基于河道治理技術(shù)及治理措施的探索與思考

崔 延 汪佳慧 王凌生 張兆祥,*

（1 秦皇島天大環(huán)保研究院有限公司 河北秦皇島 066000 2 河北省河道水質(zhì)凈化及生態(tài)修復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 河北秦皇島 066000 3 河道水處理和生態(tài)修復(fù)河北省工程研究中心 河北秦皇島 066000）

引言

秦皇島市屬于溫帶半濕潤(rùn)大陸性季風(fēng)氣候，由于南鄰渤海，受海洋影響較大，氣候溫和。秦皇島市位于冀東北部，處于燕山山脈東段地區(qū)與山前平原地帶，轄區(qū)內(nèi)地勢(shì)多變，但氣候影響不大。[1]

秦皇島市水資源豐富，流域面積大于500 平方公里的河流有6 條，大于100 平方公里河流23 條，大于30 平方公里的河流54 條。秦皇島市境內(nèi)主要的河流有灤河、青龍河、湯河、洋河、石河、戴河、新河、飲馬河、沙河等，均屬于灤河水系和冀東沿海諸河水系，以上河流具有典型北方河流的特點(diǎn)，源短流急，汛期河水暴漲暴落，非汛期基流小甚至干涸。據(jù)2011 年統(tǒng)計(jì)，灤河水系在秦皇島市境內(nèi)流域面積約為3773 平方公里，地下水資源量約為7.45 億立方米，水資源總量約為16.40 億立方米（其中地表水12.54 億立方米，地下水7.45 億立方米，二者重復(fù)量為3.59 億立方米）。[1]由于傳統(tǒng)工業(yè)及旅游業(yè)的發(fā)展，且夏季雨水增多，造成暑期秦皇島市河道水質(zhì)治理困難，所以綜合治理勢(shì)在必行。

1 秦皇島市河道治理中存在的問題及成因分析

1.1 河道水質(zhì)污染嚴(yán)重

通過水質(zhì)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，大部分河道底泥淤積嚴(yán)重，COD、氨氮和總磷指數(shù)遠(yuǎn)超行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。隨著工業(yè)化生產(chǎn)的強(qiáng)度加大，產(chǎn)生的污水被排入河道，雖然經(jīng)過了處理，但仍存在污染物質(zhì)，河道的淤泥不能直接清除用于農(nóng)田肥料，這給清淤工作造成了困難，導(dǎo)致淤泥堆積嚴(yán)重，影響河道的正常運(yùn)行。在清除淤泥的過程中，也要根據(jù)河段底部的淤泥污染情況、厚度及安全性來(lái)確定清淤深度參數(shù)。對(duì)于淤泥量大、表面垃圾及污染物多的河段進(jìn)行重點(diǎn)清淤工作，保證河道水環(huán)境的清潔；對(duì)于淤泥量少的河道，要科學(xué)判定是否需要清淤，尤其是含有有機(jī)質(zhì)多的底泥，其實(shí)更利于河道微生物的生存，增加生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。切忌過度清淤，否則不僅浪費(fèi)了大量的人力、物力和財(cái)力，也不利于河道長(zhǎng)期穩(wěn)定發(fā)展。此外，還要對(duì)淤泥中污染物質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)，如具有釋放污染源的淤泥層，也應(yīng)該清除掉，避免未來(lái)對(duì)水體造成污染與傷害。

