村鎮(zhèn)河道黑臭水體治理與生態(tài)修復(fù)

孫豐營，施懷榮，郭海鵬，王克建

（北京邦源環(huán)?？萍脊煞萦邢薰荆本?100124）

1 項目基本概況

本案例涉及的黑臭水體是位于北京市某區(qū)村鎮(zhèn)的一條人工河，以排水為主，屬于北運河水系溫榆河支流。 該鎮(zhèn)域內(nèi)河道總長約7.67km， 平均寬度約13～15m。 河道上游與其他水系連通，但干涸無水，河道中游設(shè)置1臺旁路治理設(shè)備，作為源頭的補充水，下游有芽菜廠處理站出水入河，部分河岸硬化，水位較淺，約15～20cm。 由于河道水量較小，接納沿岸排水口且沿岸植物的枯枝爛葉直接入河，導(dǎo)致污染物淤積。 下游段河道河底及邊坡部分硬化， 由于河道中栽植的蘆葦缺乏維護，導(dǎo)致其枯枝爛葉在水中腐爛，再次加重了該段河道的污染。 通過對治理段的現(xiàn)場勘測，現(xiàn)場取樣水質(zhì)檢測，以及對河道整體污染成因分析等，制定適用于該類水體的治理方案。 取樣位置如圖1。

圖1 水質(zhì)檢測取樣分布

治理前水質(zhì)檢測工作結(jié)果如表1。

表1 治理前水質(zhì)檢測結(jié)果

從表1可知，水體透明度較差，DO含量低，ORP均為負(fù)值。依據(jù)《城市黑臭水體整治工作指南》，本治理段水體屬于重度黑臭水體［15］。NH3-N均大于2.0mg/L，TP 均 大 于0.4mg/L，COD 均 大 于40mg/L， 依 據(jù)GB 3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》，水體為劣Ⅴ類。

2 問題診斷與分析

河道自北向南穿過多個村莊及部分生產(chǎn)企業(yè)等，多數(shù)生產(chǎn)企業(yè)自建有廠區(qū)污水處理站，偶有不達標(biāo)排放的情況；村莊則由于早些年無管網(wǎng)、生活污水處理設(shè)施等基建的規(guī)劃建設(shè)，村民生活污水隨村內(nèi)無序的溝渠、管道等匯集于集水井內(nèi)，通過吸糞車定期抽走送到就近的污水處理站點進行處理；由于河道無穩(wěn)定的補水水源，河道底部地形不平整，水流循環(huán)不暢通，部分低洼地段的積水隨著時間而逐步變黑變臭；水生植物缺乏管護，枯枝落葉沉積河床，逐年累計逐步腐殖變質(zhì)，形成較厚的腐殖質(zhì)層等。 通過針對河道現(xiàn)狀的分析，造成河道黑臭的原因可歸納為以下幾點：

2.1 生產(chǎn)廢水排放

周邊有部分生產(chǎn)型企業(yè)，通過現(xiàn)場的觀察取樣，偶有不達標(biāo)的情況， 且前期的養(yǎng)殖場廢水也有流入河道，造成河床沉積大量有機淤泥且未及時清理，對上覆水體產(chǎn)生污染。

2.2 周邊村莊生活污水

由于周邊村莊農(nóng)污整治工作還未完成，現(xiàn)階段生活污水通過吸糞車定期抽走處理，一旦清理不及時則會出現(xiàn)冒溢進而流入河道，對于河道污染影響極大。

2.3 水流循環(huán)不暢

受周邊農(nóng)業(yè)、村民及當(dāng)?shù)丨h(huán)保政策等影響，河道上游補水水源較少，河道生態(tài)流量不足。河道未經(jīng)水利疏浚，河床存有垃圾石塊及坑洼不平等現(xiàn)象，水流經(jīng)常出現(xiàn)流速緩慢或幾乎不流動， 流向流態(tài)呈現(xiàn)隨機性變化，水體之間交換紊亂、復(fù)雜等，嚴(yán)重影響水體的循環(huán)，減小水環(huán)境容量，自凈能力減弱，進而引發(fā)水體水質(zhì)惡化。

