水業(yè)導航：科學推進城市黑臭水體整治工作的幾點建議

水處理網(wǎng)訊:導讀

《國務院關于印發(fā)水污染防治行動計劃的通知》（國發(fā)〔2015〕17號）頒布實施以來，城市黑臭水體治理已經(jīng)成為提升城市形象，保障城市安全，滿足公眾幸福感的重要政治任務，上升到國家戰(zhàn)略高度。習近平總書記在2018年5月19日的全國生態(tài)環(huán)境保護大會上明確提出“基本消滅城市黑臭水體，還給老百姓清水綠岸、魚翔淺底的景象”的宏偉目標。城市黑臭水體治理已經(jīng)列入環(huán)境保護督查的重要內(nèi)容，發(fā)展到重要的攻堅階段，一系列重要講話精神和政策文件為科學構建生態(tài)、親水、和諧、安全的城市水體指明了方向。

1科學打造有功能的城市水體

1.1 打造適合區(qū)位特征和功能定位的城市水體

與城市外江河湖庫的功能定位不同，城市水體是與公眾生產(chǎn)生活密切相關的重要基礎設施，除承擔水資源功能屬性外，還需滿足公眾安全、排水防澇、休閑娛樂等城市功能要求，因此只有良好的設計才能確保功能效益的最大化。從安全角度考慮，城市水體需滿足周邊道路、管道等設施的安全防護等級要求，以降低水體沿線管道、道路及其他基礎設施的塌陷風險和隱患；作為排水防澇的重要灰色設施，城市水體不僅要保障非降雨和小雨期間留住水，還要確保暴雨期間雨水快速排出城市，避免內(nèi)澇；作為城市居民的休閑娛樂場所，城市水體需同時滿足景觀功能、親水效果和公眾接觸安全要求；另外，城市水體還需承擔地表徑流污染控制、水體水質(zhì)維持、地下水回補、水生生物棲息和繁殖等多重功效。

1.2 強化斷面結構設計實現(xiàn)水體多重功能屬性

城市水體是城市生產(chǎn)生活用水和降雨的主要排放通道，其污染問題是客觀存在的，各種工程措施或技術手段只能減少排入水體的污染物量或提升水體的污染物凈化能力，并不能徹底根除水體污染問題。傳統(tǒng)的緩流或滯流型大水面城市水體，不僅容易產(chǎn)生污染物沉積和厭氧產(chǎn)氣問題，還會增加蒸發(fā)蒸騰損失量，破壞水體的水量平衡。

合理的斷面結構、水體流態(tài)、水深設計是城市水體水質(zhì)水量長效保持的關鍵。國內(nèi)外工程實踐表明，按復式斷面結構設計的城市水體，下斷面較低的旱季常水位和較小的過水斷面寬度，可確保低水量時必要的生態(tài)流速；上斷面較大的排水防澇空間，提高了雨水蓄積空間，提升了城市水體作為灰色排水設施的排水防澇能力。有條件時可在上下斷面間設人行通道或親水活動平臺，提升公眾休閑娛樂功能。韓國清溪川及歐美、新加坡、日本等類似成功的城市水體治理案例就是對復式斷面優(yōu)勢的最好詮釋。

2系統(tǒng)推進城市水體的科學治理

2.1局部治理與區(qū)域統(tǒng)籌相結合科學治水

無論河道型還是湖庫型結構，城市水體通常都存在上下游或左右岸問題，尤其是受行政區(qū)劃影響的城市水體還存在上下游、左右岸的管理權屬問題，而污染物在水中具有較強的遷移能力，因此城市水體治理必須遵循區(qū)域統(tǒng)籌的系統(tǒng)理念，實現(xiàn)上下游、左右岸協(xié)同治理、支流與干流同步治理。在上游或支流的黑臭問題沒有徹底根除的情況下，對下游或干流段進行治理通常難以達到預期效果，存在黑臭反復的風險。