有機(jī)污染物最大的特點(diǎn)是耗氧，導(dǎo)致水中溶解氧降低，動(dòng)植物難以生存，水質(zhì)惡化。大部分有機(jī)污染物在自然環(huán)境中很難被分解，通過食物鏈累積對(duì)人類身體造成傷害。水中的氨氮對(duì)環(huán)境和人體均有很大危害，它能轉(zhuǎn)換成亞硝酸鹽，對(duì)人類健康不利；氨氮濃度高的廢水排入海洋會(huì)引起赤潮，秦皇島是一座沿海城市，如若河道的氨氮值過高排入海洋，會(huì)嚴(yán)重影響海洋生態(tài)，造成大范圍損失。磷在生態(tài)系統(tǒng)中占有重要作用，但由于含磷的廢水大量排入河道，使水體富營(yíng)養(yǎng)化，打破了生態(tài)系統(tǒng)的平衡，水中藻類及植物大量繁殖，水體惡化形成惡性循環(huán)，水體的凈度降低。[2]

1.2 生態(tài)環(huán)境脆弱

由于水質(zhì)生態(tài)環(huán)境的承載力和環(huán)境容量有限，其平衡越來(lái)越容易被打破以及改變，并且隨著人類活動(dòng)的影響，水質(zhì)生態(tài)環(huán)境變得脆弱，進(jìn)而發(fā)生整體的結(jié)構(gòu)變化。

造成生態(tài)環(huán)境脆弱的原因主要有以下幾個(gè)方面：（1）在日常生活和工業(yè)生產(chǎn)過程中，人們的環(huán)保意識(shí)薄弱，產(chǎn)生的生活污水和工業(yè)廢水不能進(jìn)行徹底地加工處理，如果直接排入河流會(huì)對(duì)河道環(huán)境造成極大的傷害，嚴(yán)重破壞生態(tài)環(huán)境。由于人們的生活模式和環(huán)保意識(shí)提升是一個(gè)長(zhǎng)期過程，所以生態(tài)環(huán)境保護(hù)的工作任重而道遠(yuǎn)。（2）由于垃圾隨意堆放，飲用水生態(tài)環(huán)境被嚴(yán)重破壞，河流中的氮、磷等物質(zhì)超標(biāo)，造成水體富營(yíng)養(yǎng)化，生態(tài)系統(tǒng)紊亂，部分工廠違規(guī)亂排工業(yè)廢水，威脅了飲用水的安全使用。（3）人類活動(dòng)加劇，尤其是城市的發(fā)展建設(shè)，對(duì)于河道的干預(yù)如截彎取直、修建水利設(shè)施等，影響了天然形成的生態(tài)系統(tǒng)，使其應(yīng)對(duì)突發(fā)狀況的能力急劇下降，一旦有外來(lái)物種入侵或者夏季洪水爆發(fā)，對(duì)河道生態(tài)系統(tǒng)都是致命的打擊。

河岸與河床的硬質(zhì)化也是破壞水質(zhì)生態(tài)環(huán)境的一個(gè)重要因素。[3][4]河道的硬質(zhì)化的缺點(diǎn)有以下幾點(diǎn)：（1）使天然河道的美感消失，河道走向筆直沒有彎曲，極大地影響了河流的觀賞價(jià)值；（2）河水的流動(dòng)性下降，自凈能力下降，水中的有害物質(zhì)增多，水體富營(yíng)養(yǎng)化，溶解氧降低，造成水體質(zhì)量嚴(yán)重下降，重則形成黑臭水體；（3）河岸與河床硬質(zhì)化阻斷了水體與土壤間的生物交流，使河道不能完成生態(tài)系統(tǒng)中微生物轉(zhuǎn)換的環(huán)節(jié)，破壞了界面的生態(tài)平衡；（4）截彎取直使得鳥類和魚蝦的生存空間極大被削減，使動(dòng)植物在汛期非常容易被沖走，破壞生態(tài)環(huán)境。

1.3 雨污分流系統(tǒng)不完善

秦皇島市年降水量豐富，尤其是夏季，如果出現(xiàn)大面積內(nèi)澇會(huì)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。其主要原因是在城市建設(shè)初期，沒有對(duì)排水系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一設(shè)計(jì)，造成排水效率低下，應(yīng)對(duì)洪水風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)較低。其次，城市建設(shè)用地面積不斷增加，使排水系統(tǒng)壓力過大，日常維護(hù)很難做到盡善盡美，導(dǎo)致管道擁堵、污水回流等問題出現(xiàn)。由于雨污分流系統(tǒng)不完善，初期雨水和城市污水在排放過程中很難區(qū)分開，容易使當(dāng)?shù)氐乇硭Y源和周邊環(huán)境被污染，加重了污水處理和環(huán)境保護(hù)的工作量。

