生態(tài)環(huán)保視域下城市環(huán)境工程污水治理研究—以石馬河治水為例

朱 瓊

（貴州生態(tài)環(huán)境工程運營管理有限公司，貴州 畢節(jié) 551700）

引言

近年來，各城市生活污水量持續(xù)增加，市區(qū)內(nèi)的污水處理設(shè)施、污水處理量、單日處理任務(wù)相應(yīng)增加。參照各城市的污水處理廠規(guī)劃情況，各市區(qū)內(nèi)每年平均增加3～5個污水處理廠，每年污水處理規(guī)模增加量的單位為“萬噸/日”，市區(qū)單日處理污水量年均漲幅單位為“億噸”。由此可見，各市區(qū)均加大了污水處理的規(guī)劃力度，明確了污水治理的重要地位。

1 石馬河水環(huán)境概述

石馬河項目總長約為67 km，含有不少于100條河涌，區(qū)域內(nèi)水環(huán)境面積約為1 250 km2。此項目流域范圍內(nèi)的人口數(shù)量約為151萬人。在污水治理之前，石馬河作為關(guān)鍵的輸水工程，周邊工業(yè)、制造業(yè)等各類生產(chǎn)企業(yè)較多，形成了較為嚴(yán)重的水污染問題。多年前首次進行治水處理，成功改善了石馬河水質(zhì)，相應(yīng)修復(fù)了天然河道，初步取得了治水成績。由于石馬河項目的徑流范圍較廣，關(guān)聯(lián)的治水主體較多，尚未制定頂層治理方案，治水工作表現(xiàn)出零散性，無法保證治水質(zhì)量。在此種治水條件下，石馬河的水質(zhì)較低，多處存在黑臭問題，間接降低了周邊居民用水環(huán)境的舒適性。為此，石馬河治水工作迫在眉睫[1]。

2 石馬河環(huán)保治水戰(zhàn)略

2.1 建立環(huán)保治水管網(wǎng)體系

石馬河環(huán)保治水工作的參與主體眾多，各單位建立了聯(lián)合治水體系，嚴(yán)格遵守國家生態(tài)環(huán)保戰(zhàn)略的各項要求，給出的治水方案為“流域統(tǒng)籌、全面整治、提高水質(zhì)、重點擊破”，將城市用水規(guī)劃與生態(tài)環(huán)保工作銜接，積極整改原有的河道治理方法，分析水污染問題，給出有效的治水方案。在建立治水管網(wǎng)時，采取集中規(guī)劃、污染防控等措施，以此保障管網(wǎng)的建立質(zhì)量。一，環(huán)保治水集中處理。建立污水管網(wǎng)，用于全面收集城市污水。設(shè)計者需參照石馬河項目的實際特點，給出可行的管網(wǎng)設(shè)計方案，以此保障污水收集、污水輸送的有效性。參照“全區(qū)域覆蓋”、“有效收集”的污水整治規(guī)劃，防止出現(xiàn)污水排放問題，以此保證城市用水的生態(tài)性。在設(shè)計污水管線時，管理者需正確看待污水處理工作，保證管網(wǎng)設(shè)計的合理性；二，污水規(guī)劃全面性。依據(jù)污水防控思想，參照石馬河項目周邊的生態(tài)環(huán)境，加強污水處理。結(jié)合各區(qū)域的污水處理情況，制定相應(yīng)的污水排放要求，使處理廠的污水處理量處于有效控制范圍內(nèi)；三，規(guī)劃污水管網(wǎng)時，需迎合“節(jié)能減排”思想，以此提高城市污水的處理速度，增強污水管網(wǎng)設(shè)計的有效性。在城市密集區(qū)域設(shè)計小型處理站，用于處理城市污水。采取此種規(guī)劃方法，能夠有效控制管網(wǎng)設(shè)計成本，增加可獲取的污水處理收益；四，建立環(huán)保治水聯(lián)合組，共同明確了石馬河的水質(zhì)整治目標(biāo)是“V類”。施工組織自2019年起進行雨污分流處理，工程內(nèi)設(shè)計了1 400余個施工點，分別進行雨污分離處理。施工期間，埋管長度約為2 100 km，立管長度約為1 500 km，以此保證雨污分流質(zhì)量。雨污分流處理后，建立了多個地塊進行水質(zhì)專項管理，并針對區(qū)域內(nèi)的輸水管線開展有效檢查，建立完整的輸水管網(wǎng)。其中，主管長度約為11 km，分支管網(wǎng)長度約為320 km，以此構(gòu)建管網(wǎng)體系。將管網(wǎng)體系與污水系統(tǒng)相連接，讓雨水流向河道，把污水輸送至處理中心，以此減少河面污染物含量；五，針對污水管線的適用性，混凝土管線雖然表現(xiàn)出較強的抗壓能力，其工藝成熟，管線質(zhì)量較好，但運輸支出較多、對管口的加工要求較高，管道極易發(fā)生流動問題，且管壁會長出不易清洗的物質(zhì)。石馬河項目選用的是HDPE管，此種管線外壁為環(huán)形，內(nèi)壁為PVC，表現(xiàn)出質(zhì)量小、連接穩(wěn)固、抗磨性強、不易腐蝕等管材優(yōu)勢。

