青島市北區(qū)水清溝河黑臭水體整治工程方案分析

陳修碩 仇模凱 張明輝 夏麗佳

(青島理工大學(xué) 環(huán)境與市政工程學(xué)院，青島 266033)

0 引 言

為貫徹落實(shí)國(guó)務(wù)院頒布實(shí)施的《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》(國(guó)發(fā)[2015]17號(hào))，和山東省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳、環(huán)境保護(hù)廳下發(fā)的《關(guān)于轉(zhuǎn)發(fā)住房城鄉(xiāng)建設(shè)部、環(huán)境保護(hù)部〈城市黑臭水體整治工作指南〉做好城市黑臭水體調(diào)查和治理工作的通知》(魯建城函[2015]68號(hào))要求.改善青島市市區(qū)綜合環(huán)境，解決市區(qū)內(nèi)部分河段黑臭水體問(wèn)題，進(jìn)一步提高城市環(huán)境質(zhì)量，提高公眾環(huán)境滿意度，積極鞏固國(guó)家級(jí)衛(wèi)生城市，河道黑臭水體整治勢(shì)在必行.

同時(shí)，“水十條”有關(guān)問(wèn)題要求：①2017年底前全面清理非法或設(shè)置不合理的入海排污口.到2020年，沿海省(區(qū)、市)入海河流基本消除劣于V類的水體.②全面加強(qiáng)配套管網(wǎng)建設(shè).強(qiáng)化城中村、老舊城區(qū)和城鄉(xiāng)結(jié)合部污水截流、收集；現(xiàn)有合流制排水系統(tǒng)應(yīng)加快實(shí)施雨污分流改造，難以改造的，應(yīng)采取截流、調(diào)蓄和治理等措施.③要于2017年底前基本消除黑臭水體.故此，青島市北區(qū)城市黑臭水體的整治迫在眉睫.

1 黑臭水體成因

青島市的工業(yè)化、城市化進(jìn)程不斷加快，使得河道水生態(tài)系統(tǒng)的承受的壓力也越來(lái)越大，河水變色，臭氣彌漫，垃圾遍布河道等問(wèn)題日益突出.青島市河道的整治，在前些年著重于防澇、排洪，忽視了生態(tài)、景觀等其他功能，導(dǎo)致市區(qū)內(nèi)河道成了毫無(wú)生機(jī)與活力、缺乏美感的“臭水溝”，既有礙于城市景觀、破壞城市形象，更影響了沿河居民的生活居住條件，直接威脅著人們的生存環(huán)境和身體健康.黑臭狀態(tài)是水體的一個(gè)極端狀態(tài)，其本身的特點(diǎn)也與其他狀態(tài)有很大不同[3].其理化環(huán)境表現(xiàn)為強(qiáng)還原性質(zhì)，有機(jī)無(wú)機(jī)污染極其嚴(yán)重，水體有異味，已經(jīng)不適合水生生物生存，水生植被退化甚至滅絕，浮游植物、浮游動(dòng)物、底棲動(dòng)物只有少量耐污種存在.食物鏈斷裂，食物網(wǎng)支離破碎，生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)嚴(yán)重失衡，功能嚴(yán)重退化甚至喪失.對(duì)于黑臭河道的整治，首先要了解黑臭河道的成因，一般來(lái)講，黑臭河道主要有以下一些原因造成.

1.1 生活污水排入河道

生活污水主要是糞便和洗滌污水.生活污水中含有大量有機(jī)物，如纖維素、淀粉、糖類和脂肪蛋白質(zhì)等；也常含有病原菌、病毒和寄生蟲卵；無(wú)機(jī)鹽類的氯化物、硫酸鹽、磷酸鹽、碳酸氫鹽和鈉、鉀、鈣、鎂等.總的特點(diǎn)是含氮、含硫和含磷高，在厭氧細(xì)菌作用下，易生惡臭物質(zhì).如果不對(duì)這些排放的水體加以處理，任其直接排放到城市河流中，將會(huì)使河道受到嚴(yán)重的污染，是形成黑臭河道的主要污染源之一.

