福州市鼓臺(tái)區(qū)水系黑臭水體綜合治理技術(shù)探討

王翔宇，于秀華

(中建鐵路投資建設(shè)集團(tuán)有限公司，北京 100053)

2015年國務(wù)院正式發(fā)布《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》(國發(fā)〔2015〕17號(hào)，簡(jiǎn)稱“水十條”)，拉開了城市黑臭水體整治工作的序幕，各地掀起了水體治理的熱潮。但截至目前，我國城市黑臭水體的治理仍難令人滿意。根據(jù)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、生態(tài)環(huán)境部全國城市黑臭水體整治信息平臺(tái)發(fā)布的數(shù)據(jù)，2020年我國已認(rèn)定的城市黑臭水體有2 869個(gè)，治理完成2 313個(gè)，完成比例為80.6%，比2019年的86.7%下降了6.1個(gè)百分點(diǎn)，距離“水十條”中“到2020年地級(jí)及以上城市建成區(qū)黑臭水體均控制在10%以內(nèi)”的目標(biāo)還有差距，城市黑臭水體治理的任務(wù)仍然艱巨。

福州作為我國典型的南方城市，人口密集，新舊城區(qū)混雜，小型企業(yè)較多，污染物排放量大，水體易發(fā)黑發(fā)臭，加之雨季較長(zhǎng)、雨量充沛、地下水位高，治理完成后水質(zhì)不穩(wěn)定，黑臭現(xiàn)象反復(fù)多發(fā)。本研究以福州市為研究區(qū)，基于福州市鼓臺(tái)水系綜合治理PPP項(xiàng)目，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研、工程施工的方法，研究黑臭水體治理技術(shù)，總結(jié)黑臭水體的綜合治理方法。

1 項(xiàng)目背景

1.1 項(xiàng)目概況

福州市鼓臺(tái)水系綜合治理PPP項(xiàng)目位于福州市鼓樓區(qū)、臺(tái)江區(qū)內(nèi)，主要治理河道包括左海、西湖2個(gè)內(nèi)湖，以及龍峰河、樹兜河等28 條河道，河道總長(zhǎng)約52.1 km，整個(gè)匯水面積約60 km2。工程內(nèi)容包括河道清淤、截污、駁岸修整、景觀綠化、生態(tài)修復(fù)以及泵站、處理站、調(diào)蓄池、閘壩建設(shè)等。

1.2 水系治理目標(biāo)

1.2.1 階段水質(zhì)目標(biāo)

(1)水質(zhì)指標(biāo)達(dá)到《城市黑臭水體整治工作指南》中的無黑臭(消除黑臭)標(biāo)準(zhǔn)，即透明度(SD)>25 cm，溶解氧(DO)>2 mg/L，氨氮(NH3-N)<8 mg/L，氧化還原電位(ORP)>50 mV。

(2)自運(yùn)營(yíng)期開始日，水質(zhì)主要指標(biāo)接近《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838—2002)中的Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)，主要水質(zhì)檢測(cè)指標(biāo)及標(biāo)準(zhǔn)以設(shè)計(jì)圖紙要求為準(zhǔn)。

1.2.2 最終目標(biāo)

通過治理，最終實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)：一是全面消除本項(xiàng)目?jī)?nèi)的28條水系黑臭水體及水體劣Ⅴ類現(xiàn)象，杜絕外源污染，水體主要指標(biāo)接近Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)；二是通過河道疏通清淤，提高河道的排澇標(biāo)準(zhǔn)，遏制內(nèi)源污染；三是改善水系周邊環(huán)境；四是保持水質(zhì)持續(xù)穩(wěn)定向好。最終達(dá)到提高河道排澇標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建良好的河道水系生態(tài)系統(tǒng)，改善市民居住環(huán)境，打造“水清岸綠、水景亮麗、人水和諧”的福州市親水環(huán)境的目標(biāo)。

2 污染源的分析與排查

結(jié)合李張卿等[1-3]的研究，城市黑臭水體的成因主要包含點(diǎn)源污染、面源污染、內(nèi)源污染及其他污染。根據(jù)本項(xiàng)目的具體情況，各河道的污染源分析調(diào)查結(jié)果如下。

2.1 點(diǎn)源污染

本項(xiàng)目中各河道的主要點(diǎn)源污染源為入河排放口排放的大量污水。以達(dá)道河為例，河道區(qū)域內(nèi)的市政污水管網(wǎng)建設(shè)滯后，沿河住宅、商鋪等有大量污水直排入河。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)排查分析，達(dá)道河現(xiàn)狀兩岸共有排放口53個(gè)，其中天豐電子城、舊提升泵站等5處為大水，龍津小學(xué)、金色維也納等11處為中水，其余37處為小水。

