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斗门区水污染源、黑臭成因及治理措施

时间:2019-09-04 来源:城市道桥与防洪 作者:成银 本文字数:5419字

  摘    要: 随着经济发展,斗门区水体污染日益严重,水体黑臭现象已严重影响了居民生活并制约着经济进一步发展。从控源截污、底泥清淤、生态修复、生态补水、岸堤修复、景观提升以及智慧水系统等方面全方位对斗门区8条重点河涌进行综合整治,实现“水清、岸绿、生态、景美、海绵”的总体目标。剖析了相关设计难点及特点,并对黑臭水体整治要点展开了分析讨论。

  关键词: 黑臭水体; 底泥处理; 生态修复; 治理方案;

  Abstract: With the economic development, the water pollution is increasingly serious in Doumen District.The black-odor phenomenon of the waters has seriously affected the live of the residents and restricted the further development of economy. The comprehensive treatment is all-dimensionally executed to eight important rivers in Doumen District from the source control, sewage interception, sediment dredging, ecological restoration, ecological water supplement, embankment repair, landscape promotion and intelligent water system in order to realize the overall objective of clear water, green bank, ecology, beautiful landscape and sponge. This paper analyzes the relevant design difficulties and characteristics, and analyzes and discusses the treatment essentials of black-odor waters.

  Keyword: black-odor waters; sediment treatment; ecological restoration; treatment scheme;

  0、 引言

  随着经济快速发展,城市建成区快速扩张,局部排水管网等基础设施并未跟上建成区快速扩张的步伐,导致城市河流污染日益严重,城市黑臭水体问题凸显。截至目前,全国范围内已认定黑臭水体数量为2100个[1]。早在2015年,国务院发布“水十条”中提出,到2020年,地级及以上城市建成区黑臭水体控制在10%以内;直辖市、省会城市和计划单列市建成区要于2017年底前基本消除黑臭水体[2]。

  本文治理对象位于珠海市斗门区,为五福涌、新青正涌、鸡咀涌,新青工业园排洪渠、合禾涌、白头翁涌、咸坑河和沙龙涌等8条河涌。河涌沿线分布有养殖区、工业区及城市建成区,均有较为严重的水体黑臭现象。

  通过整治,近期目标为8条河涌基本消除黑臭;中期目标为8条河涌水质得到明显改善;远期目标为8个水体的水质主要指标底基本达到《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)Ⅴ类标准。

斗门区水污染源、黑臭成因及治理措施

  1、 工程概况

  1.1、 河涌水质及底泥现状分析

  工业园区内四条河涌上游、白头翁涌、咸坑河及合禾涌河水呈黑色、散发恶臭,河水水质为劣Ⅴ类。该部分河道河面垃圾漂浮,水流流动性差,水生植物稀少,几乎丧失水体自净功能。

  图1 整治范围水系图
图1 整治范围水系图

  通过对现状河涌典型断面水体取样分析,检测结果见表1。对比《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)Ⅴ类标准,水质指标均出现不同程度的超标。超标严重的指标主要是化学需氧量(CODCr)、生化需氧量(BOD5)、氨氮(NH3-N)及总氮(TN),最高浓度分别高达地表水标准3。75、6。6、28、12和13倍。由此可见,水体中可生化污染物含量高,与生活污水、养殖废水排入河道有较高的相关性。

  经调研,前期已经对部分河涌进行了清淤工作,但清淤量有限,对河道水体污染情况的改善并不明显。该项目八条河涌除沙龙涌外,其余河涌中底泥均为深灰、灰黑色,呈饱和、流塑状态,臭味明显。对河涌淤泥取样检测,淤泥具体分布及性状见表2。