1.2 工業(yè)污水排放

工業(yè)廢水，指工藝生產(chǎn)過(guò)程中排出的廢水和廢液，其中含有隨水流失的工業(yè)生產(chǎn)用料、中間產(chǎn)物、副產(chǎn)品以及生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的污染物[2-3].按工業(yè)企業(yè)的產(chǎn)品和加工對(duì)象可分為造紙廢水、紡織廢水、制革廢水、農(nóng)藥廢水、冶金廢水、煉油廢水等.工業(yè)廢水造成的污染主要有：高濃度酸堿廢水污染，低濃度的酸堿廢水污染，動(dòng)、植物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)污染，重金屬、放射性物質(zhì)、高濃度酚、氰等污染[2].一些臨河的小型建材加工廠、餐飲店、食品加工廠、洗衣店、小型化工廠、煤場(chǎng)等沒(méi)有自己獨(dú)立的污水處理系統(tǒng)，就近將生產(chǎn)廢水直接隱蔽的排入城市雨水管網(wǎng)以及河道內(nèi)，污染河水，形成黑臭河道.

1.3 降雨帶入的高濃度污染物

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)而攜帶雨水管網(wǎng)內(nèi)沉積的污染物，最終排入水體，形成對(duì)河道的污染.此類污水包括：建材加工場(chǎng)地面附有的建材廢料、機(jī)械滴漏的汽油等含有有毒廢料和油脂的廢水；施工場(chǎng)地內(nèi)鋼筋加工、機(jī)械設(shè)備滴漏的廢油、機(jī)械維修保養(yǎng)液廢渣等含有重金屬和油脂的廢水[2-3].

1.4 施工廢水排入河道

城市施工廢水主要來(lái)自于建筑施工場(chǎng)地、市政道路施工場(chǎng)地、地鐵隧道施工場(chǎng)地.建筑施工中的廢水主要是由以下水類產(chǎn)生：井點(diǎn)降水、樁基施工產(chǎn)生的泥漿、建筑材料及輸送管道的清洗水以及施工人員生活廢水等.市政道路施工場(chǎng)地廢水主要包括：施工中砂石加工與沖洗、混凝土澆筑與養(yǎng)護(hù)、施工機(jī)械設(shè)備和施工車輛等產(chǎn)生的廢水以及施工人員生活廢水等.隧道施工廢水來(lái)源主要有以下幾種：隧道穿越不良地質(zhì)單元時(shí)產(chǎn)生的涌水；施工設(shè)備，如盾構(gòu)機(jī)等產(chǎn)生的廢水；隧道爆破后用于降塵的水；噴射混凝土和注漿產(chǎn)生的廢水以及基巖裂隙水以及施工人員生活廢水等[5].

2 水清溝河黑臭水體治理方案

水清溝河道內(nèi)的污水主要來(lái)自：(1)河道沿岸的老式居民樓內(nèi)的住戶將生活污水直接排入河道；(2)部分小區(qū)一樓住戶和沿街商鋪私自將生活污水通過(guò)外墻雨水立管接入污水井內(nèi)，進(jìn)入雨水市政管網(wǎng)，最終排入河道；(3)市政路邊的垃圾中轉(zhuǎn)站和公共廁所將垃圾費(fèi)水和廁所污水排入暗渠內(nèi)，最終進(jìn)入水清溝河.

圖1 生活污水直排入河

城市黑臭河道的治理關(guān)鍵在于截?cái)喔黝愇廴驹粗苯优湃牒拥?，從根源上消除河道?nèi)的黑臭水體.水清溝河在治理方案上的選擇就采用了此方法，由青島市北區(qū)排水公司的相關(guān)人員陪同設(shè)計(jì)人員沿水清溝河兩岸依次排查各個(gè)入河排放口的水體排放來(lái)源和水體性質(zhì).針對(duì)每個(gè)排放口都認(rèn)真記錄所在河道位置，并且對(duì)各個(gè)排放口都尋找排放水體的來(lái)源，制定出相應(yīng)的污染源截?cái)喾桨?