2.4 沉積底泥污染

河道內(nèi)植物缺乏管理維護， 枯枝爛葉長期浸泡在水里腐爛變質(zhì)，成為底泥的重要成分。底泥中富含大量的N、P等污染物質(zhì)，釋放后會引起水體的富營養(yǎng)化，底泥的厭氧反應(yīng)會造成大量黑臭底泥上浮，是水體黑臭的直接原因。大量的底泥會滋生微生物，其中放線菌和藍藻是水體致臭的主要種類。沉積的底泥，在水流沖刷、人為擾動及生物活動等影響下，均能引起底泥再懸浮，進而對上覆水體產(chǎn)生影響，加速河流水質(zhì)的黑臭程度。

2.5 其他因素

其他因素諸如已截污管道的滲漏、雨污管混接、周邊村民肆意傾倒垃圾入河等因素也會對河道產(chǎn)生污染，加快河道黑臭速度。

3 設(shè)計方案思路

通過對河道現(xiàn)狀問題的診斷與分析， 結(jié)合項目實際情況及治理目標(biāo)要求，采用多種技術(shù)組合，對癥下藥，制定出黑臭水體治理系統(tǒng)方案。 技術(shù)路線如圖2。

圖2 村鎮(zhèn)河道黑臭水體治理思路及系統(tǒng)方案

4 具體實施措施

4.1 控源截污［3-4］

通過排查出的沿岸排污口， 根據(jù)排污量的情況進行分類， 針對性地設(shè)置小型易維護的高效生物納米篩、智能污水口設(shè)備等處理設(shè)施，對入河污水進行預(yù)處理， 減少入河污染負(fù)荷， 解決滲漏污水直排問題，緩解污水對河道的污染沖擊。

4.2 內(nèi)源治理［3-4］

通過對河底淤泥的分析，對有機質(zhì)含量高的區(qū)域投加顆粒生物復(fù)合酶，削減底泥有機質(zhì)含量，降低底泥含水率；對河床進行微整形改造，保障河道生態(tài)基流；鋪設(shè)底泥修復(fù)毯，人工控制對底部淤泥進行微曝，改善底部厭氧環(huán)境，物理阻覆底泥減少上浮，通過底泥修復(fù)系統(tǒng)的微生物菌群削減釋放的有機污染物質(zhì)，促進微生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)建，延緩底部有機淤泥的增長。

4.3 生態(tài)修復(fù)［3-5］

4.3.1 復(fù)氧技術(shù)

人工增氧是最簡單直接的生態(tài)治理技術(shù)， 可以快速提高水體溶解氧和氧化還原點位， 緩解水體黑臭情況。 項目設(shè)置2 臺微納米增氧機、4 臺浮水噴泉曝氣機、2 套底部曝氣系統(tǒng)，促進上下部水體流動交換，提高溶氧效率。

4.3.2 人工生態(tài)水草

人工生態(tài)水草是一種比表面積大的高分子復(fù)合材料，比表面積大于250m2/m2，可為水中微生物的生長、繁殖等提供巨大生物附著表面。生態(tài)水草對于污染物質(zhì)的表面去除負(fù)荷可參考表2，表3。

表2 生態(tài)水草對于NH3-N的表面去除負(fù)荷

表3 生態(tài)水草對于COD的表面去除負(fù)荷

4.3.3 生態(tài)浮島［4-5］

生態(tài)浮島是一種兼顧水環(huán)境治理與水生態(tài)修復(fù)的技術(shù)。其內(nèi)涵是運用無土栽培的技術(shù)原理，以可漂浮材料為基質(zhì)或載體， 采用現(xiàn)代生態(tài)工程措施綜合集成的技術(shù)。 生態(tài)浮島樣式多樣，做法也有些不同，主要由框架、基質(zhì)、固定裝置、植物等部分組成。浮島的作用主要是凈化水質(zhì)及為水中動物微生物提供棲息繁殖的場所，同時兼具景觀效果，具有很好的生態(tài)效果。浮島凈化水質(zhì)的主要貢獻者是植物，植物對氮磷的去除效果可參考表4。

