城市黑臭河道綜合治理技術(shù)的應(yīng)用研究

劉駿

摘要：本文介紹了目前黑臭河道常用的單一治理技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上提出了綜合治理技術(shù)，并在成都市鹿溪河上游黑臭河道治理中得到成功運(yùn)用，工程治理完工后，河道水質(zhì)明顯改善，對(duì)我國城市黑臭河道的治理具有較好的借鑒作用。

關(guān)鍵詞：黑臭河道；生態(tài)水環(huán)境；綜合治理技術(shù)

城市河道不僅為城市增添了一道亮麗獨(dú)特的風(fēng)景線，而且還是都市文化無形 的代言人之一，起著繼承文化、延續(xù)歷史和發(fā)展文明的重要作用。然而，隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，尤其是城鎮(zhèn)工業(yè)和人口的迅速發(fā)展，污廢水和污染物排放量有了顯著的增長，而城市河流一直被人們視為城市廢水和生活污水的主要排污通道和場所，過度的污染直接引起了水體的富營養(yǎng)化，甚至導(dǎo)致水體發(fā)黑發(fā)臭，形成黑臭水，完全喪失使用功能、影響景觀以及人類生活和健康。目前，黑臭河道治理技術(shù)應(yīng)用較多的如截污納管、底泥疏浚、曝氣增氧、微生物載體、生態(tài)浮島、微生物菌劑、水生植物、水生動(dòng)物等一種或兩種技術(shù)措施的應(yīng)用，雖在黑臭河道整治過程中取得了一定效果，但往往存在水質(zhì)凈化效率低、治理效果不理想等問題，因而綜合治理技術(shù)的應(yīng)用勢必將成為今后黑臭河道治理的發(fā)展趨勢。

1黑臭河道單一治理技術(shù)

1.1截污納管

整治城市黑臭河道的首要就是外源截污，對(duì)生活污水、工業(yè)廢水及畜禽養(yǎng)殖廢水等等入河污水進(jìn)行截流治理，從源頭減少入河排污量。截污是保證河流水環(huán)境長期良好的前提，只有將污染物拒之于河道之外，讓河道生態(tài)環(huán)境處于自然平衡的狀態(tài)之下，才能保證河道水環(huán)境和河道不被破壞。

1.2底泥清淤

底泥清淤是黑臭河道污染治理中普遍采用的措施之一，可以較大程度地削減底泥對(duì)上覆水體的污染貢獻(xiàn)率，進(jìn)而解決內(nèi)源釋放而造成的二次污染問題，并為后續(xù)的生物技術(shù)介入創(chuàng)造出良好的生態(tài)條件。底泥清淤的方式主要有排干清淤、水下清淤、環(huán)保清淤等方式，其中，環(huán)保清淤是最有效的清淤方式，可保證有效的清淤深度和位置，并進(jìn)行有效的二次污染防治。

1.3曝氣增氧

河水中溶解氧的含量是反映水體污染狀態(tài)的一個(gè)重要指標(biāo)，受污染水體溶解氧濃度變化的過程反映了河流的自凈過程。河道曝氣增氧是根據(jù)河流受到污染后缺氧的特點(diǎn)，人工向水體中充入空氣或氧氣，加速水體復(fù)氧過程以提高水體的溶解氧水平，恢復(fù)和增強(qiáng)水體中好氧微生物的活力，使水體中的污染物質(zhì)得以凈化，從而改善河流的水質(zhì)。在河道治理中，曝氣增氧主要有微孔曝氣、射流曝氣、噴泉曝氣等幾種形式。