其中，加強(qiáng)雨水資源的利用可以有效緩解城市用水緊缺的問題。利用調(diào)蓄池收集初期雨水，進(jìn)行預(yù)處理除砂，通過與就地水處理站結(jié)合，對(duì)初期雨水進(jìn)行超標(biāo)污染物分析，加入合適的絮凝劑，利用化學(xué)方法達(dá)到去除污染物的效果。此外，還可以與生物方法結(jié)合，構(gòu)建人工濕地，保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)。但由于城市發(fā)展迅速，城市管道設(shè)施不齊全，雨水處理系統(tǒng)不完善，無(wú)法滿足城市發(fā)展的要求。雨水管道堆積物不能及時(shí)清理，使得雨水與城市污水混合流入河道，引起河道污染問題。對(duì)于老舊小區(qū)外的道路，特別是較窄的街巷，在夏季汛期，雨水均通過地面自排，造成雨污同時(shí)通過暗渠或管道直接排入河道，不僅影響了居民生活，對(duì)河道的環(huán)境也造成了污染。初期雨水中的污染成分主要包括SS、COD、氨氮、總磷和重金屬等，這些污染物隨著雨水流入河道，破壞了河道的生態(tài)，造成河道水質(zhì)下降，所以雨污分流是非常必要的。雨污分流不僅可以減小城市管道的壓力，還能夠促進(jìn)水的再利用，補(bǔ)充城市用水。[5]

1.4 治理技術(shù)落后

隨著城市工業(yè)發(fā)展，經(jīng)濟(jì)迅速攀升，導(dǎo)致生活及工業(yè)污染物的種類和數(shù)量增多，河道生態(tài)系統(tǒng)的自我恢復(fù)能力變差，河道的清理越來(lái)越困難，對(duì)于治理技術(shù)的要求也更高。現(xiàn)如今，傳統(tǒng)污水治理技術(shù)不能有效清除河道中的污染物，使得治水效率低下，持續(xù)使用還會(huì)增加成本，河道治理工作很難開展和進(jìn)行。對(duì)于治理成果，需要長(zhǎng)效監(jiān)控，簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單的靠人力去監(jiān)督效率是非常低的，應(yīng)建立成熟的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，設(shè)置中央控制室，對(duì)各河道進(jìn)行定點(diǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)控和及時(shí)調(diào)度，確保治理成果的有效性。此外，工作人員的治理理念缺乏創(chuàng)新和與時(shí)俱進(jìn)，導(dǎo)致先進(jìn)技術(shù)不能及時(shí)推廣，河道的環(huán)境治理難上加難。

河道治理觀念落后，在傳統(tǒng)的污水治理技術(shù)中，經(jīng)常只能注重單一一點(diǎn)或幾點(diǎn)問題展開設(shè)計(jì)和研究，這往往忽視了生態(tài)系統(tǒng)的整體性，牽一發(fā)而動(dòng)全身，對(duì)于河道的環(huán)境問題，應(yīng)該著眼全局，用符合自然規(guī)律的手段，統(tǒng)籌生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益，切實(shí)保護(hù)好河道環(huán)境。此外，國(guó)內(nèi)外的一些新技術(shù)難以引進(jìn)并應(yīng)用到河道治理當(dāng)中，要深刻了解技術(shù)的適用范圍，避免造成不必要的資金損失。