  表1 典型断面水质情况
表1 典型断面水质情况

  注:1该水质数据为监测时段内断面水质指标平均值。

  表2 淤泥分布及检测结果表
表2 淤泥分布及检测结果表

  由以上表格可以看出,除沙龙涌淤泥量较少外,其余河涌都存在不同程度的淤积,并随着水流方向,淤积厚度虽然不断加深,但黑泥厚度却逐渐变浅。其中,工业园区的底泥相对更为黑臭,黑泥深度更深。参照《城镇污水处理厂污泥处置园林绿化用泥质》(CJ 248—2007)及《城镇污水处理厂污泥处置土壤改良用泥质》(GB/T 24600—2009),五福涌、新青正涌、新青工业园排洪渠及鸡咀涌部分河段底泥存在Ni或Cu总量超标的现象。

  1.2、 周边排水管网现状分析

  五福涌、新青正涌、新青工业园排洪渠及鸡咀涌部分区域位于工业园区内,工业园区内有较为完善的雨污水管线。由于多种原因,部分现状污水管道存在管道内水位过高,排水不畅问题。部分河段已建截污管道也存在较为明显的破损情况,截留污水再次溢流入河。

  合禾涌整治范围内雨污水管网完善;但整治范围外的河涌汇水范围上游存在大面积的自然村落,未建设雨污水管网。咸坑河、白头翁涌均尚无完善的雨污水管网系统。

  1.3、 防洪排涝现状分析

  该次治理8条河涌中,五福涌、新青正涌、鸡咀涌、新青工业园排洪渠新青工业园排洪渠四条河涌出海口均修建不同规模的挡潮闸。在外江水位较高、顶托作用明显时,片区现状排涝能力不足。

  合禾涌、鸡咀涌及咸坑河部分河道均有加盖现象,河道形成暗涵,河底淤积严重,岸坡不整,河内杂草丛生。沙龙涌两岸房屋密集,河道淤积严重;河道两岸有非法占用、填塞河道的现象。

  2、 污染源及黑臭成因

  2.1、 污染源分析

  河涌现状主要是受到了点源污染、面源污染、固体废弃物污染及内源污染几个方面的影响。

  2.1.1、 点源污染情况(沿岸排放口)

  8条河涌沿岸排放口详见表3。生活污水排入河涌主要分3种方式。第一,河涌两岸民居通过小管径PVC管直接排入河涌;第二,河岸居民区通过片区合流管道混合雨水排入河涌;第三,雨污水分流制区域存在混接错接导致雨水混入生活污水。此外,河涌沿岸农业排放口及部分养殖业排放口。最后,部分排放口为工厂排污口。

  表3 河涌排口统计表
表3 河涌排口统计表

  2.1.2、 面源污染情况

  各河涌面源污染主要是上游的城镇面源污染以及下游的农业、养殖面源污染。城镇面源负荷来源主要为:屋面建筑材料、建筑工地、路面垃圾和城市雨水口垃圾和污水、汽车产生的污染物、大气干湿沉降等。根据8条河涌周围情况,农业面源污染主要是流域内存在部分鱼塘养殖和种植农业污染。

  2.1.3、 固体废弃物污染情况

  各条河涌沿线有较为明显的生活垃圾倾倒至岸坡及河道水体的现象。固体废弃物的成分很复杂,包括生活垃圾、农业及养殖业废弃物、工业固体废弃物、建筑垃圾、医疗垃圾等。

  2.1.4、 内源污染状况

  前述8条河涌除沙龙涌外均有不同程度的底泥污染。污染物随污水排入河涌中,部分沉积物是水体中氮、磷、碳、硫等生源要素的重要蓄积库。在一定条件下,各种有机和无机污染物通过沉积物—水界面的物质交换。内源污染物的释放对河道污染的影响不可忽视。

  2.2、 黑臭成因分析

  当河道所接纳的污染负荷远远超过自身净化能力后,就会引起河道黑臭。河道黑臭是有机污染的一种极端现象,是由于水体缺氧有机物腐败而造成的。从河涌的实际情况来看,引起河道黑臭的主要有以下原因:

  目前污水管网工程建设尚未完善,大量未经处理的工业废水、生活污水、初期雨水、垃圾、畜禽粪便及农田化肥直接排入河道,使河水溶解氧几乎为零;河道窄浅,水体流动性差,底泥淤积,感潮河段污水常年受潮流顶托,造成反复污染;部分河道的功能被异化为接纳污水雨水的排水管道,缺乏相应的污水处理措施;生态系统被破坏,导致沿河生态缓冲带逐渐减少,自身净化能力逐渐消失殆尽,加剧水质恶化。此外,偷排、漏排查处力度及责罚力度需进一步加强。

  3、 整治措施

  城市黑臭水体的治理应坚持“因地制宜、综合措施、技术集成、统筹管理、长效运行”的基本原则,根据水体污染程度、污染原因和污染阶段的不同,有针对性地选择治理技术、制定治理措施[3]。参照住建部和环保部出台的相关技术指南和政策,结合水体污染实际情况,本文主要采取截污控源、内源污染控制、生态补水、河道整治工程、生态修复、滨水景观等措施,从多方面多角度改善8条河涌水环境状况。

  3.1、 控源截污

  根据点源污染情况,针对不同污染源采取不同控源截污措施。

  对于直排入河的污水管道,敷设截污管道接入市政管网。对于沿岸的雨污混流管道的截污控源有多种工程措施,较为典型的有两种方案。方案一,在村内全面铺设污水支管实现片区雨污分流,但将面临房屋拆迁困难、工程投资大、施工周期长等缺点。方案二,沿河涌铺设截污管具有较好的施工条件,不需要大量房屋拆迁、施工难度较低等优点。同时,通过研究片区重点污染源分布情况,决定首先解决重点污染源截污问题。本文采用截污管与解决重点污染源相结合的方式。

  图2 截污管布置示意图
图2 截污管布置示意图

  针对农业点源污染的特点,对农业污染排放口采取源头管控和生态消解相结合的措施。从源头减少化肥农业的无序投放,在入河排放口新建生态湿地消解污染物。此外,依法取缔或拆除养殖点源污染和工业点源污染中的违规排放口。

  3.2、 内源污染控制

  根据河涌上游河道较窄,杂物较多,而下游河道较宽,水量较多的特点,该工程推荐清淤方案,在河涌上游宽度较窄的河段采用干塘清淤,在河涌下游宽度较宽的河段采用环保绞吸船清淤。

  清淤中部分重金属含量超标的底泥,通过固化及改良达标后再外运处置。8条河涌底泥清淤及处理统计见表4。

  表4 底泥处置统计表
表4 底泥处置统计表

  3.3、 生态补水

  8条河涌中,五福涌、新青正涌、新青工业园排洪渠及鸡咀涌上游水流流速慢,水动力差,河涌水体污染严重,急需补水增强水动力。考虑本工程实施可行性及技术经济性,由于河涌下游水质较好,通过循环补水,可以有效增强水动力,改善水质状况。分别在五福涌、新青正涌及鸡咀涌下游新建规模不等的三座补水泵站,根据河涌水位及实时监测水质情况调度,分别从各河涌中下游引水往上游补水。

  3.4、 生态修复

  3.4.1、 人工增氧系统设计

  由表1可知,8条河涌溶氧量最高值为0.71 mg/L,远低于地表水Ⅴ类标准,河道水质出于缺氧状态。因此需要对其进行人工增氧。在河涌上游及中游局部采用穿孔管和曝气软管曝气,并且在必要的位置增设推流曝气机提高河涌的水动力,避免出现死水区;同时为了提高河涌的景观效果,在河涌内沿线布置喷泉曝气机。例如,在五福涌河道上游布置1套微孔曝气系统,配制3台罗茨鼓风机(2用1备);在新青正涌沿线共设置3台推流曝气机,4台喷泉曝气机。

  3.4.2、 水生植物净化系统设计

  为恢复和增强水生生态系统,在河涌构建沉水植物系统。以新青正涌为例构建过程如下。

  (1)底泥预处理

  种植沉水植物前,投放弱氧化剂和改性沸石颗粒对底泥强化处理,提高泥水分界面的氧化还原电位,抑制池底厌氧菌的繁殖,进一步微生物强化处理,投加微液体菌剂,削减底泥污染物,微生物菌液主要是光合细菌、硝化细菌、EM菌和芽孢杆菌的复合菌。新青正涌底质改良总面积为16 798 m2,底质改良需挑选连续晴天进行,避免暴雨。