2.2 加強排口環(huán)保管理

2.2.1 排口整治分析

（1）排口污染情況。石馬河項目的中心位置是清溪鎮(zhèn)，此區(qū)域內(nèi)人口約有32萬，石馬河經(jīng)過清溪鎮(zhèn)的河流有44條。其中，26條河流處于嚴(yán)重黑臭狀態(tài)，黑臭程度稍輕的有11條，其余7條河流無黑臭情況。清溪鎮(zhèn)的污水排放口約有820個，采取明渠排放污水的點位是356個，其余463個排口均為暗渠。清溪鎮(zhèn)排口設(shè)計主要有生活污水、生產(chǎn)污水兩種類型[2]。此處是石馬河治水的關(guān)鍵區(qū)域。

（2）排口環(huán)保管理方法。應(yīng)對管網(wǎng)信息不完整、各排污口方位不明確、多數(shù)排污口存在坍塌堵塞等問題，積極解決污水四溢、水環(huán)境污染等環(huán)保問題。經(jīng)過多方聯(lián)合，共同給出了排口環(huán)保管理的整治方案。施工單位派遣專人，參照管網(wǎng)運營組織給出的污水井位置，進行深挖找井。深挖發(fā)現(xiàn)：污水井被埋在地下＞-2 m的位置。經(jīng)過多方人員仔細確定，排查出管線堵塞的原因，進行管線疏通處理。

（3）調(diào)查排口污染情況。采取摸排調(diào)查的方式，全面復(fù)核、核實排水口位置的污染情況。調(diào)查項目包括：排口材質(zhì)、排口類型、排口規(guī)格、排口所在道路、排口高度、水流速度、水流量、水體顏色、水體嗅味、水中懸浮物等。針對管徑≥300 mm的情況，獲取其每日排放量、排放水質(zhì)等詳細信息。如有污水排放問題，及時鎖定污水源頭。其中，排水口材質(zhì)有三種：PVC、木泥管、磚混。確定排水口方位的流程如下：一，將初期設(shè)計的排水口資料導(dǎo)入CAD中，使用奧維地圖進行分析。以各鎮(zhèn)區(qū)、河涌為地理單元進行巡查；二，如果初期設(shè)計的排水口方案準(zhǔn)確，借助其坐標(biāo)確定排水口位置。如果信息有誤，需結(jié)合實際排口位置標(biāo)記位置偏差量；三，排水口編碼管理。確定各處的排水口方位后，逐一進行位置標(biāo)記，在底圖標(biāo)記具體的位置、編碼等信息。初期排水口的編碼形式為：“河涌簡稱+排水口類型簡稱（污水口，w；雨水口，y；混流口，H）+流水號”。監(jiān)測排水口的排水質(zhì)量時，≥300 mm的原排污口不予處理，測定新排口、原排口的排水量、排水流速等信息。

（4）擬定排口環(huán)保治理方案。以河道為沿線追溯各排口位置。利用明渠、暗渠兩種類型的排口，逐一追溯調(diào)查形式，能夠有效查出排水口的相關(guān)信息，包括排水口尺寸、管道質(zhì)量、排污類型等。結(jié)合調(diào)查結(jié)果，對比初期的設(shè)計方案，更正排口方案。明渠排口檢查時，以人工測定形式為主。確定暗渠參數(shù)時，如果截面規(guī)格不大，可利用激光掃描技術(shù)獲取暗渠斷面、排口方位等各項參數(shù)。采取“雨污分流”方法有效封閉排污點，防止污水排入河道。針對城中村路網(wǎng)規(guī)劃錯亂的情況，采取總口截污方法，將污水輸送至集中處理點。一，排口源頭截污處理。排口位置的污染物較多，可采取雨污分流設(shè)計方法，從管線源頭進行水流劃分。管線改造完成，封堵此污水排放口，讓雨水正常排入河道；二，入河口截污處理。非工業(yè)區(qū)的暗渠排口兩邊均設(shè)有截污裝置，依據(jù)河涌沿線情況給出截污處理方案。使用污水管線、調(diào)蓄池進行污水輸送。沿河位置使用PVC管建立污水輸排體系，防止生活污水排入河涌。河涌兩側(cè)未設(shè)截污裝置的暗渠，采取上側(cè)截污設(shè)計，以此有效截流污水。工業(yè)區(qū)內(nèi)的排口整治，采取統(tǒng)一規(guī)范排水管控方法。如有偷排、漏排等問題，需由執(zhí)法者提供相關(guān)違規(guī)資料。經(jīng)過排水執(zhí)法，消除偷排、漏排的點位，促使企業(yè)自行建立污水排水管網(wǎng)[3]。