隨著人民生活水平的提高，對(duì)河道環(huán)境的要求越來(lái)越高，河水清澈、河道美觀、生態(tài)系統(tǒng)完善等均為衡量河道治理效果的標(biāo)準(zhǔn)，而這些標(biāo)準(zhǔn)的背后都要有先進(jìn)治理技術(shù)支撐，所以開拓創(chuàng)新，研發(fā)各種新型河道治理技術(shù)，發(fā)掘創(chuàng)新治理理念至關(guān)重要。

2 解決方案

由于城市河道存在以上一系列問題，對(duì)此，本文結(jié)合國(guó)內(nèi)外技術(shù)，提出以下解決方案。

2.1 物理方法

因?yàn)楣芾聿划?dāng)，污水廢水未進(jìn)行嚴(yán)格處理，直接排入河道，河道水體的生態(tài)環(huán)境遭到破壞，河道中的藻類、浮萍大量生長(zhǎng)，水體表面被覆蓋，嚴(yán)重影響了水中的含氧量，魚蝦由于缺少氧氣也無(wú)法生存，使水中生態(tài)系統(tǒng)惡性循環(huán)，不利于河道的穩(wěn)定發(fā)展。物理方法就是采用機(jī)械方法清除以上污染物，達(dá)到提升水質(zhì)的目的。其次，河道淤泥對(duì)于河道水環(huán)境的影響也很大，淤泥長(zhǎng)期不清理會(huì)使泥土密度增大，易于吸附水中小物質(zhì)，從而使淤泥更多，造成河道更加擁堵、堵塞。一般可采用物理清淤的處理方法，將流動(dòng)性較大的底泥清理，并將底泥進(jìn)行專業(yè)檢測(cè)，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果判斷底泥中是否被污染，如果已經(jīng)被污染，則需要采用鈍化穩(wěn)定等技術(shù)降低淤泥中污染物的含量，再將處理后的底泥運(yùn)送至指定地點(diǎn)用作回填土；如果沒有被污染，可利用差異化的堆場(chǎng)處理技術(shù)進(jìn)一步對(duì)淤泥開展資源化處理與利用。

在治理河道作業(yè)過程中，石籠網(wǎng)技術(shù)也得到了廣泛的應(yīng)用。石籠網(wǎng)一般是由高抗腐蝕處理以上的同質(zhì)鋼絲、稀土合金鍍層混合鋅鋁低碳鋼絲、鋅鋁合金鍍層低碳鋼絲或熱鍍鋅低碳鋼絲等機(jī)械編織而成，通過填充砂礫石等材料，可以達(dá)到過濾的目的。[6]此外，由于石籠網(wǎng)的材料抗腐蝕，可以大大增加處理水體的年限，節(jié)約成本。

2.2 化學(xué)方法

化學(xué)法是處理河水污染的有效手段之一。[7]該方法是通過在水體中加入污染物去除劑或絮凝劑等藥劑，對(duì)COD、氨氮和總磷等污染物絮凝、沉淀，進(jìn)而去除污染物。水體的濁度由不溶于水的物質(zhì)引起的，其中包括微生物、有機(jī)物、泥沙及帶電膠體。在濁度的去除過程中，絮凝劑是利用自身所帶電荷與水體中帶電膠體發(fā)生中和反應(yīng)，進(jìn)一步除去污染物。[8]