2.2 面源污染

本次治理的河道基本位于市區(qū)，其沿線無分散式禽畜養(yǎng)殖廢水污染源，面源污染主要為降雨徑流污染和散排現(xiàn)象。降雨徑流沖刷地表污染物進(jìn)入河流，由于河道兩側(cè)居民區(qū)流動(dòng)人口眾多，加之管理不善，部分區(qū)域垃圾亂堆亂棄現(xiàn)象嚴(yán)重，大量污染物在降雨徑流的沖刷作用下進(jìn)入河道，造成河水污染。

2.3 內(nèi)源污染

據(jù)調(diào)查，整治的各河道大部分河段存在淤積底泥，其富含有機(jī)物、氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，受淤積底泥的影響，水體通透度不高，出現(xiàn)黑臭現(xiàn)象。沿線部分廠房工人和老城區(qū)居民環(huán)保意識(shí)較弱，直接將垃圾倒入河道，或者在河岸邊堆放垃圾，導(dǎo)致大量垃圾進(jìn)入河道，沉積到河流底泥之中。同時(shí)，河道內(nèi)各種水生植物及生物殘?bào)w的腐敗物質(zhì)也不斷沉積至底泥之中。隨著污染物質(zhì)不斷增多，淤積底泥不斷積累，導(dǎo)致污染進(jìn)一步加劇。此外，在一系列綜合作用下，吸附在底泥顆粒上的污染物與地下水發(fā)生交換，進(jìn)而污染地下水。

2.4 其他污染

其他污染包括河道整治施工過程中建筑垃圾不慎入河和沿河樹木的枯枝落葉進(jìn)入河道造成的污染。

3 環(huán)境條件調(diào)查

3.1 周邊環(huán)境

本項(xiàng)目作為福州市水環(huán)境綜合整治項(xiàng)目的重要組成部分，治理區(qū)域主要位于福州市鼓樓區(qū)、臺(tái)江區(qū)的成熟商業(yè)區(qū)和居民區(qū)，地理區(qū)位重要，周邊環(huán)境復(fù)雜，施工建設(shè)受限明顯。諸多河道兩側(cè)居民區(qū)密集、違建情況嚴(yán)重，嚴(yán)重侵占了河道管養(yǎng)空間，且生活垃圾亂堆亂棄，生態(tài)環(huán)境較差。

3.2 氣候條件

福州市位于福建省東部沿海、閩江下游，屬亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候區(qū)；主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|北風(fēng)，夏季以偏南風(fēng)為主，6—10月是臺(tái)風(fēng)活動(dòng)期，臺(tái)風(fēng)是造成區(qū)域?yàn)?zāi)害性天氣的主要原因，每年平均直接登陸市境2次左右；全年雨量充沛，3—9月降雨頻繁，大雨、暴雨常出現(xiàn)在5、6月份，雷陣雨季為7—9月份，這其中由臺(tái)風(fēng)帶來的降雨量所占比例較大，常形成暴雨災(zāi)害；全年日照充足，夏季炎熱，年平均日照時(shí)數(shù)1 700～1 980 h，年無霜期達(dá)326 d。

3.3 水文條件

本項(xiàng)目中河道水量主要受大氣降水影響，枯水、平水期水量較小，豐水期水量較大，部分河道與閩江相連，受漲落潮影響明顯。

(1)場(chǎng)地地下水主要為：上層滯水，主要存在于雜填土中，水量較小，受大氣降水及地表水滲流影響，排泄方式主要為蒸發(fā)，部分下滲；承壓水，主要存在于卵石中，透水性強(qiáng)，具連通性，主要受側(cè)向補(bǔ)給及排泄影響，水量較大。場(chǎng)地雜填土與卵石層間存在黏土、淤泥質(zhì)土等相對(duì)隔水層，不具連通性，無明顯水力聯(lián)系。

(2)場(chǎng)地水位情況。外業(yè)期間測(cè)得的初見水位埋深0.20～1.50 m(羅零高程4.63～7.24 m)，穩(wěn)定水位埋深0.20～2.0 m(羅零高程4.13～6.84 m)，地下水水位年變化幅度為2.0 m左右。據(jù)調(diào)查，該地區(qū)歷史最高水位約為羅零高程7.5 m，近3～5年最高水位約為羅零高程7.0 m。

3.4 水體岸帶情況

河道兩側(cè)駁岸、欄桿、綠化景觀經(jīng)過多年的整治已基本成型，但較多設(shè)施已陳舊甚至損壞，對(duì)市民的生活造成較大的安全隱患，且施工過程中易對(duì)現(xiàn)有設(shè)施造成破壞。

4 治理方案制定

結(jié)合翁泓生等[4-6]的研究成果，黑臭水體的治理要按照“控源截污、內(nèi)源治理，活水循環(huán)、清水補(bǔ)給，水質(zhì)凈化、生態(tài)修復(fù)”的技術(shù)路線，以“控源、截污、清淤、調(diào)水、管理”等多種技術(shù)手段相結(jié)合，開展綜合治理。

