巨野縣會盟景觀帶黑臭水體治理案例分析

張德祥，郝玉友，劉寶富，花樹聰，羅從偉

(1.山東省建筑設計研究院有限公司，山東濟南 250001；2.莒縣城鄉(xiāng)建設服務中心, 山東日照 276500；3.山東建筑大學市政與環(huán)境工程學院，山東濟南 250101)

近年來，黑臭水體已經(jīng)成為影響城市水環(huán)境的主要問題之一[1-2]，不僅嚴重損害了城市的人居環(huán)境，也在很大程度上影響了城市的外在形象和可持續(xù)發(fā)展。2015年國務院頒布的《水污染防治行動計劃》中提出，到2030年城市建成區(qū)黑臭水體總體得到消除，黑臭水體在我國295個地級以上城市中有2 869個，其中85.7%以河流形式存在，且66.5%屬于重度黑臭。近年來，各地均積極采取措施整治黑臭水體，實施“一河一策”，嚴格落實河長制，結(jié)合低影響開發(fā)(low impact development，LID)理念，采取植草溝、生態(tài)護岸、透水磚等形式因地制宜治理城市河道沿岸，目前絕大多數(shù)水體有明顯的改善，但是仍有部分水體治理后再次出現(xiàn)黑臭問題。這主要是由于黑臭水體治理難度大，只注重短期治理，輕視保持維護，往往會出現(xiàn)黑臭反復的問題，徹底解決黑臭問題，需要科學系統(tǒng)的對外源、內(nèi)源和水生態(tài)進行治理。

巨野會盟景觀帶作為巨野縣內(nèi)的重要河道，擔負著排澇、景觀的多種功能，但是隨著城市化進程的加快，部分生產(chǎn)生活污水通過錯接混接雨水管道排入河道，超過河道水體的自凈能力，水中有機物、氮磷等污染物超標，導致水體變色發(fā)臭，形成黑臭水體。會盟景觀帶黑臭水體整治是落實國家《水污染防治行動計劃》和《城鎮(zhèn)污水處理提質(zhì)增效三年行動方案》等相關(guān)政策的重要體現(xiàn)，對于發(fā)揮河道水景功能、營造良好的城市水環(huán)境具有重要的現(xiàn)實意義和戰(zhàn)略意義。為此，本文在剖析掌握水體黑臭成因基礎(chǔ)上，詳細闡述外源減排及截污、內(nèi)源清淤及消解底泥、水動力恢復、水質(zhì)凈化和生態(tài)修復等采取的具體技術(shù)措施，明確水體水質(zhì)治理與保持機制，為我國黑臭水體的總體消除提供技術(shù)和工程參考。

1 項目概況

本項目治理范圍為會盟景觀帶，南起新洙水河，北至老洙水河，全長約為5 km，中間分支為牡丹小區(qū)向西(沿麒麟大道北側(cè))至上海嘉園、再向北至老洙水河。會盟景觀帶是巨野中心城區(qū)的一條重要的景觀河流，近年來由于人口經(jīng)濟發(fā)展，部分生活和工業(yè)廢水排入到會盟景觀帶，造成會盟景觀帶水體污染，黑臭水體問題較為突出。為解決水環(huán)境污染問題，巨野縣提出綜合整治會盟景觀帶，使水變清、景變美，為巨野縣人民創(chuàng)造一個優(yōu)美的環(huán)境，促進巨野經(jīng)濟社會又好又快發(fā)展。

2 水環(huán)境現(xiàn)狀及污染源

2.1 整治前水污染現(xiàn)狀

針對會盟景觀帶污染現(xiàn)狀，開展調(diào)研工作。黑臭水體污染狀況如圖1所示，在整治前普遍存在沿河兩岸污水排入量大、河道水質(zhì)污染嚴重以及河道水體流動緩慢等問題，不利于水體自凈修復和水生態(tài)健康發(fā)展。