絮凝劑一般包括無(wú)機(jī)高分子絮凝劑、天然高分子絮凝劑、人工合成高分子絮凝劑和生物絮凝劑。無(wú)機(jī)高分子絮凝劑中存在金屬離子，這些金屬離子可以在水中發(fā)生水解反應(yīng)而產(chǎn)生電荷離子和反應(yīng)活性位點(diǎn)，大多數(shù)無(wú)機(jī)高分子絮凝劑表面粗糙易于吸附污染物，通過吸附作用進(jìn)而中和消耗廢水中的帶電膠體，達(dá)到凈化水體的目的。天然高分子絮凝劑在使用過程中較為環(huán)保，但容易受到酶的作用而被降解，于是一些科研工作者對(duì)其修飾和改性，以期達(dá)到高效的污染物去除效率。人工合成高分子絮凝劑是通過在天然聚合物中引入單體或官能團(tuán)，比表面積增大，接觸位點(diǎn)增多，在酸性和堿性條件下均能去除水體中的污染物。由于其高效的性能，在使用時(shí)僅取用較少劑量就可以達(dá)到優(yōu)越的去除效果，且產(chǎn)物中淤泥量少，使其在河道水質(zhì)治理過程中起到了重要應(yīng)用。生物絮凝劑具有無(wú)毒、環(huán)保的優(yōu)越特性，是一種具有發(fā)展前景的新型絮凝劑。單一絮凝劑容易受到環(huán)境因素影響，目前復(fù)合絮凝劑在應(yīng)用中較為廣泛，復(fù)合絮凝劑是通過物理化學(xué)方法將單一絮凝劑復(fù)合合成新的絮凝劑，復(fù)合絮凝劑具有單一絮凝劑的優(yōu)點(diǎn)，能夠充分發(fā)揮各絮凝劑的優(yōu)勢(shì)，去除河道水體中的污染物。

化學(xué)法在短期內(nèi)對(duì)水體中污染物的降解具有優(yōu)異的效果，但是不利于長(zhǎng)期對(duì)水體環(huán)境進(jìn)行修復(fù)：首先，化學(xué)絮凝劑價(jià)格較高，長(zhǎng)期使用成本較大；其次，在河道中加入外來(lái)藥劑，容易造成水體的二次污染，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)也有一定的破壞作用，不利于河道的長(zhǎng)久治理；最后，絮凝的殘留物容易堆積在河床，長(zhǎng)久不清理造成淤積，使河床淤泥增多，河道污染更加嚴(yán)重。

2.3 生物方法

生物方法主要的手段是生態(tài)修復(fù)，在河道治理中，該方法能很好的保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)的平衡與穩(wěn)定，所以是最提倡的一種治理手段。[9][10][11]生態(tài)修復(fù)是通過人為手段，如干預(yù)河水流量、水生植物和微生物投放、曝氣增氧等，對(duì)被污染的河道水體進(jìn)行生態(tài)系統(tǒng)的重建，恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)的多樣性，增強(qiáng)河道系統(tǒng)的穩(wěn)定性。眾所周知，在人口密集的城市，河道既帶來(lái)了優(yōu)勢(shì)又存在風(fēng)險(xiǎn)，尤其是在夏季汛期，雨水增多水位上漲，一旦發(fā)生洪澇災(zāi)害，對(duì)人民的傷害是巨大的，生物修復(fù)后的河道具有調(diào)蓄洪水的能力，有效地減少了洪水災(zāi)害的爆發(fā)。

通常，生態(tài)修復(fù)污染河道是通過培育和調(diào)整河水的微生物可以有效的分解污染物，它主要包括植物修復(fù)和動(dòng)物修復(fù)。在植物修復(fù)中，種植蘆葦、蒲草、浮萍等植物可以有很強(qiáng)的過濾和吸附功能，同時(shí)具有很好的固土作用，減緩水流速度，可以為水體中的生物提供生存空間，鞏固和平衡生態(tài)系統(tǒng)，達(dá)到凈化水體的目的。動(dòng)物修復(fù)是通過在河水中投放魚蝦等水生動(dòng)物，加速生態(tài)循環(huán)，增加物種多樣性，進(jìn)而改善生態(tài)環(huán)境。

