某城市中心城區(qū)黑臭水體整治工程案例

夏明升

（安徽省通源環(huán)境節(jié)能股份有限公司，安徽 合肥 230001）

2015 年4 月16 日，國務(wù)院《水污染防治行動計劃》明確提出“到2020年，地級及以上城市建成區(qū)黑臭水體均控制在10%以內(nèi)，到2030年，城市建成區(qū)黑臭水體總體得到消除”。因此，黑臭水體整治工程的建設(shè)符合國家的總體政策要求和地方發(fā)展規(guī)劃的要求，具有較大的社會效益、綜合效益。

本文介紹某市中心城區(qū)黑臭水體整治工程案例，可為相似的水環(huán)境治理項目提供參考。

1 水質(zhì)現(xiàn)狀評價及污染成因分析

1.1 項目水質(zhì)現(xiàn)狀評價

本次對項目范圍內(nèi)5個池塘進行調(diào)查取樣，水質(zhì)檢測指標見表1。

表1 水質(zhì)檢測結(jié)果

根據(jù)《城市黑臭水體整治工作指南》（2015）對黑臭水體分級評價標準以及表1檢測數(shù)據(jù)可知，池塘2和池塘4 為重度黑臭水體，池塘1 為輕度黑臭水體，其他水體水質(zhì)整體為劣Ⅴ類，氨氮、總氮均超過Ⅴ類水標準，主要污染來源為周圍居民生活污水直排散排及初期雨水攜帶的污染物的排入，主要影響指標為氨氮、總氮、總磷。

1.2 本項目水體黑臭的成因分析

部分未經(jīng)處理的生活污水、農(nóng)藥肥料匯入以及地表徑流匯集的地表受污染水體和降雨初期的雨水直接排入池塘中對其造成污染。由于水體受到諸多潛在污染源的影響，物質(zhì)和能量“易進難出”是該水體易受污染的主要特性。內(nèi)部循環(huán)結(jié)構(gòu)的不合理造成轉(zhuǎn)化和產(chǎn)出效率較低。隨著外來能量、物質(zhì)的輸入和時間的推移逐漸累積，產(chǎn)生富營養(yǎng)化，促使池塘水體受污染，甚至出現(xiàn)黑臭現(xiàn)象。

1.2.1 外源污染負荷過重

由于多數(shù)池塘污水管網(wǎng)未完全連接起來，沿線仍有較多空白未納管的區(qū)域。受其他相關(guān)原因影響，部分生活污水直接排入池塘中。由于居民樓改造等原因，將洗衣用水及清洗地面的排水管等接入陽臺的雨水管網(wǎng)，或者直接將生活污水排入雨水管網(wǎng)，導(dǎo)致這類含磷污水進入水體，而磷是引起水體富營養(yǎng)化、黑臭的主要污染因子[1]。

池塘周邊主要種植蔬菜等，由于整個水體沒有潔凈活水補充，化肥量在池塘內(nèi)長期累積，水體量小，水體自我凈化功能喪失，物理和化學方式均不能有效解決富營養(yǎng)化問題。

主要外源污染類別的貢獻率：①污水管道排污占總體污染源貢獻率約65%；②底泥內(nèi)源污染占總體污染源貢獻率約18%；③農(nóng)田廢水污染占總體污染源貢獻率約9%；④垃圾入塘污染占總體污染源貢獻率約5%；⑤駁岸裸露沖刷占總體污染源貢獻率約3%。

1.2.2 水體流動性差

池塘基本無優(yōu)質(zhì)補水水源，補水主要為小區(qū)生活污水和農(nóng)田尾水，平時基本處于停滯狀態(tài)。水體由于不流通導(dǎo)致藍藻等迅速生長，夏季由于氣溫高，底層的厭氧微生物生長繁殖迅速，黑臭的上層淤泥及被曬死的青苔漂浮于水面（因為沒有水生植物封閉底泥）。

1.2.3 底泥污染嚴重

由于項目周邊污水管網(wǎng)不完善，部分池塘被當作天然污水池（各類生活污水、農(nóng)田廢水直排），大量泥沙及有機物在池塘中逐年淤積，影響水體流動，造成底泥內(nèi)源污染。本項目底泥沉積物深度達到0.8～1.5 m。底質(zhì)中積累了大量氮磷和各類有機污染物，是影響水質(zhì)的重要二次污染源。

1.2.4 水體生態(tài)系統(tǒng)嚴重退化

對池塘藻類情況調(diào)查統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)優(yōu)勢種為藍藻門的阿氏顫藻和硅藻門的顆粒直鏈藻。藍藻含量最高，藻類生物量較高。藻類主要以耐污品種為主，表明水體受污染程度較高。

目前池塘中各類動植物稀少，無沉水植物及挺水植物，部分水體生長有水葫蘆。水體缺少能維持生物多樣性，促進物質(zhì)與能量交換，抵抗水流侵蝕、營養(yǎng)物過濾及吸收等方面發(fā)揮重要作用的生態(tài)環(huán)境。