圖1 河道水體污染現(xiàn)狀

此外，相關(guān)河道水體黑臭水體評價指標如溶解氧(DO)、氧化還原電位(ORP)、氨氮監(jiān)測點位置和數(shù)據(jù)如圖2和表1所示。由表1可知，治理前水體中的DO含量較低，除青年路和政府前位置水體DO含量達到6.21 mg/L和9.5 mg/L之外，少量水體DO含量小于0.7 mg/L，屬于輕度黑臭水體，近一半監(jiān)測點DO含量低于0.2 mg/L，屬于重度黑臭水體。監(jiān)測點pH值都在7以上，甚至達到8.9，大多數(shù)水體的ORP小于-200 mV，氨氮大于15 mg/L，根據(jù)住建部《城市黑臭水體整治工作指南》，此處水體已經(jīng)屬于重度黑臭水體范圍。

表1 會盟景觀帶水質(zhì)情況統(tǒng)計

圖2 會盟景觀帶水質(zhì)監(jiān)測點位置

2.2 污染來源及工程方案必要性分析

“黑臭在水里，根源在岸上，關(guān)鍵在排口，核心在管網(wǎng)”。通過現(xiàn)場排查，河道沿線部分小區(qū)、學校、大型商場、部分等存在錯接混接現(xiàn)象，污水接入雨水管道內(nèi)，導致部分生活污水匯入河道。巨野一中、格林豪泰、變電站家屬院污水接入古城西路雨水管道，巨野一中、華府小區(qū)、煤田醫(yī)院污水錯接進入入文昌路雨水管道，恒巨花園小區(qū)污水接入鳳臺路雨水管道，最終污水流入會盟景觀帶內(nèi),如圖2所示。水質(zhì)監(jiān)測點位1由于污水混接入雨水管道，匯入會盟景觀帶，此位置DO為0.63 mg/L，氨氮為40.44 mg/L；府前一品小區(qū)污水接入萬福路雨水管道，萬福路小學污水接入甘棠路雨水管道，大元商貿(mào)城污水接入會盟路雨水管道，排入會盟景觀帶，水質(zhì)監(jiān)測點位9的DO為0.13 mg/L，氨氮為46.66 mg/L；金山路—會盟路段河道周圍有工業(yè)污水直排，此段河道與會盟景觀帶連通帶來污染，水質(zhì)檢測點位10的DO為0.11 mg/L，氨氮為52.65 mg/L。污水中大量的有機污染物和各種懸浮物質(zhì)以及殘存在管道內(nèi)的淤泥排入河道，超過水體的自凈能力，使景觀帶水質(zhì)惡化。牡丹小區(qū)向西(沿麒麟大道北側(cè))—上海嘉園淤泥深度約0.3 m，老洙水河—五蓮路段淤泥平均深度約0.6 m，河道底泥中含有大量的污染物，污染物的釋放是河道水質(zhì)污染的重要因素。

河道城區(qū)部分堤岸多為石砌垂直駁岸，修葺整齊，部分為斜坡式駁岸，但河道基本無挺水、沉水等水生植物生長，導致河道景觀效果差、河流生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)失調(diào)等問題，河道處于低級營養(yǎng)結(jié)構(gòu)水平，水體自凈能力差。

青年路、古城西路、鳳臺路及牡丹小區(qū)內(nèi)橋涵修建標準低，過水斷面較小，且涵底高，流水不暢。五蓮路以南河道主要流經(jīng)村莊，河道內(nèi)雜草叢生，垃圾堆積，導致水質(zhì)較差，且補水不足，使河道喪失自凈能力。景觀帶黑臭水體河道底坡較平緩，僅靠水體重力流動難以達到流水不腐。

3 項目預期目標

此次會盟景觀帶水環(huán)境綜合整治致力于從源頭上科學化、系統(tǒng)化實施綜合治理，最大限度發(fā)揮會盟景觀帶的生態(tài)價值、景觀價值、經(jīng)濟價值和社會價值。