此外，還可以通過構(gòu)建人工濕地，對(duì)河道和水環(huán)境進(jìn)行整治。人工濕地可以穩(wěn)固泥土，促進(jìn)土壤和植物間的物質(zhì)交換，增加泥土中的含水量，為動(dòng)物和植物提供充足的棲息地。通過構(gòu)建人工濕地處理河道污水是一個(gè)長(zhǎng)期有效的手段，相較于物理和化學(xué)方法，生物方法利用水中微生物和動(dòng)植物以及土壤之間的物質(zhì)交換，達(dá)到處理水體污染、提升生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定與平衡的作用，它的顯著優(yōu)點(diǎn)是利用成本低達(dá)成優(yōu)異的凈水效果，對(duì)于可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

2.4 技術(shù)及理念創(chuàng)新

傳統(tǒng)的河道治理技術(shù)對(duì)河道整治的效果較低，已經(jīng)不能滿足城市的建設(shè)發(fā)展需求。所以，在傳統(tǒng)河道治理技術(shù)中融入創(chuàng)新技術(shù)和創(chuàng)新理念，才能更全面地應(yīng)對(duì)河道問題。

加強(qiáng)落實(shí)河道管理新機(jī)制——河長(zhǎng)制，即河長(zhǎng)是河道的第一責(zé)任人，堅(jiān)決把河道管理任務(wù)落實(shí)到具體人，形成統(tǒng)一的管理模式，對(duì)河道的生態(tài)環(huán)境、清淤疏浚、污染治理及垃圾存放等問題進(jìn)行統(tǒng)籌負(fù)責(zé)。[12]確立新的獎(jiǎng)懲制度及合理的考察辦法，對(duì)于優(yōu)秀河道管理團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)給予肯定并進(jìn)行表彰獎(jiǎng)勵(lì)，樹立先進(jìn)榜樣，開辦經(jīng)驗(yàn)交流會(huì)，充分發(fā)揮優(yōu)秀者的帶動(dòng)作用；對(duì)于沒通過考察者，加強(qiáng)督促，深刻總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，深究其原因?qū)ΠY下藥，將河道管理問題落實(shí)到實(shí)處。

監(jiān)測(cè)體系、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、監(jiān)控中心等技術(shù)日趨完善，可以更好地運(yùn)用在河道治理及水處理問題上，加強(qiáng)對(duì)流域內(nèi)水環(huán)境管控應(yīng)做到智能化、標(biāo)準(zhǔn)化和自動(dòng)化，構(gòu)建智慧水務(wù)工程。健全河長(zhǎng)制，由專人擔(dān)任河長(zhǎng)，將治理河道的工作落到實(shí)處。由河長(zhǎng)落實(shí)治水責(zé)任，加強(qiáng)污水收集、處理的監(jiān)管力度，安排相關(guān)工作人員不定時(shí)不定點(diǎn)巡查，嚴(yán)厲打擊亂排、偷排現(xiàn)象。在巡查過程中，發(fā)現(xiàn)水污染源頭，第一時(shí)間做出決斷，及時(shí)采取措施，防止水環(huán)境遭到破壞。

結(jié)語(yǔ)

隨著城市的發(fā)展，河道環(huán)境是工作的重中之重。河道水環(huán)境又作為城市生態(tài)系統(tǒng)的組成部分，河道的綜合治理工作終將是生態(tài)系統(tǒng)和可持續(xù)發(fā)展的重要保障，強(qiáng)化預(yù)防為主的思想，加大保護(hù)河道環(huán)境的宣傳力度，人人都參與其中，不隨意將垃圾扔入河道，雨水污水分離，謹(jǐn)防工業(yè)和生活廢水亂排現(xiàn)象，為河道生態(tài)環(huán)境做出自己的貢獻(xiàn)。各種治理手段應(yīng)加快發(fā)展的步伐，開拓創(chuàng)新，將生態(tài)發(fā)展落到實(shí)處，改善城市的生態(tài)環(huán)境，構(gòu)建良好的水環(huán)境。同時(shí)，應(yīng)注意河道的景觀建設(shè)，提高河道兩岸的觀賞性，更好地服務(wù)于人民，實(shí)現(xiàn)人與自然和諧相處的新局面。