水生態(tài)系統(tǒng)處于嚴重失調(diào)狀態(tài)，DO、ORP 值均低，部分區(qū)域?qū)儆谥囟群诔舴秶?，對水體生態(tài)系統(tǒng)造成嚴重影響。水體透明度差，影響水生植物光合作用，導(dǎo)致沉水植物群落缺失，水生態(tài)系統(tǒng)失衡。

2 工程方案

2.1 總體設(shè)計理念

（1）由于排污口及初期雨水入河污染負荷高，設(shè)計時重點對池塘各污染源進行處理。

（2）精確查找池塘各處的排污口和污水來源，截污并設(shè)計為盡量減少能耗的構(gòu)造（例如重力流收集污水），確保池塘生態(tài)系統(tǒng)不受影響。

（3）著重加強對內(nèi)源污染的控制，清除污染底泥。對于池塘底部殘留的泥層則采用微生物菌劑的生態(tài)降解及固化穩(wěn)定，增強底泥表面的礦化程度，抑制底泥污染物的釋放。

（4）利用沉水植物的光合放氧功能對微生物活性的強化作用，提升生物系統(tǒng)對污染物的生化降解，同時抑制底泥污染物釋放，提高氧化還原電位。

（5）實現(xiàn)水體透明度等水體感官指標提升。

（6）對池塘周邊的生活垃圾以及植物殘體進行清障處理。

（7）選擇生態(tài)友好型技術(shù)，工程選用的動植物采用本土物種，不得造成二次污染和生態(tài)破壞。

2.2 工藝路線

為達成消除黑臭、提升水質(zhì)、改善環(huán)境的項目目標，本次黑臭水體整治項目采用“外源控制+內(nèi)源消減+水生態(tài)修復(fù)+生態(tài)護岸建設(shè)+長期維護”的工藝路線進行綜合治理，其中水生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建是工程建設(shè)的核心，包括挺水植物、浮葉植物、沉水植物、生態(tài)浮島、水生動物群落以及微生物群落等，見圖1。

圖1 某城市中心城區(qū)黑臭水體整治項目工藝路線圖

2.3 工藝簡述

2.3.1 外源控制工程

針對本項目的外源污染，根據(jù)各池塘的實際情況，分別采取不同的截污方式，包括重力流截污、壁掛式截污以及生態(tài)截污槽。

（1）重力流截污

針對本項目部分池塘地勢較高，周邊污水管網(wǎng)位于其高程之下，可采取鋪設(shè)截污管道將進入池塘的污水收集到截污井中，再引流到就近的污水管網(wǎng)。此截污方法優(yōu)點十分明顯，無能耗，構(gòu)造簡單，易于維護。

（2）壁掛式截污

針對本項目池塘大多位于老城區(qū)，周邊居民污水直排，污水不易收集，且難以開挖埋設(shè)地下截污管道的問題，專門設(shè)計了壁掛式截污技術(shù)。

壁掛式截污的主要原理是通過將PE管沿塘邊民房布設(shè)，通過鉚釘與連接口固定于岸邊硬質(zhì)擋墻上，PE管通過三通接頭直接接入居民排污口，將污水收集后通過重力流進入專用截污井，由截污井將匯集的污水泵送至附近市政管網(wǎng)系統(tǒng)。整套截污系統(tǒng)建設(shè)難度小，施工簡便，運行維護成本低。

（3）生態(tài)截污槽

針對部分黑臭池塘周邊存在大面積菜地（例如民族中學池塘）的問題，除了需要征地禁止種植，也需要將面源分散的污水收集起來集中處理，因此專門設(shè)計了生態(tài)截污槽，用于對農(nóng)田廢水、初期雨水徑流以及干濕沉降中的污染物進行有效的滯留及削減。

生態(tài)截污槽結(jié)構(gòu)由礫石層、砂層、種植土壤層、覆蓋層和蓄水層組成，底部設(shè)有HDPE 穿孔雨水管，以排出超出設(shè)計凈化水量的水體。表層種植鳶尾、毛莨、菖蒲、水蔥、千屈菜、荷花、菱等植物，以增強凈化效果。

2.3.2 內(nèi)源削減工程

本項目內(nèi)源削減工程主要包括底泥清淤、池塘底質(zhì)穩(wěn)定，以便清除池塘內(nèi)部及周邊的垃圾和有害植物（例如水葫蘆）。

（1）底泥清淤

本工程清淤斷面設(shè)計按照“清除污染層，保留老土層，維持河岸穩(wěn)定”的原則進行設(shè)計。在確定清淤深度的基礎(chǔ)上，結(jié)合各條水體的實測淤泥斷面進行計算。清出的淤泥經(jīng)晾曬干化后作為岸坡綠化土進行資源化利用，解決淤泥的消納問題。