(1)有效減少會盟景觀帶水體污染內(nèi)源，解決河道內(nèi)淤泥污染現(xiàn)象，消除會盟景觀帶水體內(nèi)淤泥。

(2)城區(qū)段河水渾濁度降低，透明度大于0.5 m，河水由濁返清，消除臭氣污染。

(3)有效改善城區(qū)段河水水質(zhì)，使之達到消除黑臭的目標，重新塑造多樣的生態(tài)群落，增強河道自凈能力，顯著提升河道的自然屬性。

(4)以創(chuàng)造性生態(tài)與人文濱水空間大幅提升沿岸景觀和文化價值，使會盟景觀帶成為充滿魅力的生態(tài)風景廊道和城市形象展示的門戶之帶。

4 黑臭水體治理方案

黑臭水體的治理原則包括適用性、綜合性、經(jīng)濟性、長效性和安全性[3]。針對會盟景觀帶黑臭水現(xiàn)狀及主要問題，本項目治理方案的總體思路是“控源截污、內(nèi)源治理、生態(tài)修復、活水循環(huán)”，提出了“四位一體”的黑臭水體整治措施，具體治理方案如下。

4.1 控源截污

外部排污是導致黑臭的根源，阻斷或控制污染源排放，消除水體黑臭的外來隱患，是下階段水體治理的前提和基礎(chǔ)。因此，本方案提出改造小區(qū)、學校等排水管網(wǎng)，實現(xiàn)雨污分流。

恒巨花園小區(qū)污水接入鳳臺路污水管道，于古城西路北側(cè)新增污水管道，收集巨野一中、煤田醫(yī)院、格林豪泰、變電站家屬院污水，廢除文昌路原小管徑污水管，新建合理管徑污水管收集巨野一中、華府小區(qū)和煤田醫(yī)院污水排入古城西路新建污水管。

花冠小區(qū)、藍博灣售樓部污水接入甘棠路污水管道，整修牡丹小區(qū)在會盟景觀帶處污水管道，消除污水外溢，于麒麟大道南側(cè)新增污水管道，收集道路兩側(cè)污水，蘇聚酒店污水接入昌邑路污水管道，計生局、麗天小區(qū)污水接入會盟路污水管道。

府前一品小區(qū)、大元商貿(mào)城污水接入會盟路污水管道，萬福路小學污水接入甘棠路污水管道，整修萬福路與甘棠路交叉路口處雨污水管道，消除雨污混接現(xiàn)象，嚴禁污水直接排入河道，達到《污水排入下水道水質(zhì)標準》后排入市政污水管道，金山路—會盟景觀帶段河道在徹底整治之前需與會盟景觀帶斷開。

4.2 內(nèi)源治理

河道底泥中含有大量的污染物，污染物的釋放是河道水質(zhì)污染的重要因素之一[4-5]。本項目采用人工清淤方案為主，河道截流，排除明水，人工配合挖掘機挖掘淤泥，同時需清理河面漂浮的及河道周邊垃圾，最后裝車外運，如圖3所示。

(1)牡丹小區(qū)向西(沿麒麟大道北側(cè))—上海嘉園：清淤長度約1.66 km，水面面積為27 789 m2，淤泥平均深度約0.3 m，淤泥量約8 337 m3，同時需清理河面漂浮的及河道周邊垃圾。

(2)老洙水河—五蓮路段：清淤長度約3.52 km，水面面積約145 792 m2，淤泥平均深度約0.6 m，清淤量約87 475 m3。

(3)五蓮路以南—新洙水河段清淤與河道拓寬同步實施，如圖3所示，該段清淤量計入河道拓寬開挖量，抽出污水量約5 056.2 m3。

圖3 人工清淤現(xiàn)場

4.3 生態(tài)修復

4.3.1 水體凈化工藝

(1)曝氣充氧DO是水體水質(zhì)好壞的一項重要指標，也是解決水體黑臭的必要手段，如圖4所示。本項目采用“河湖水質(zhì)原位凈化機”，該設備既能高效曝氣，又能將DO大范圍擴散，且無需用繩索牽拉固定，安裝使用快捷方便。