2.2.2 石馬河排口環(huán)保管理方案

石馬河項目內(nèi)共設(shè)有7 700個排污點，以排污點為起點，創(chuàng)建排污、市政等各輸水體系的關(guān)聯(lián)關(guān)系，合理劃分排口類型。參照排口特點，明渠有4 410個，暗渠有5 512個。采取雨污分流、管網(wǎng)細化、截流疏排等措施消除排口，以此防止工業(yè)、制造業(yè)生產(chǎn)污水排入河道。

2.3 修復(fù)受損水文項目的環(huán)保措施

2.3.1 建立水環(huán)境資料庫

石馬河項目需建立水環(huán)境資料庫，動態(tài)更新各點位水質(zhì)信息，便于相關(guān)人員準(zhǔn)確掌握水環(huán)境治理進度，增加水環(huán)境整治的有效性。水環(huán)境資料庫中，含有較多的數(shù)據(jù)資料，建庫需參照水生植物的生長特點，實施相應(yīng)的植物保護工作。獲取水環(huán)境的相關(guān)信息時，可使用“藍藻治理”“污染控制”等技術(shù)，以此保證信息獲取的完整性。

2.3.2 河道清淤技術(shù)

工程流域中混有較多的淤泥，且有一段時間未予清理，由此增加了底部淤泥的堆積量。經(jīng)過實地勘察發(fā)現(xiàn)，初步估算淤泥量不少于3.5萬立方米。淤泥堆積是加重流域污染，導(dǎo)致水質(zhì)惡劣的關(guān)鍵因素。如果淤泥厚度較高，將會降低流域整體的蓄水性。為此，石馬河項目水環(huán)境修復(fù)的首要工作是清除淤泥。實際清淤量達到5.12萬立方米。

2.3.3 活水補水技術(shù)

在流域內(nèi)混有較多的淤泥，會削弱水體自凈能力。以生態(tài)環(huán)保為項目修復(fù)出發(fā)點，合理利用活水補水技術(shù)，有效修復(fù)石馬河水動力，以此增加水體流動能力，逐步修復(fù)水體的凈化功能?；钏a水技術(shù)是利用水利設(shè)備激活水動力，有效控制污染物的混合量，增強水體流動能力，以此逐步達到水質(zhì)凈化的目標(biāo)。石馬河使用活水補水技術(shù)的操作流程如下：一，底層增氧，恢復(fù)流域氧含量。石馬河項目中的黑臭情況較為嚴(yán)重，黑臭水體表現(xiàn)出較強的耗氧性，會消耗水中60%～90%的溶解氧。石馬河項目采取生態(tài)活水整治方案，借助機械活水、生物制劑，有效增加流域底層的溶解氧含量。清除淤泥后，流域底層產(chǎn)生的氧化還原層可用于培養(yǎng)微生物棲息地、培育多樣性的水生植物。氧化還原層具有一定隔絕功能，能夠降低有機物的散發(fā)量，以此保持水體含氧量的平穩(wěn)性；二，利用微生態(tài)制劑保證治水效果。使用活水治水技術(shù)，黑臭水體的整治成本約為60至100萬元/立方千米，此技術(shù)表現(xiàn)出較高的節(jié)水、節(jié)能優(yōu)勢。黑臭水體自行增氧、恢復(fù)至生態(tài)狀態(tài)至少需要10天，最長需數(shù)月。石馬河項目使用生態(tài)活水技術(shù)后，在3天內(nèi)迅速改變水體生態(tài)功能，使流域擁有一定生態(tài)凈化能力，有效控制藍藻生長。配合引水、補水、種植水生植物等措施，投放一定量的浮游藻種，以期打造出多樣性的水生環(huán)境，全方位增強水體生態(tài)性。經(jīng)過活水治理后，石馬河黑臭污水問題在15至20天內(nèi)完成治理，再未出現(xiàn)黑臭現(xiàn)象[4]。

2.3.4 曝氣增氧技術(shù)