1.4微生物載體

微生物載體是實(shí)施河道污染水質(zhì)凈化的生物手段，在水體治理中具有廣泛適用性，具有維護(hù)管理成本低，構(gòu)造簡單，操作容易等特點(diǎn)，有利于削減水庫內(nèi)源污染，改善水質(zhì)，促進(jìn)河道水體物質(zhì)循環(huán)和生態(tài)循環(huán)的形成。在治理工程中，通過應(yīng)用微生物載體，可以取得良好的效果，其附著生物主要有細(xì)菌、藻類、原生動(dòng)物和輪蟲等微生物，在應(yīng)用時(shí)對(duì)懸浮顆粒物（SS）有很好的降解作用、水體的透明度顯著提高。在河道治理中，微生物載體一般采用彈性填料、組合填料和碳素纖維生態(tài)草。

1.5生態(tài)浮島

生態(tài)浮島是利用生態(tài)工學(xué)原理，降解水中的COD、氮和磷的含量，它以水生植物為主體，運(yùn)用無土栽培技術(shù)原理，以高分子材料等為載體和基質(zhì)，應(yīng)用物種間共生關(guān)系，充分利用水體空間生態(tài)位和營養(yǎng)生態(tài)位，從而建立高效人工生態(tài)系統(tǒng)，用以削減水體中的污染負(fù)荷。生態(tài)浮島對(duì)水質(zhì)凈化最主要的功效是利用植物的根系吸收水中的富營養(yǎng)化物質(zhì)，例如總磷、氨氮、有機(jī)物等，使得水體的營養(yǎng)得到轉(zhuǎn)移，減輕水體富營養(yǎng)化現(xiàn)象，它能使水體透明度大幅度提高，同時(shí)水質(zhì)指標(biāo)也得到有效的改善，特別是對(duì)藻類有很好的抑制效果。采用生態(tài)浮島對(duì)河道進(jìn)行水質(zhì)改善是一種經(jīng)濟(jì)而有效的途徑，目前在國內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用。

1.6微生物菌劑

微生物菌劑是生物修復(fù)法的一種，在工業(yè)污水生活污水以及其他一些污水的治理中均有應(yīng)用。在黑臭河道的治理上，可通過向上覆水或底泥中投加微生物菌劑達(dá)到黑臭水體修復(fù)的目的。投加的微生物菌劑可以是外來菌劑，也可以是對(duì)河道水體原有菌種富集培養(yǎng)后的土著微生物菌劑。微生物菌劑法作為一種成本相對(duì)較低的原位修復(fù)技術(shù)在黑臭河道的治理中已有較多應(yīng)用和研究。目前在河道治理中常用的微生物產(chǎn)品主要是對(duì)自然界中普遍存在的具有特殊作用的一些微生物進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)的，主要有光合細(xì)菌、硝化細(xì)菌、反硝化細(xì)菌、芽孢桿菌和酵母菌等。但在運(yùn)用過程中，微生物種類相對(duì)單一、使用配比沒有針對(duì)性或設(shè)計(jì)菌群功能沒有系統(tǒng)性等，造成菌群功能單一或不能發(fā)揮理想效果。

1.7水生植物

水生植物不但能吸收、凈化水體中的污染物質(zhì)，而且能減少河道淤泥中的營養(yǎng)鹽再釋放，同時(shí)還能抑制藻類的生長，并為水生動(dòng)物提供繁育棲息的場所。沉水植物為水生生物提供了生存環(huán)境、對(duì)增加水體空間生態(tài)位、抑制生物性和非生物性懸浮物、吸收水體中的污染物、改善水下光照和溶解氧條件、改善水質(zhì)等具有重要作用。沉水植物作為水體生態(tài)系統(tǒng)中水和底質(zhì)兩大營養(yǎng)庫之間的有機(jī)接合部位，對(duì)水體生態(tài)系統(tǒng)的生物生產(chǎn)力結(jié)構(gòu)與功能的穩(wěn)定起著至關(guān)重要的作用。河道治理工程中，常用的主要有以下沉水植物有苦草、黑藻、竹葉眼子菜、微齒眼子菜、篦齒眼子菜等。