圖4 水體曝氣充氧

本項目河湖水質(zhì)原位凈化機共選用兩種類型。河湖水質(zhì)原位凈化機A型為曝氣推流一體式設備，動力源采用潛水泵，設備曝氣原理為底層曝氣，河底安裝，設備直接置于水下，設備主體為不銹鋼材質(zhì)；河湖水質(zhì)原位凈化機B型主要作用是曝氣，設備曝氣原理為底層曝氣，河底安裝，控制系統(tǒng)安裝在岸邊。河湖水質(zhì)原位凈化機A型主要用于污染比較嚴重，水體流動性差，水面寬度大于15 m以上河道；河湖水質(zhì)原位凈化機B型主要用于水面寬度較小，小于15 m的河道，且水體具有一定的流動性。

河湖水質(zhì)原位凈化機A型設備，42臺。設備主要參數(shù)：流量為750 t/h，曝氣能力為2.0 kg O2/(kW·h)，功率為1.5 kW，電壓為380 V。河湖水質(zhì)原位凈化機B型設備，300型號13臺，功率為3.0 kW，電壓為380 V；150型號24臺，功率為1.5 kW，電壓為380 V。

(2)微生物凈化在水體中安放特定的微生物載體(生物毯和川本草等組成)，形成良好的生物膜，為微生物繁殖和降解污染物提供了場所，可有效恢復河道的自凈能力，提升水質(zhì)。

在河道底部設置生物填料，以便構(gòu)建長期穩(wěn)定的微生物系統(tǒng)。生物毯高度為2 cm，高孔隙率地毯狀，卷曲絲狀結(jié)構(gòu)，孔隙為三維立體網(wǎng)絡蜂窩狀結(jié)構(gòu)，面積為51 900 m2；川本草高孔隙率草狀，采用聚烯烴類和聚酰胺類材料，比表面積大，高度為51 912 m。

在水質(zhì)明顯改善后種植挺水植物(荷花、水生美人蕉、蘆葦、香蒲、燈心草)3 500 m2，布置比例為1∶0.4∶1.2∶0.5∶0.35。

4.3.2 具體治理方案

(1)鳳臺路—古城西路未打通河段，河道打通后采用水質(zhì)原位凈化機、生物毯、高分子軟性生物填料等共同組建微生態(tài)活水直接凈化系統(tǒng)。

(2)古城西路—會盟路段，采用水質(zhì)原位凈化機、生物毯、高分子軟性生物填料等共同組建微生態(tài)活水直接凈化系統(tǒng)。

(3)老洙水河段—五蓮路，采用水質(zhì)原位凈化機、生物毯、高分子軟性生物填料等共同組建微生態(tài)活水直接凈化系統(tǒng)，在水質(zhì)明顯改善后種植挺水植物，輔助打造沿河景觀。

總體來說，本階段可以加速河道水體流動，又能把大量氧氣運輸?shù)胶拥浪w的各個位置，使全流域均勻充氧，改善水體的含氧環(huán)境，讓好氧微生物占主導優(yōu)勢，消除黑臭，抑制藻類的過量繁殖和爆發(fā)，達到水質(zhì)提升的目的。另外，利用特定的微生物載體和土著的動植物構(gòu)建水生態(tài)系統(tǒng)，完成河道景觀建設，實現(xiàn)河道水體的生態(tài)修復。

4.3.3 生態(tài)修復投資

生態(tài)修復總投資為1 083萬元，其中河湖水質(zhì)原位凈化機設備及安裝概算為548萬元，生物毯和生物填料和安裝投資為495萬元，種植挺水植物投資為40萬元。

4.4 活水循環(huán)

對現(xiàn)狀景觀帶水系進行論證分析，改善現(xiàn)有的水動力條件，調(diào)用非常規(guī)清潔水源，提高水體的自身納污能力，達到流水不腐的效果。具體治理方案如下。

