(diào)查。

2.1.2.1 對于按雨污分流制建設(shè)的排水單元，應(yīng)對管網(wǎng)錯接、漏接的情況進行排查，并對錯接、漏接現(xiàn)象進行糾正。

2.1.2.2 對于按雨污合流制建設(shè)的排水單元。有條件進行雨污分流改造的地區(qū)，宜進行雨污分流改造。片區(qū)整體改造的區(qū)域，按照雨污分流制進行排水系統(tǒng)建設(shè)。不進行片區(qū)整體改造的區(qū)域，封堵現(xiàn)狀排水系統(tǒng)雨水接入口，將其用作污水系統(tǒng)，并新建一套雨水排放系統(tǒng)。沒有條件進行雨污分流改造的地區(qū)，宜采取源頭截污的形式進行截污。對于城中村、棚戶區(qū)等排水管網(wǎng)建設(shè)不完整的排水單元，由于雨、污水管道建設(shè)混亂，部分污水、雨水以散排的形式排放，無法進行源頭截污工程建設(shè)，可按照以下原則進行污水收集建設(shè)。

（1）“城中村”周邊市政排水管網(wǎng)配套相對完善的，對“城中村”內(nèi)部排水設(shè)施查缺補漏，采取建設(shè)明溝或臨時管網(wǎng)的方式，實現(xiàn)污水全收集，并將污水導(dǎo)入周邊市政排水管網(wǎng)。

（2）“城中村”周邊市政排水管網(wǎng)配套不全的，采取建設(shè)明溝或臨時管網(wǎng)方式實現(xiàn)“城中村”污水全收集，同時，完善周邊市政排水管網(wǎng)，確保污水導(dǎo)入市政排水系統(tǒng)；

表3 河道環(huán)境條件調(diào)查表

表4 常見清淤工法的適應(yīng)性

（3）“城中村”周邊無市政排水管網(wǎng)的，采取建設(shè)明溝或臨時管網(wǎng)的方式實現(xiàn)“城中村”污水全收集，同時自建污水處理設(shè)施。

2.2 末端截污

無法在源頭或傳輸過程對徑流污染起到有效控制的地區(qū)，應(yīng)該末端實現(xiàn)污染源的控制。即沿河建設(shè)截污系統(tǒng)對點源污染、面源污染統(tǒng)一進行控制。根據(jù)近年河道末端截污陸續(xù)反應(yīng)出來的弊端，在此對末端截污的河道截污的形式、污水輸送的形式、管涵埋設(shè)的位置、截流井的設(shè)置等進行總結(jié)和推薦。

2.2.1 截污管渠的埋設(shè)方式宜采用沿河岸敷設(shè)的方式，不宜采用河底敷設(shè)管涵的方式。

2.2.2 按截流井設(shè)置的位置可分為：末端截流和沿途截流兩種形式。

截流管徑小于d300 且個數(shù)不超過5 個時，宜采用末端截污的形式；截流管徑管徑≥300 宜采用沿途截流的形式。

2.2.3 溢流管的出流形式可分為：直進直出、直進高出和直進低出等三種形式，一般情況宜采用直進直出的形式，一類景觀河道可采用直進低處的形式。

3 內(nèi)源污染防治

內(nèi)源的削減包括底泥清淤、沿河垃圾清理、生物殘體及漂浮物的清理。眾多研究表明，底泥的有效治理是河道治理工程中內(nèi)源污染治理的關(guān)鍵，直接影響河道治理效果[7-9]。底泥清淤重點在于清淤技術(shù)的選擇、清淤深度的確定。

3.1 清淤技術(shù)的選擇

底泥清淤應(yīng)根據(jù)河道斷面的特點、水深、駁岸形式等多種因素進行綜合性選擇。目前常用的清淤工法有：干式清淤法、半干式清淤法、濕式清淤法等，特點不一。在清淤技術(shù)選擇時應(yīng)與黑臭水體特點相適應(yīng)，如表4 所示。

3.2 清淤深度的確定

清淤深度主要受制三個因素：

3.2.1 規(guī)劃河底標(biāo)高h1。

3.2.2 經(jīng)結(jié)構(gòu)專業(yè)復(fù)算不造成坍塌的最大清淤深度h2。

3.2.3 生態(tài)清淤深度h3。指通過底泥的疏挖最大可能地將儲積在該層中的污染營養(yǎng)物質(zhì)移出水體以外，清除污染水體的內(nèi)源，減少底泥污染物向水體的釋放，改善水生態(tài)循環(huán)，遏制河道穩(wěn)定性的退化，并為水生生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)創(chuàng)造條件。

原則上規(guī)劃河底標(biāo)高進行清淤，但如果按照規(guī)劃河底標(biāo)高進行清淤會造成駁岸坍塌的，清淤深度按h=min（h1，h2）進行。此外，在清淤過程中可能出現(xiàn)不能滿足生態(tài)清淤深度h3的情況，必要時需按h3進行清淤，并采用優(yōu)質(zhì)的沙壤土回填，最大程度削減內(nèi)源污染。

4 結(jié)論

黑臭水體的勘探調(diào)查是進行黑臭整治的前提和依據(jù)；控源截污是一切黑臭水體治理技術(shù)的基礎(chǔ)；內(nèi)源削減是防止上覆水體發(fā)生二次污染的重要措施，此為黑臭水體治理工程設(shè)計中必須考慮的三個方面。在此基礎(chǔ)上，因地制宜采取適合的措施，如補水、曝氣、動植物修復(fù)、微生物修復(fù)及異位處理等，形成該黑臭水體治理完整技術(shù)方案。