1.8水生動(dòng)物

黑臭河道治理過程中除了利用水生植物對(duì)河道水體進(jìn)行凈化外，可通過投放螺蚌、濾食型魚類等完善生態(tài)系統(tǒng)食物網(wǎng)鏈。一方面，水生動(dòng)物可有效地去除了植物表面的附生生物覆蓋層、解決的植物的光照限制及其與浮生藻類的營養(yǎng)鹽競爭等有害影響，促進(jìn)了水生植物的生長；另一方面，可有效的控制浮游植物的數(shù)量，增加了系統(tǒng)穩(wěn)定性和調(diào)控效果。

1.9其他技術(shù)

目前，黑臭河道治理技術(shù)種類繁多，入引水稀釋、化學(xué)藥劑、一體化設(shè)備等，但城市黑臭水體整治技術(shù)的選擇應(yīng)遵循“適用性、綜合性、經(jīng)濟(jì)性、安全性和長效性”等原則。

2黑臭河道綜合治理技術(shù)

由于黑臭河道的污染成因較為復(fù)雜，而且水體內(nèi)的有害物質(zhì)存在多樣性，加之每種治理技術(shù)均有其各自的適用性，所以在治理技術(shù)選擇上，單一的治理技術(shù)很難達(dá)到良好的治理效果，因此，黑臭河道的治理需要根據(jù)河道污染情況來采取綜合性的技術(shù)進(jìn)行治理，科學(xué)合理地進(jìn)行技術(shù)組合，遵循“源頭削減、過程控制、系統(tǒng)治理”的污染削除原則，提出因河施策、分段治理、分期實(shí)施的系統(tǒng)治理思路，最終實(shí)現(xiàn)河道清潔、河水清澈、河岸美麗。

2.1應(yīng)用案例-成都市鹿溪河上游工程

鹿溪河屬都江堰水系府河左岸支流，流經(jīng)龍泉驛區(qū)及雙流區(qū)六個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，發(fā)源于成都市龍泉驛區(qū)長松山西坡王家灣，鹿溪河全長74.6km，流域面積684km2，本工程位于成都市雙流區(qū)興隆鎮(zhèn)境內(nèi)，興隆湖入湖口壩址以上，水域總面積約65萬m2，區(qū)間河道全長7.0km，平均比降0.155%。由于鹿溪河長期受河道兩側(cè)違規(guī)排放生活污水、生產(chǎn)廢水、甚至部分工業(yè)廢水影響，加之近年來鹿溪河附近大量建筑物、道路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，河道被硬化、渠化等，導(dǎo)致鹿溪河水質(zhì)常年處于Ⅴ類～劣Ⅴ類，總氮、總磷、氨氮濃度較高，總體水質(zhì)情況較差。此外，河道水土流失嚴(yán)重、導(dǎo)致河床淤積，生物多樣性差，導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境和水環(huán)境的惡化。2017年，鹿溪河上游區(qū)段實(shí)施了水生態(tài)環(huán)境治理工程，采用了綜合治理技術(shù)措施，主要包括沿線截污納管、初期雨水截留、河道底泥清淤、曝氣增氧、微生物載體、微生物菌劑、生態(tài)浮島、水生植物、水生動(dòng)物等措施。

第一階段主要是對(duì)河道周邊生活污水等點(diǎn)源污染進(jìn)行截污納管措施，同時(shí)實(shí)施初期雨水截留，降低進(jìn)入河流水體氮磷等營養(yǎng)鹽含量、有機(jī)物含量及總固體懸浮物含量等。此外，對(duì)存在底泥污染嚴(yán)重的河流區(qū)段采取底泥生態(tài)清淤措施，加快底泥污染物的去除。