（2）底質(zhì)穩(wěn)定

完成清淤后，池塘底部仍殘留部分泥層，為防止二次污染，需采用特定的微生物菌劑對殘存泥層進行生態(tài)降解及固化穩(wěn)定。本項目擬采用的底泥消減微生物技術(shù)是指在受損的生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，通過對水環(huán)境中的底泥原位微生物的選擇性激活，使得底泥微生物在大量繁殖的過程中消耗底泥及水體中的有機物、氮磷等富營養(yǎng)物質(zhì)，同時利用部分微生物的硝化、反硝化作用和動植物的促生作用，對生態(tài)系統(tǒng)進行原位修復(fù)和提升，大幅增加生態(tài)系統(tǒng)的自凈功能，從而達到污染物原位消減、水質(zhì)提升的目的。

2.3.3 生態(tài)修復(fù)工程

采用以大型沉水植物為核心的草型生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)技術(shù)：首先，對進行生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)的區(qū)域基礎(chǔ)條件進行改善；其次，通過有層次構(gòu)建沉水植物、挺水植物等植物群落系統(tǒng)，植物群落吸收水體氮磷等營養(yǎng)物質(zhì)，產(chǎn)氧輸送到水體及底泥中，促進水生動物的生長；再次，通過引入適量的魚類、底棲動物及微生物群落，進行水生態(tài)食物網(wǎng)的構(gòu)建，以增強生態(tài)系統(tǒng)的多樣性、穩(wěn)定性以及持久的自凈能力。

（1）沉水植物群落構(gòu)建

沉水植物不僅是水生生態(tài)系統(tǒng)的重要初級生產(chǎn)者，而且是水環(huán)境的重要調(diào)節(jié)者，占據(jù)了水生態(tài)系統(tǒng)中的關(guān)鍵性界面，對水生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)和能量循環(huán)起到重要作用。本項目沉水植物主要布置在水深2.5 m范圍內(nèi)，以滿足沉水植物光合作用對光照強度的需求。種植的沉水植物品種主要有狐尾藻、金魚藻、苦草等。

（2）挺水植物及浮葉植物群落構(gòu)建

挺水植物及浮葉植物主要布置在水域與岸邊的交界處，植物布置寬度大約為0.5～1 m。種植的挺水植物有美人蕉、再力花、旱傘草、水蔥、藍花鶯尾、花葉蘆竹、梭魚草、黃菖蒲等；不同植物搭配，增加層次感及景觀效果。種植的浮葉植物主要品種為睡蓮。

（3）生態(tài)浮島布設(shè)

高效生態(tài)浮島以浮床作為載體，將挺水植物種植到水面。浮島填充一定的土壤或填料，種植根系發(fā)達的水生植物。水體與布滿生物膜的填料介質(zhì)表面和溶解氧進行充分的接觸而獲得凈化。另外，植物根部吸收、吸附和根際微生物對污染物進行分解、礦化，削減了富營養(yǎng)化水體中的氮、磷等營養(yǎng)鹽和有機物，抑制藻類生長，凈化水質(zhì)。本項目浮島主要布置于深水區(qū)域，彌補沉水植物無法種植的水域，用以增強凈化效果和景觀效果。

（4）水生動物群落構(gòu)建

水生動物的主要功能是在結(jié)合保護水生植物凈水功能的前提下，完善人工生態(tài)系統(tǒng)食物鏈和食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)，在池塘中放養(yǎng)一定種類和數(shù)量的浮游動物、濾食性魚類、肉食性魚類和底棲動物，通過細菌、藻類、浮游生物、魚類等構(gòu)建一個完整的活性較高的食物鏈，使水體中的有機物和氮、磷等營養(yǎng)鹽得到較徹底的處理。本項目擬采用的水生動物品種主要包括花白鰱、鱸魚、烏鱧、無齒蚌、三角帆蚌、青蝦以及輪蟲（大型枝角類浮游動物）。

2.3.4 生態(tài)護岸建設(shè)

本項目擬采用生態(tài)砌塊護岸對池塘岸坡進行加固。生態(tài)砌塊由于具有較多的孔隙，具有透水性、透氣性及類似土壤的呼吸功能，并能保證水分的正常蒸發(fā)和滲透，有利于水體和土壤的物質(zhì)能量交換，為植物、微生物的生長提供了適宜的空間，不僅保護堤岸免受侵蝕，也可增強對面源污染的攔截和凈化能力。

3 結(jié)論及建議

經(jīng)過本工程的實施，有效實現(xiàn)了消除黑臭、提升景觀和環(huán)境質(zhì)量的目標，項目獲得業(yè)主和當?shù)鼐用竦囊恢抡J可，已順利通過驗收。

項目實施過程中需注意以下三點：

（1）項目實施過程中，生態(tài)修復(fù)工程和底泥清淤工程應(yīng)盡量避開當?shù)氐难雌?，以利于工程實施過程中的安全與經(jīng)濟性。

（2）項目可能涉及住建部門、環(huán)保部門、水務(wù)部門等，實施過程中應(yīng)嚴格按照各部門的流程和要求，保質(zhì)保量完成工程任務(wù)，遇到跨部門障礙等問題應(yīng)積極主動尋求業(yè)主的支持與配合。

（3）項目地處城市中心地帶，應(yīng)嚴格做好環(huán)境保護和周邊居民的溝通協(xié)調(diào)工作，確保工程順利實施。