4.1 總體思路

(1)以控源截污與內(nèi)源消減相結(jié)合，盡快實(shí)施截污管道工程建設(shè)與清淤。消除水體黑臭應(yīng)以控制內(nèi)源污染為主，通過加快推進(jìn)截污管道工程建設(shè)，實(shí)現(xiàn)控源截污，通過加快各河道的清淤工作，實(shí)現(xiàn)內(nèi)源消解。

(2)加強(qiáng)工程措施建設(shè)與管養(yǎng)工作，改善水質(zhì)。完善截污系統(tǒng)，全面截流污水，加強(qiáng)水體交換，增加補(bǔ)水措施，改善水質(zhì)。同時(shí)，加強(qiáng)管養(yǎng)工作，確保工程設(shè)施正常運(yùn)行；加強(qiáng)河道管養(yǎng)，清除垃圾漂浮物；加強(qiáng)面源污染管控，實(shí)現(xiàn)河道管養(yǎng)運(yùn)行的規(guī)范化和精細(xì)化。

對(duì)于黑臭水體的治理，“控源截污、內(nèi)源治理”是基礎(chǔ)與前提，是一切治理手段的基礎(chǔ)；“水質(zhì)凈化”是階段性措施，可以顯著改善水體水質(zhì)，但不應(yīng)定位為長(zhǎng)期措施，“活水循環(huán)、清水補(bǔ)給和生態(tài)恢復(fù)”是長(zhǎng)效保持措施，是確保長(zhǎng)效的必要措施。

4.2 治理方案

(1)控源截污。在河道沿河截污管已建成的基礎(chǔ)上，需繼續(xù)完善控源截污措施：完善河道正本清源及雨污水分流工程，加快截污管道的建設(shè)；修復(fù)沿河損毀污水干管或截污閘門，打通污水通道，恢復(fù)沿河截流污水的轉(zhuǎn)輸通道；改造河道周邊排水小區(qū)的片區(qū)管網(wǎng)，實(shí)施正本清源工程，實(shí)現(xiàn)源頭控污；加強(qiáng)片區(qū)內(nèi)污水處理廠配套管網(wǎng)梳理及管養(yǎng)工作，確保片區(qū)沿河截污、雨污分流及正本清源工程建成后片區(qū)污水通水順暢。

(2)內(nèi)源清理。清理河岸建筑棄土及垃圾，后續(xù)加強(qiáng)沿河管養(yǎng)巡查，杜絕再次出現(xiàn)垃圾侵岸、垃圾入河現(xiàn)象。對(duì)河道及暗涵實(shí)施清淤疏浚，淤泥經(jīng)脫水固化后方可外運(yùn)至消納點(diǎn)。

(3)生態(tài)修復(fù)。修復(fù)破損岸帶，通過駁岸的加固與恢復(fù)，恢復(fù)岸線并增強(qiáng)水體的自然凈化功能，使“清水”入河；曝氣增氧，通過跌水、噴泉、射流等曝氣形式，提高水體的含氧量及水體溶解氧水平，恢復(fù)和增強(qiáng)好氧微生物的活力，使水體得以凈化；生態(tài)凈化，種植挺水植物或培養(yǎng)微生物，形成生物膜系統(tǒng)，去除水體中的有機(jī)物、氮、磷等污染物，從而凈化水質(zhì)、改善景觀效果和為生物棲息提供場(chǎng)所。

(4)其他手段。清水補(bǔ)給，利用河道附近的補(bǔ)水管道，對(duì)河道進(jìn)行補(bǔ)水，增加水體流動(dòng)性和環(huán)境容量，補(bǔ)水水質(zhì)要滿足要求；就地處理，通過將底質(zhì)改良劑均勻撒到河底，以消除或者減緩后期對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的負(fù)面影響，促進(jìn)沉水植物群落的生長(zhǎng)及水生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)和穩(wěn)定，提高水體水質(zhì)凈化效果；采用NTMF5污泥固化劑轉(zhuǎn)換河底淤泥的性狀，將黑色、臭味、吸水率大的淤泥轉(zhuǎn)換為黃色、無臭、吸水率小的新土。

5 實(shí)施效果與長(zhǎng)效保持機(jī)制

5.1 實(shí)施效果

治理工程完成后，委托第三方評(píng)估機(jī)構(gòu)對(duì)治理效果進(jìn)行評(píng)估，實(shí)現(xiàn)了透明度、溶解氧、氨氮、氧化還原電位4個(gè)主要判定指標(biāo)的全部達(dá)標(biāo)，使水質(zhì)達(dá)到《城市黑臭水體整治工作指南》中的無黑臭(消除黑臭)標(biāo)準(zhǔn)。與此同時(shí)，工程完工后，委托第三方評(píng)估機(jī)構(gòu)，采取公眾調(diào)查問卷的形式對(duì)黑臭水體影響范圍內(nèi)的社區(qū)居民、商戶等進(jìn)行水體整治前后的效果調(diào)查。根據(jù)調(diào)查結(jié)果，若90%以上的問卷對(duì)黑臭水體工程整治效果答復(fù)為“非常滿意”或“滿意”，則認(rèn)定該水體達(dá)到整治目標(biāo)。