青島市是我國(guó)排水管網(wǎng)建設(shè)，最早實(shí)行雨污分流的城市.通過(guò)此次市北區(qū)水清溝河黑臭水體來(lái)源前期的勘察，在本工程范圍內(nèi)，有多處雨污混流的的管段.水清溝黑臭河道的治理要清查雨污混流管段，將所有違建接入雨水檢查井和雨水暗渠內(nèi)的排污管道全部用混凝土砂漿澆灌封閉，改建其排放口，杜絕再次使用，保證雨污分流，將水清溝河變成一條干凈的河道.

2.1 生活污水排入河道治理方案

水清溝河河道兩岸分布有許多老式住宅和廠房，這些建筑物內(nèi)的排水設(shè)施因年久失修，老化嚴(yán)重，排水能力跟不上生活水平的發(fā)展，不能滿足日常的排水使用.住戶便私自搭接Φ150的PVC管道將廚房和衛(wèi)生間內(nèi)的生活污水排放到河道內(nèi)，使得河道內(nèi)散布著各種生活垃圾和散發(fā)著刺鼻的臭氣，影響市容，給市民的日常生活帶來(lái)困擾.

治理方案如下：沿建筑物外墻以及河道護(hù)坡鋪設(shè)Φ200的PVC管道，接入河道內(nèi)現(xiàn)狀污水井，各住戶將自家的衛(wèi)生間和廚房排水接入到鋪設(shè)好的PVC管道內(nèi)，實(shí)現(xiàn)日常生活污水排入市政排污系統(tǒng)內(nèi)，避免污染河道.同時(shí)，排水公司應(yīng)定期巡視檢查，發(fā)現(xiàn)有滲漏和破損情況等問(wèn)題，及時(shí)采取措施維修和整改.

2.2 生活污水排入雨水井進(jìn)入河道治理方案

水清溝河沿岸部分小區(qū)一樓住戶和沿街商鋪私自將生活污水就近將生活污水和洗滌廢水接入雨水井內(nèi)，進(jìn)入雨水市政管網(wǎng)，最終排入河道.

治理方案如下：(1)在這些小區(qū)內(nèi)新建出戶管，并將出戶管的管徑適當(dāng)調(diào)大，就近接入排水通暢的污水檢查井，排入市政排污管網(wǎng)內(nèi)[1]，并將所有私自接入雨水檢查井的管道全部用混凝土砂漿澆灌封閉，改建其排放口，杜絕再次使用[6].(2)沿街商戶主要是餐飲類或者洗車行，日常排水量大，含油量高，商戶按要求在自家污水進(jìn)入市政管網(wǎng)排污口前設(shè)置隔油池，減少污水含油量；并將原有問(wèn)題管道進(jìn)行原線翻建，廢棄私接管段.

2.3 污水經(jīng)雨水暗渠排入河道治理方案

青島市北區(qū)金華路垃圾中轉(zhuǎn)站處理垃圾產(chǎn)生的廢水、宜陽(yáng)路沿街大院內(nèi)三處共用廁所產(chǎn)生的廁所污水和德安路南側(cè)沿宜陽(yáng)路分布的190余家商戶產(chǎn)生的生活污水等，直接排入就近的地下暗渠內(nèi)，最終排入水清溝河，對(duì)河道造成嚴(yán)重的污染.

德安路南側(cè)沿宜陽(yáng)路分布的190余家商戶產(chǎn)生的生活污水水量最大，將其分成六段接入宜陽(yáng)路市政排水管網(wǎng)內(nèi)，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)算，分段設(shè)計(jì)治理方案后，管段內(nèi)最大污水流量為285m3/d.