2.2 長效措施與臨時設施相結合系統(tǒng)治水

排水管網(wǎng)不完善、設施運行維護不規(guī)范、污水處理設施能力不足和效能低下是城市水體黑臭的最重要原因，也是城市市政基礎設施補短板的核心內(nèi)容。但基礎設施完善和質(zhì)量保障需要持續(xù)的科學推進、穩(wěn)定的資金投入和切實可行的工程實施條件，否則很容易再次出現(xiàn)大量“豆腐渣”工程。因此在城市黑臭水體攻堅階段，可根據(jù)水體所在區(qū)域的功能定位、排水系統(tǒng)類型和布局、城市基礎設施質(zhì)量、直排污廢水污染特征、降雨污染狀況、污水處理設施運行情況等，合理選擇水體治理工程措施和技術手段。

3系統(tǒng)推進生活污水直排口的分類治理

3.1 保障截流污水的有效處理

當前的污染治理觀點普遍認為，居民生活污水只有收集至城鎮(zhèn)污水處理廠處理到較高水質(zhì)標準，才能解決環(huán)境污染問題。因此很多城市不查找和分析污染來源，不分析水質(zhì)特征、下游污水處理廠運行現(xiàn)狀及管道輸水能力，只要發(fā)現(xiàn)水體沿線排放口有污水或可能有污水排放行為，就直接截流至市政污水管網(wǎng)，最終導致下游管網(wǎng)或污水處理廠前溢流的問題，是一種不明智的水體治理思路。強化擬排入管網(wǎng)的輸送能力和污水處理廠的處理能力分析應作為污水直排口整治的重要內(nèi)容。

經(jīng)國務院同意，住房和城鄉(xiāng)建設部和生態(tài)環(huán)境部于2018年9月30日聯(lián)合印發(fā)的《關于印發(fā)城市黑臭水體治理攻堅戰(zhàn)實施方案的通知》（建城〔2018〕104號）明確提出“現(xiàn)有城市生活污水集中處理設施能力不足的，要加快新、改、擴建設施”，但新建或擴建污水處理設施需要較長的審批流程和建設時間，工程實施期間臨時建設帶有快速凈化功能的物理或物化處理設施對污染濃度較低、影響權重較小的旱季直排污水進行處理后排放，可部分緩解污水處理能力不足、永久性設施建設空檔期的直排污染問題，不失為一種經(jīng)濟合理、技術可行的總量削減措施。高排放標準、功能齊全的污水處理工藝用作快速凈化設施，存在現(xiàn)狀高投資，未來長期閑置的風險。

3.2 加強施工降水排放管理

我國很多二、三線城市處于大建設階段，施工降水借雨水管道排放成為施工行業(yè)的潛規(guī)則，但對于錯接混接、餐飲泔水、環(huán)衛(wèi)清掃、洗車廢水排入問題相對突出的雨水管道而言，施工降水的排入無疑將沖刷并攜帶這些長期排入的污染物，使管道末端雨水口成為“旱季污水直排口”，末端截流成為無奈之舉；而施工降水通過合流制管道排放，不僅直接增加城鎮(zhèn)污水處理廠的“清水”量，還可能導致管網(wǎng)沿線溢流口長期冒溢，影響水環(huán)境質(zhì)量。

強化施工降水排放過程管理，加強擬排入雨水管道的檢測修復和日常水質(zhì)監(jiān)測，有條件時臨時搭建專用排水管道，將適當處理的施工降水直接排放至周邊水體，不僅可以解決城鎮(zhèn)污水處理廠水量問題，甚至還可作為城市水體的補充水源，增加水體的生態(tài)基流，促進水的自然循環(huán)。

3.3 推進降雨污染快速凈化

合流制排水系統(tǒng)溢流污染和分流制系統(tǒng)錯接混接導致的降雨冒溢污染，是我國城鎮(zhèn)水環(huán)境治理不得不面對的現(xiàn)實問題。測算結果表明，很多城市每年因降雨徑流和沖刷進入水體的污染物量與污水處理廠年污染物去除量基本相當，而排入水體的污泥量甚至超過污水處理廠污泥總產(chǎn)量，是不得不正視的水環(huán)境治理難題。