5.2 長(zhǎng)效保持

由于南方城市水體的開放性較強(qiáng)，即使很好地實(shí)施了水體治理，仍會(huì)有大量生活垃圾、落葉等隨風(fēng)或地表徑流進(jìn)入水體，從而導(dǎo)致水體的二次污染。為實(shí)現(xiàn)治理效果的長(zhǎng)效保持，主要從以下幾個(gè)方面著手：

(1)日常巡查。以水體為基礎(chǔ)，落實(shí)責(zé)任人，開展定期巡查。巡查內(nèi)容主要包括：雨水排放口、潛在排污口、潛在沿河污水管網(wǎng)滲漏點(diǎn)等；水體岸帶工業(yè)垃圾、生活垃圾、養(yǎng)殖廢棄物、污泥、淤泥等固體污染物；各種水體漂浮物、水生植物等。

(2)水體監(jiān)測(cè)。水體治理完成后，制定合理的監(jiān)測(cè)與評(píng)估方案，開展定期監(jiān)測(cè)。

(3)日常維護(hù)。黑臭水體整治系統(tǒng)的維護(hù)管理主要包括控源截污系統(tǒng)、內(nèi)源整治系統(tǒng)、生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)及水質(zhì)保持系統(tǒng)的維護(hù)及管理。①控源截污系統(tǒng)。定期檢查系統(tǒng)是否損壞及存在雨污混接等問題，并采取相關(guān)措施；根據(jù)管道管材、管徑、管長(zhǎng)，制定針對(duì)性的維護(hù)計(jì)劃及措施；在淤積深度達(dá)到允許值上限時(shí)，及時(shí)進(jìn)行清理。②內(nèi)源整治系統(tǒng)。河道清淤疏浚完成后，要建立巡查制度，嚴(yán)格管理，控制各項(xiàng)污染源的排放及岸帶固體廢物的堆放。定期清理河道垃圾及落葉、塑料袋等各類漂浮物；在腐爛前清理動(dòng)植物殘?bào)w、落葉等；定期清淤，以便清除水中的底泥、垃圾、生物殘?bào)w等固態(tài)污染物。③生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)。定期對(duì)護(hù)岸進(jìn)行巡查，重點(diǎn)關(guān)注護(hù)岸的安全和穩(wěn)定情況，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理。加強(qiáng)對(duì)護(hù)岸范圍內(nèi)植物的維護(hù)和管理，定期補(bǔ)植，確保植被覆蓋率，特別要關(guān)注生態(tài)護(hù)岸如生態(tài)袋、植被網(wǎng)墊、開孔混凝土砌塊等的維護(hù)情況。④水質(zhì)保持系統(tǒng)。定期對(duì)凈化設(shè)施進(jìn)行檢查，如生態(tài)浮床床體、固定樁(繩)的牢固性，機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情況、生物填料的脫落情況和生物膜的掛膜附著情況等，發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)處理。根據(jù)水體溶解氧變化的規(guī)律，調(diào)整增氧機(jī)啟閉時(shí)段，保證水體溶解氧濃度。當(dāng)生物膜表面泥沙吸附過多或者發(fā)生絲狀藻覆蓋纏繞現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)及時(shí)清理生物膜的表面。污水處理廠的維護(hù)由專業(yè)的管養(yǎng)部門負(fù)責(zé)，加強(qiáng)日常維護(hù)管理工作，確保污水達(dá)標(biāo)排放。

6 結(jié) 語

城市黑臭水體的治理是一個(gè)復(fù)雜又長(zhǎng)期的工程，尤其是南方城市，黑臭水體成因復(fù)雜，采用單一的治理手段很難消除水體發(fā)黑發(fā)臭現(xiàn)象。要在現(xiàn)場(chǎng)污染源排查的基礎(chǔ)上，嚴(yán)格按照“控源截污、內(nèi)源治理，活水循環(huán)、清水補(bǔ)給，水質(zhì)凈化、生態(tài)修復(fù)”的總體思路，根據(jù)不同的水文水質(zhì)特征、治理目標(biāo)、治理階段，統(tǒng)籌流域系統(tǒng)治理，按照“一水一策”的原則，采取綜合的治理技術(shù)，以“組合拳”的形式，實(shí)現(xiàn)水環(huán)境質(zhì)量的全面改善及長(zhǎng)治久清。