第二階段主要是在完成截污納管、初期雨水截留、底泥清淤的基礎(chǔ)上，在河道實(shí)施按照布設(shè)噴泉曝氣增氧設(shè)備，增加水體溶解氧，并在部分河道安裝布設(shè)微生物載體，同時(shí)定期投加微生物菌劑，促進(jìn)微生物在微生物載體上快速掛膜，提高微生物的凈化效率，調(diào)節(jié)并改善河道水質(zhì)，提高水體透明度，為沉水植物的生長打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。工程實(shí)施過程中，在水體透明度明顯提升的基礎(chǔ)上，分階段實(shí)施了沉水植物種植，利用沉水植物為水生生物提供了生存環(huán)境、對(duì)增加水體空間生態(tài)位、抑制生物性和非生物性懸浮物、吸收水體中的污染物、改善水下光照和溶解氧條件、改善水質(zhì)。此外，在河道部分區(qū)段的近岸帶，布設(shè)了生態(tài)浮島，生態(tài)浮島下部同樣懸掛微生物載體，利用生態(tài)浮島上部挺水植物和下部微生物載體的共同作用，有效去除水體中的污染物。

工程完工后，鹿溪河生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)入優(yōu)化調(diào)整期，優(yōu)化調(diào)整期間，主要是對(duì)河道水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測分析，以及觀測沉水植物的生長情況，曝氣設(shè)備等運(yùn)行情況，并根據(jù)水質(zhì)情況分階段投放水生動(dòng)物，完善食物網(wǎng)鏈，增強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提高河道水體自凈化能力。鹿溪河生態(tài)系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整完成后，河道黑臭問題徹底解決，水體透明度高，水面感官良好，水質(zhì)明顯得到了改善，河道功能基本得到恢復(fù)。

2.2水質(zhì)監(jiān)測分析

成都市鹿溪河上游水生態(tài)環(huán)境治理工程完工后，在系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整期間選取了4個(gè)監(jiān)測斷面對(duì)污染物去除效果進(jìn)行分析，主要監(jiān)測指標(biāo)為氨氮（NH3-N）、化學(xué)需氧量（CODcr）、總磷（TP），監(jiān)測點(diǎn)位如下圖：

2.3結(jié)果分析

從上述水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果中可以看出，4個(gè)監(jiān)測點(diǎn)位的中氨氮（NH3-N）、化學(xué)需氧量（CODcr）、總磷（TP）基本達(dá)到地表水Ⅳ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，部分時(shí)間段內(nèi)水質(zhì)質(zhì)量甚至優(yōu)于Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。由此可以看出，成都市鹿溪河上游經(jīng)過水生態(tài)環(huán)境的整治及水生態(tài)系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整，河道污染物濃度明顯降低，水質(zhì)較工程實(shí)施前明顯得到了改善，表面利用綜合治理技術(shù)對(duì)黑臭河道進(jìn)行治理效率更高，且凈化效果好。

通過對(duì)鹿溪河上游實(shí)施水生態(tài)環(huán)境整治，實(shí)現(xiàn)了黑臭河道水質(zhì)改善和生態(tài)恢復(fù)，優(yōu)化調(diào)整期間，基本形成了穩(wěn)定的自然河道生態(tài)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)鹿溪河上游河道清潔、河水清澈、河岸美麗的目標(biāo)。由此可以看出，黑臭河道的整治應(yīng)該根據(jù)河道的實(shí)際情況，分別對(duì)各個(gè)污染源針對(duì)性的選擇適宜的技術(shù)，使污染得到有效的截留或削減，最終才能夠達(dá)到預(yù)期的水質(zhì)目標(biāo)。此外，河道水生態(tài)系統(tǒng)及水質(zhì)的改善是一個(gè)長期的工程，需要建立完善的管理制度，加強(qiáng)對(duì)污染源頭的管理和水面的養(yǎng)護(hù)，鞏固河道整治成效，避免前治理后污染的惡性循環(huán)局面。

3結(jié)語

黑臭河道整治是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)性的工程，單一的治理技術(shù)措施無法解決所有污染源，且凈化效率低，因此，只有根據(jù)河道的實(shí)際情況，分析各種污染源的污染情況，針對(duì)各自的污染源選用適宜的治理技術(shù)，科學(xué)組合，因地制宜，才能夠徹底解決河道的黑臭問題，并且做到長期穩(wěn)定有效。

（作者單位：四川省川建勘察設(shè)計(jì)院）