其實合流制溢流污染（CSO）和分流制降雨污染（SSO）控制也一直是發(fā)達國家熱議的話題，《關于印發(fā)城市黑臭水體治理攻堅戰(zhàn)實施方案的通知》也明確指出可“采取快速凈化措施對合流制溢流污染進行處理后排放，逐步降低雨季污染物入河湖量”。科學建設以顆粒物去除為核心，反應周期短、見效速度快、抗沖擊能力強的降雨污染快速凈化設施，是發(fā)達國家的常規(guī)做法，也應作為我國城市水體治理的核心工作方向。

3.4 加強旱季直排的源頭治理

在各種臨時措施短期行為初見成效的基礎上，徹底排查并有效解決城鎮(zhèn)居民生活污水直排問題，是提升城鎮(zhèn)污水設施效能，根治城市水體污染問題的最佳途徑。長期堅持居民小區(qū)雨污水錯接混接改造、排水系統(tǒng)補短板、排水管道維修養(yǎng)護、沿街商鋪小散亂排污管理、工業(yè)企業(yè)排水管控，久久為功持續(xù)發(fā)力才能實現(xiàn)排水系統(tǒng)質(zhì)量有效提升和城市水環(huán)境質(zhì)量持續(xù)改善的目標要求。

4科學清淤保障城市水體治理成效

4.1 清除歷史沉積底泥避免污染釋放

與污水處理廠污泥性質(zhì)類似，水體底泥也是水體污染物的最終載體，長期不清理養(yǎng)護的城市水體會出現(xiàn)1~ 3m甚至更深的底泥層，并呈明顯的污染分層特征；定期清淤的城市水體也會因沿線的旱季直排污水和降雨沖刷污染物排入，或多或少的產(chǎn)生底泥污染問題。如不能有效清理，而只是采取簡單的換水或生態(tài)修復手段，通常需要長時間的反復“洗滌”和“稀釋”才能達到預期的治理目標，而且過程中還可能反復出現(xiàn)黑臭問題。另外，外調(diào)清水對黑臭水體進行沖刷稀釋只是將污染物轉(zhuǎn)移到下游區(qū)域，甚至可能導致城市下游監(jiān)測斷面超標，從區(qū)域環(huán)境污染物總量控制角度考慮，并不是一種值得推薦的治理思路。

4.2 強化底泥原位凈化或覆蓋問題識別

向城市水體投加化學藥劑進行底泥原位覆蓋似乎已經(jīng)成為解決水體黑臭問題的重要“法寶”和“靈丹妙藥”，好像化學藥劑一撒到河里，水體就清澈了。實際上任何化學藥劑真正發(fā)揮作用必須首先滿足化學反應的基本條件，如均勻混合以及必要的反應和沉淀時間，但城市水體治理工程一般不具備上述反應條件，導致需要數(shù)倍的藥劑投加量才能達到預期效果；將水體底泥的氧化還原電位（ORP）提高至“非厭氧”條件所需投加的氧化劑量通常也遠高于預期值，但超量的化學氧化劑往往會影響水生動植物的生存環(huán)境，甚至破壞水體原有的自凈能力。

采用投加比重較大的材料或敷設混凝土硬化層的方式進行水體底泥覆蓋，并不能徹底解決高溫季節(jié)底泥厭氧產(chǎn)氣形成的惡臭問題。采用透氣性能較好的覆蓋材料時，高溫季節(jié)水體表面容易出現(xiàn)較均勻的冒泡現(xiàn)象；采用密閉性較好的覆蓋材料時，高溫厭氧產(chǎn)氣長期積聚于覆蓋層下，最終突破薄弱區(qū)域并攜帶大量黑臭底泥上浮，容易產(chǎn)生嚴重的局部區(qū)域底泥上浮現(xiàn)象。

4.3 科學清淤保障全過程生態(tài)安全

城市水體清淤工作通常具有施工周期短、單位時間內(nèi)清淤量大、施工場地受限等特征，多數(shù)情況下很難采取施工現(xiàn)場機械脫水等方式進行底泥處理，一般需設置臨時存儲設施或場地。在不影響最終處置的情況下，可在淤泥臨時存儲時摻混弱氧化劑或化學脫水藥劑，或噴灑防蚊蠅藥劑進行惡臭和蚊蠅控制；臨時存儲設施應進行整體防滲處理，并設置必要的濾液處理設施，避免底泥二次污染問題。