(1)在上海嘉園水系公園與洙水河公園一期連接處設置泵站，從老洙水河引水渠的長度為40 m，斷面尺寸寬為2 m，高為1 m。泵站設計規(guī)模為3 m3/s，布置700ZLB1.6～5.5型軸流泵3臺放置在泵房內(nèi)，揚程為4.75 m，分期提水老洙水河進入上海嘉園水系，加速河道內(nèi)水體流動，向東匯入會盟路景觀帶水系，通過南段拓寬的會盟景觀帶水系聯(lián)通新洙水河，活水循環(huán)。為合理控制河道內(nèi)水位，分別在新洙水河北側(cè)、麒麟大道和鳳臺路建設節(jié)制閘。

(2)拓寬會盟景觀帶水系南段河道，本段河道開挖擴寬作為會盟景觀帶活水循環(huán)通道。會盟景觀帶五蓮路以南新開挖河道長約1.67 km，結(jié)合《巨野縣防洪排澇專項規(guī)劃》，本次設計河道頂寬為22 m，底寬為5 m，設計邊坡為1∶3，設計河底高程為36.5 m。

(3)會盟景觀帶承擔城市排澇功能，雨水需及時排出，避免形成內(nèi)澇，改造會盟景觀帶青年路、古城西路、鳳臺路及牡丹小區(qū)內(nèi)橋涵。

5 整治后效果分析

本項目實施控源截污工程(含錯混接改造)建設改造污水管道D600、D800鋼筋混凝土5 934 m，實施內(nèi)源治理工程污泥清淤及清理河面漂浮垃圾95 000 m3，實施水生態(tài)修復工程并安裝河湖水質(zhì)原位凈化機79套，安裝生物毯51 900 m2和高分子軟性生物填料51 912 m，種植挺水植物荷花、水生美人蕉、蘆葦、香蒲、燈心草等3 500 m2。實施活水循環(huán)工程，建設泵站及附屬用房1座，開挖拓寬五蓮路以南河道1.65 km，改造青年路、古城西路、鳳臺路及牡丹小區(qū)內(nèi)不滿足排澇標準的4座橋涵，對黑臭水體進行了系統(tǒng)化整治，項目于2018年6月整治完成。根據(jù)《城市黑臭水體整治工作指南》，2019年1月起，對黑臭水體進行了取樣檢測。檢測點按每200～600 m設置，每2周取樣1次，連續(xù)測定6個月，實施黑臭水體治理前后水質(zhì)檢測數(shù)據(jù)對比如圖5所示，整治后DO為2.95～7.54 mg/L，ORP為59～157 mV，氨氮為0.41～3.69 mg/L，巨野縣會盟景觀帶已消除黑臭。

圖5 會盟景觀帶黑臭水體整治前后水質(zhì)對比(a)DO；(b)氨氮；(c)ORP

6 結(jié)論與建議

針對會盟景觀帶水體黑臭，采取了控源截污、內(nèi)源治理，生態(tài)修復、活水循環(huán)、景觀打造的治理思路開展綜合整治[6]，取得了良好的環(huán)境效益、經(jīng)濟效益和社會效益。會盟景觀帶初步完成了整治，黑臭水體已消除。

由于會盟景觀帶上游光明路以東以雨污水合流為主，老舊小區(qū)大多是雨污合流，雨季時仍有混合污水溢流進入會盟景觀帶，存在形成新的黑臭水體的隱患。建議后續(xù)對會盟景觀帶上游片區(qū)進行運用海綿城市理念，結(jié)合老舊小區(qū)改造進行雨污分流，提出源頭LID(比如截污式雨水口、雨水管斷接、生態(tài)屋頂、透水鋪裝、下沉式綠地、植草溝、雨水花園等)改造措施，對初期雨水截流處理，以鞏固會盟景觀帶治理效果，確保黑臭水體實現(xiàn)“長治久清”。