石馬河水體出現(xiàn)的黑臭現(xiàn)象，主要是由水中含氧量較小，流域內(nèi)含氧量不充足，致使厭氧生物數(shù)量增加引起的。在厭氧水生物與有機物發(fā)生反應(yīng)后，會釋放出較多的甲烷，使水體散發(fā)臭味。為此，可選擇曝氣增氧技術(shù)，向河域補充一定量的氧分，以此抑制厭氧水生物的生長。曝氣增氧技術(shù)有多種類型：一，機械曝氣。外觀形態(tài)具有一定美觀性，停止增氧時，不會出現(xiàn)在水面上。此種增氧技術(shù)，在增氧均勻性、增氧有效性等方面存在技術(shù)欠缺，且增氧期間會消耗較多的電量。此種曝氣增氧方法適用于水景觀設(shè)計，要求水深大于0.5 m。石馬河并未進行景觀設(shè)計，不適用此種曝氣方法；二，超微孔曝氣。此種曝氣增氧技術(shù)增氧效果較好，擁有較高的通氣量，充氧速度快，節(jié)能性更強。在此技術(shù)使用時，可能出現(xiàn)曝氣裝置堵塞問題，氧氣轉(zhuǎn)化效率較低，約為14.7%至39.31%，此技術(shù)適用于水深大于0.6 m的水域。石馬河處理黑臭問題后，100余條河道均需進行增氧處理，此技術(shù)氧轉(zhuǎn)移能力較低，無法高效完成100條河道的增氧處理；三，太陽能曝氣。此技術(shù)適用于接電不便的工程，增氧效果不明顯，需聯(lián)合其他生物。石馬河整治初期，河道內(nèi)生物種類較少，不宜選擇太陽能曝氣方法；四，MABR膜曝氣。此技術(shù)具有較高的氧轉(zhuǎn)移能力，且能耗低，膜體可承載較多的微生物，具有較強的除污效果，適用于水深大于0.8 m、流速小于1.5 m/s的河道項目。經(jīng)過對多個曝氣增氧技術(shù)進行對比，石馬河最終選定MABR膜曝氣技術(shù)，邀請專人現(xiàn)場指導(dǎo)，保障各條河道增氧的均衡性[5]。

2.3.5 環(huán)保修復(fù)工程量統(tǒng)計結(jié)果

石馬河治水期間的修復(fù)工程，如表1所示。

表1 石馬河治水期間的修復(fù)工程

自2020年起，加強石馬河水質(zhì)管理，使其保持Ⅴ類級別，進行多次水庫清淤工作。石馬河所在區(qū)域內(nèi)居民人數(shù)較多、城市建設(shè)項目眾多，需保證水質(zhì)，防止水體受到污染。為此，采取河道緩沖帶的設(shè)計形式，以石馬河沿線為基準(zhǔn)，建立河道緩沖帶，以此進行截污處理，抵擋城市生活、工業(yè)生產(chǎn)等各類污水成分。河道緩沖帶規(guī)劃了80 m2左右，含有凈化、過濾等功能，以此有效減少入河污染物含量。

2.4 集中處理污水

石馬河項目建立了多個污水處理站用于集中處理城市污水。表2是石馬河項目污水處理廠的規(guī)劃情況。

表2 石馬河項目污水處理的規(guī)劃情況

在集中處理污水期間，石馬河項目引入“現(xiàn)代水利”思想，借助物聯(lián)網(wǎng)、GIS等各類先進技術(shù)，有效布設(shè)水質(zhì)監(jiān)測點，利用各類水質(zhì)信息，建立水質(zhì)管理平臺，線上監(jiān)控城市水環(huán)境。

2.5 環(huán)保治理效果

各項治水措施自2019年開始實行，2年內(nèi)石馬河水質(zhì)達到V類目標(biāo)。各類治水措施聯(lián)合智能技術(shù)，同步進行水質(zhì)監(jiān)管，有效修復(fù)城市水環(huán)境，污水管控效果較好。石馬河項目治水效果如表3所示。

表3 石馬河項目的環(huán)保治水效果

由表3治水前后的數(shù)據(jù)對比發(fā)現(xiàn)：治水效果顯著，成功提高了石馬河水質(zhì)。

3 結(jié)語

綜上所述，石馬河項目在多方聯(lián)動、多措并行治水的努力下，水質(zhì)始終保持在Ⅴ類。工程中，合理使用了雨污分流、排口管理、水質(zhì)監(jiān)測等多項技術(shù)，減少污水處理量，防止污水排入河道，及時發(fā)現(xiàn)污水問題，以此迎合生態(tài)環(huán)保戰(zhàn)略。