采用干河清淤時，也可在不影響最終處置方式的情況下，向底泥中噴灑一定量的，具有弱氧化性和脫水性能的化學藥劑，實現(xiàn)運輸和存儲過程的惡臭和蚊蠅控制。

5加強再生水回補保障城市水體水質(zhì)

5.1再生水回補城市水體保障生態(tài)流速

必要的生態(tài)流速或換水周期是城市河道或湖庫/坑塘水體水質(zhì)保持的基本條件，但我國大部分城市存在水體補水水源不足問題，大水面的城市水體流動性差，蒸發(fā)蒸騰損失量大，水質(zhì)保持更難。而城市再生水作為一種水質(zhì)優(yōu)良、水量穩(wěn)定的補水水源，在提升城市水體生態(tài)流速，解決城市水體黑臭問題等方面具有明顯優(yōu)勢；城市河道自身具有的自凈能力還能對再生水起到凈化作用，實現(xiàn)水體水量提升和再生水水質(zhì)改善的雙重效果。

5.2 高氧化性再生水降低水體黑臭風險

眾多研究表明，微生物厭氧反應產(chǎn)生的氨、硫化氫、硫醇、硫醚等還原性惡臭物質(zhì)，是水體致臭的主要因素，也就是說還原環(huán)境是城市水體黑臭的最根本原因，提高城市水體的ORP可有效遏制致臭物質(zhì)的生成。城鎮(zhèn)污水處理廠多數(shù)采用好氧曝氣方式進行水質(zhì)凈化，實際上也是污水中還原性組分向氧化性組分轉(zhuǎn)變的過程，如果再加上后續(xù)單元使用的具有強氧化性的臭氧和消毒劑，使持續(xù)排入城市水體的高品質(zhì)再生水成為有別于化學強氧化劑的優(yōu)質(zhì)補水水源，尤其是其中的硝酸根，可在水中反硝化菌的作用下，與排入城市水體的還原性有機物反應，有效提高水體自凈能力，削減水體污染物濃度。

與此相比，城市外的江河湖庫水雖然具有較高的溶解氧（DO），但ORP一般并不高，緩沖還原性物質(zhì)排入的能力相對較弱，在少量生活污染物排入的情況下就可能出現(xiàn)黑臭問題。另外，江河湖庫水中通常含少量藻類物質(zhì)，在城市水體適合的污染物濃度、溫度條件下，很容易快速繁殖，使城市水體短時間內(nèi)快速變綠，不僅影響感官效果，還會因藻類過度生長和大量死亡引發(fā)惡臭問題。

6構建生態(tài)水體持續(xù)改善水質(zhì)

6.1 通過旱季水位控制營造沉水植物生長環(huán)境

水生植物光合作用形成的好氧環(huán)境和呼吸作用形成的厭、缺氧環(huán)境，可使城市水體處于好氧—缺氧—厭氧的交替狀態(tài)，而水中的根莖部分則為微生物的生長和繁殖提供了重要載體，并對顆粒物和溶解性污染物具有很好的吸附作用，可明顯提高水體透明度，降低污染物濃度，實現(xiàn)水體自凈能力提升和生態(tài)修復。研究結果表明，沉水植物在光合作用復氧、微生物附著生長和有機物分解去除等方面表現(xiàn)出了優(yōu)異的成效，0.6 ~0.7米甚至更淺的城市水體水深可為沉水植物的自然生長提供便利條件。

6.2 持續(xù)的流動性可提高植物的抗沖刷能力

城市水體生態(tài)恢復工程設計應系統(tǒng)考慮排水防澇功能，兼顧降雨污染控制和雨水綜合利用的功能設計，生態(tài)岸帶應具有足夠的抗降雨沖刷能力。以沉水植物為主的生態(tài)型城市水體，應在不影響植物生長和景觀效果的前提下，適當降低水體旱季水位，縮短水生植物的豎向長度，減小降雨期間的行洪阻力；通過降低水位的方式提高水體流速，確保水生植物有足夠發(fā)達的根系，以抵抗降雨沖刷導致的水生植物流失問題。

作者單位：中國市政工程華北設計研究總院有限公司。

原標題:科學推進城市黑臭水體整治工作的幾點建議