  (2)种植沉水植物

  沉水植物以耐污的苦草和马来眼子菜为主,苦草和马来眼子菜种植比例为6:4,苦草种植面积为10 078。8 m2,马来眼子菜种植面积为6 719。2m2。植物种植密度:20丛/m2, 5株/丛,高度为20~60 cm。

  (3)微生物调控

  投放面积为沉水植物种植面积,投放次数按3次计算:液体菌剂微生物投放规格20 g/m2, 3次共计1 007.88 kg,固化颗粒微生物投放规格100 g/m2, 3次共计5 039.4 kg。

  3.5、 河道整治

  根据该次工程范围内的八条河涌的特点及其所具有的功能,该次设计岸坡整治的主要设计原则有:达到岸坡防护功能,同时满足岸坡稳定安全的要求;根据现状河涌沿线的不同情况,选择适宜的断面型式;结合景观设计,提高亲水性,将河涌沿线打造成周边居民休闲娱乐的好去处;结合“海绵城市”理念,尽量采用生态措施。因此,该次设计在部分杂乱无序及水利不达标的河段新建生态石笼挡墙。

  图3 驳岸型式典型图(单位:mm)
图3 驳岸型式典型图(单位:mm)

  3.6、 滨水景观打造

  为塑造水域空间的开放性、增强滨水景观的可达性与亲水性、打造交通活动的连续性、彰显滨水景观的文化性。滨水景观工程主要为:透水沥青步道、运动休闲广场、滨河湿地、亲水平台及栈道、景观廊亭、构建滨河绿道等。

  4、 设计要点讨论

  4.1、 正本清源

  城市黑臭水体产生之根源在于各种污染物无序、随意排放至河道,污染物浓度远高于河道本身自净能力,造成水体溶氧下降,使河道环境功能丧失。随着城区的扩张,经济的发展,必须从源头出发,提高管网覆盖率,雨污管道分流彻底,加强雨污水管道养护,从根源上杜绝污染物外溢至河道,方为治水的长治久安之策。

  4.2、 长效机制

  本次工程中,民居污水随意排放,养殖污水的不经处理的任意排放现象均有出现,甚至部分工业污染的外溢都有出现。应建立长效的监察机制,提高对沿河各排放单位的监督管理,从长久出发,杜绝污染物入河。

  4.3、 智慧水务

  智慧水务是指将传统水务与现代信息化技术进行深度融合,具有两方面特征:一是水务感知的智慧,充分利用现代传感器技术,实现对自然界水体的全面准确实时监测,形成强大的水利物联网;二是水务业务的智慧,充分利用云计算等技术,对传统水务的全领域进行智能化管理,提高水利水务建设和管理水平。

  5、 结语

  (1)针对斗门区8条河涌黑臭水体问题,分析归纳了点源、面源、内源及固体废弃物污染状况,找出水体黑臭成因。

  (2)根据8条河涌不同污染现状及周边管网条件,采取截污控源、内源污染控制、生态补水、河道整治工程、生态修复、滨水景观多项措施,通过减少污染物排放、削减内源污染物、增加水动力及构建生态系统的综合治理方案,重新恢复和打造8条河道的生态及景观功能。

  (3)通过构建智慧水务系统,从长效机制入手,保障8条河涌远期目标的实现。

  参考文献

  [1] 全国城市黑臭水体整治监管平台[EB/OL]. .国务院.水污染防治行动计划[Z], 2015.
  [2] 胡洪营, 孙艳, 席劲瑛, 等.城市黑臭水体治理与水质长效改善保持技术分析[J].环境保护, 2015, 43 (13) :24-26.

    成银.斗门区黑臭水体治理项目设计方案与分析[J].城市道桥与防洪,2019(08):144-148+20.
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