表4 植物對于N、P的去除效果單位：mg/m2·d

4.4 水質(zhì)提升

阻斷外源污染，治理與防控內(nèi)源污染，生態(tài)措施的建設(shè)完善等工作完成后，需要逐步建立并恢復(fù)水生態(tài)系統(tǒng)。通過建設(shè)智能生態(tài)過濾壩，對河道進行蓄水，以保障上游生態(tài)設(shè)施正常運行水位， 壩體分為3個區(qū)域，填充生態(tài)濾石，人工控制DO狀態(tài)，形成缺氧好氧環(huán)境，進一步去除污染物質(zhì)。 運行前期控制入河流量，投加微生物復(fù)合酶，促進污染物的快速降解，提高微生物菌群生物可利用性的同時，激發(fā)土著微生物的活性，加速微生物的生化反應(yīng)，快速構(gòu)建水下微生態(tài)系統(tǒng)。

4.5 長效管護

水體生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建完成后， 水環(huán)境質(zhì)量逐步好轉(zhuǎn)，要保持水生態(tài)系統(tǒng)長期穩(wěn)定的運行離不開長期的維護管理。 維護管理的內(nèi)容主要涉及定期河道巡查、生態(tài)設(shè)施運轉(zhuǎn)巡檢、植物生長補種收割、水面漂浮物打撈、常規(guī)水質(zhì)檢測等等。 日常運行維護管理為生態(tài)設(shè)施的正常運轉(zhuǎn)提供了保障，水體生態(tài)系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)保證了水體水質(zhì)的提升，消除了黑臭水體的復(fù)發(fā)。

5 治理效果對比

5.1 斷面水質(zhì)指標(biāo)達標(biāo)

對照GB 3838—2002 《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》內(nèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)， 治理前斷面處水質(zhì)COD、NH3-N、TP均超過V類水標(biāo)準(zhǔn)，屬于典型的劣V類水體，污染較為嚴(yán)重；依據(jù)《城市黑臭水體整治工作指南》評價標(biāo)準(zhǔn)，該水體也屬于重度黑臭。 治理后，COD、NH3-N、TP等指標(biāo)均顯著降低，河道水質(zhì)優(yōu)于地表V類水標(biāo)準(zhǔn)。 具體水質(zhì)檢測指標(biāo)如表5。

表5 治理后水質(zhì)檢測結(jié)果 單位：mg/L

5.2 水體感官明顯提升

河道治理前水面垃圾漂浮， 水體透明度不超過10cm， 為深黑惡臭級， 河岸邊人行步道極少有人散步。治理后水體透明度達65～80cm，清澈見底，可見成群的魚類游動，水面有浮水噴泉，浮島上的植物生長旺盛，綠意盎然；傍晚時分，河岸邊有很多村民在人行步道上散步、垂釣。

5.3 水生動物數(shù)量增加

河道治理前水體黑臭看不到魚類等水生動物，治理后魚類成群， 并且收割浮島植物時有很多三角帆蚌、田螺等野生貝殼類等軟體動物，岸邊也有很多村民垂釣。 通過治理，水生動物數(shù)量、種類等都有所增加，生物多樣性指數(shù)提高。

6 水環(huán)境管家技術(shù)體系

黑臭水體治理技術(shù)措施包括外源減排、 內(nèi)源控制、水質(zhì)凈化、補水活水和生態(tài)修復(fù)、長效管理制度方面［3-4］。 治理技術(shù)的選擇要遵循適用性、全面性、經(jīng)濟型、長效性、安全性等要求，結(jié)合項目自身情況，制定合適的黑臭水體治理方案。 總結(jié)本項目的成功案例，形成一套可推廣應(yīng)用于村鎮(zhèn)黑臭河道治理與生態(tài)修復(fù)的技術(shù)體系——水環(huán)境管家技術(shù)體系。 如圖3。

圖3 水環(huán)境管家技術(shù)體系路線

7 結(jié)語

項目建設(shè)期完工一個月后，即進入了質(zhì)量考核期。甲方委托第三方每個月進行一次水質(zhì)取樣檢測工作，檢測結(jié)果均優(yōu)于V類水指標(biāo)。 黑臭水體的治理是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需根據(jù)項目所處位置、水源情況等綜合因素，系統(tǒng)分析污染成因，制定針對性方案。 建設(shè)完成后合理長效的維護工作， 對于預(yù)防黑臭水體反復(fù)、水環(huán)境長效保持也至關(guān)重要。 形成的水環(huán)境管家技術(shù)體系，可供其他同類工程借鑒。