污水管管徑計(jì)算如下：

(1)主要設(shè)計(jì)參數(shù)

污水管的最小設(shè)計(jì)流速：污水管道在設(shè)計(jì)充滿度下為0.6 m/s；

污水管的最大設(shè)計(jì)流速：污水管道在設(shè)計(jì)充滿度下為5 m/s；

管道粗糙系數(shù)n：HDPE塑料復(fù)合管，n=0.011；

污水管道最大設(shè)計(jì)充滿度： 管徑為200～300 mm時(shí)，最大設(shè)計(jì)充滿度為0.55；

管徑為350～450 mm時(shí)，最大設(shè)計(jì)充滿度為0.65；

(2)管道過(guò)水能力計(jì)算：Qmax=A×V

其中： Qmax：管道過(guò)水能力(m3/s)；

A：水流有效斷面面積(m2)；

V：水流斷面的平均流速(m/s)；V=(R2/3i1/2)/n

其中： i：水力坡度(%)，取i=1%；

R：水力半徑(m)

經(jīng)計(jì)算，污水經(jīng)雨水暗渠排入河道的治理方案設(shè)計(jì)，選用DN300的HDPE材質(zhì)排污管道滿足排水要求.

治理方案：新建排污管道，接入市政污水管網(wǎng)，保證雨污分流，并將所有接入雨水暗渠內(nèi)的管道全部用混凝土砂漿澆灌封閉，改建其排放口，杜絕再次使用[6].(1)在金華路垃圾站北側(cè)沿垃圾站外墻鋪設(shè)DN300的HDPE材質(zhì)排污管道，并在垃圾站內(nèi)新建三處廢水收集池，將收集的廢水排入新建污水管道，排入市政管網(wǎng)；(2)根據(jù)宜陽(yáng)路排污管網(wǎng)翻建設(shè)計(jì)方案，在三處廁所處各新建DN300的HDPE材質(zhì)排污管道，將廁所污水排入到現(xiàn)狀宜陽(yáng)路污水管道中；(3)該區(qū)域的商戶都建在暗渠上，在暗渠內(nèi)新鋪設(shè)DN300的HDPE材質(zhì)排污管道，并將其分段接入就近的市政排污管網(wǎng)中，各商戶將自家排污管道接入到暗渠內(nèi)新鋪設(shè)的排污管道.

3 維護(hù)與管理

通過(guò)與市北區(qū)城市管理局、環(huán)保局以及市北區(qū)排水公司的前期調(diào)研，水清溝河流域黑臭水體整治工程中涉及到的污染源多數(shù)為現(xiàn)有排污管道破裂、負(fù)荷大；住戶、商戶等私自搭接污水管、私自排放污水進(jìn)入雨水管線等因素造成的.政府部門應(yīng)攜手排水公司積極探索排水設(shè)施“建、管、養(yǎng)”一體化工作，將市政管網(wǎng)的修建、維護(hù)、管理全部交由排水公司.故在完成水清溝河流域黑臭水體整治后，應(yīng)該加強(qiáng)后期的管理，需加大執(zhí)法監(jiān)督管理力度，同時(shí)提高市民的環(huán)保意識(shí)，杜絕污水亂排暗渠現(xiàn)象.本工程的順利完成，將改善水清溝河的河道環(huán)境和沿岸環(huán)境，直接改善市民的生活質(zhì)量，改善市北區(qū)的社區(qū)環(huán)境；進(jìn)一步提升青島市的影響力和競(jìng)爭(zhēng)力.

4 總 結(jié)

污水直排、水體黑臭是城市水環(huán)境治理最為突出的問(wèn)題，不僅破壞人居環(huán)境，也嚴(yán)重影響城市形象.青島市水清溝河黑臭水體的治理方案，直接從源頭上切斷了黑臭水體的排放，做到了真正的消除黑臭水體.經(jīng)過(guò)治理的水清溝河將一改往日黑臭水體肆意流淌，生活垃圾隨處可見(jiàn)的面貌，水清溝河沿岸住宅區(qū)將成為居民樂(lè)意生活的理想之選.

青島市水清溝河黑臭水體的治理是一項(xiàng)惠民利民的政府舉措，將會(huì)改善青島市北區(qū)的水環(huán)境和空氣環(huán)境，提高當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境質(zhì)量，可以直接提高城市居民的生活質(zhì)量和人身安全.

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