黑臭水體綜合整治案例分析
——以沈陽市造化排干流域?yàn)槔?/h1>
2022-11-25 16:31:10彭帥孫坦吳波陳建宇劉志彥張磊許丹宇
中國環(huán)保產(chǎn)業(yè) 2022年10期
彭帥，孫坦，吳波，陳建宇，劉志彥，張磊，許丹宇
（1.沈陽市城鄉(xiāng)建設(shè)事務(wù)服務(wù)中心，沈陽 110013；2.沈陽環(huán)境科學(xué)研究院，沈陽 110167；3.天津市生態(tài)環(huán)境科學(xué)研究院，天津 300191）
1 流域（河流）概況
沈陽市造化排干流域包括造化排干和造化排支，均位于渾北灌區(qū)范圍內(nèi)。渾北灌區(qū)地處沈陽市西北部，是沈陽市重要的水稻產(chǎn)區(qū)。造化排干起于六零干渠，在沈馬線與京沈客運(yùn)專線交匯處北側(cè)匯入渾北灌區(qū)北干渠，全長6.4km；造化排支起點(diǎn)位于青城山路，終點(diǎn)匯入北干渠，全長4.2km。造化排干和造化排支均為土質(zhì)邊溝，原為灌區(qū)農(nóng)田排水渠，目前主要功能是承載城市排水。
按照《城市黑臭水體整治工作指南》要求，造化排干設(shè)置了12 個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，造化排支設(shè)置了8 個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，對(duì)水體透明度、溶解氧、氧化還原電勢(shì)和氨氮（NH3-N）4 個(gè)指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，造化排干流域水質(zhì)總體為輕度黑臭，主要超標(biāo)指標(biāo)為氧化還原電勢(shì)和NH3-N。同一時(shí)期的造化排干流域的水質(zhì)略優(yōu)于造化排支流域。在空間變化分布上，重度黑臭河段主要位于造化排支和造化排干上游；造化排干中下游為輕度黑臭水體，主要超標(biāo)指標(biāo)為氧化還原電勢(shì)。
2 現(xiàn)狀分析
經(jīng)過污染源排查和梳理，整治前造化排干流域存在的主要問題如下：
（1）配套管網(wǎng)不完善，污水直排嚴(yán)重。隨著沈陽市城市化進(jìn)程的不斷加快，造化排干流域內(nèi)的環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)滯后，部分區(qū)域存在管網(wǎng)空白，已有管網(wǎng)也存在不同程度的破損、混接、錯(cuò)接問題，造成污水直排。
（2）河流底泥淤積，垃圾侵占河道。水體中的有機(jī)物和氮、磷污染物通過沉淀或吸附作用沉積在底泥中，形成了嚴(yán)重的內(nèi)源污染風(fēng)險(xiǎn)隱患[1]。同時(shí)沿岸村屯存在眾多垃圾堆放點(diǎn)，垃圾入河現(xiàn)象嚴(yán)重。
（3）生態(tài)補(bǔ)水不足，水體流動(dòng)性差。造化排干及造化排支原為農(nóng)田排水渠，上游沒有天然水源補(bǔ)給，僅在雨季具有一定的徑流量。由于缺少流量補(bǔ)給，水動(dòng)力不足，導(dǎo)致河流復(fù)氧速率下降，進(jìn)而加劇了水環(huán)境的惡化[2]。
（4）岸線破壞明顯，生態(tài)系統(tǒng)退化。河道現(xiàn)有防護(hù)岸坎存在不同程度的破損，局部漿砌石護(hù)岸年久失修，無防護(hù)的岸坡雜草叢生，或被居民利用種植作物。河道內(nèi)各種水生植物、水生動(dòng)物已基本絕跡，河流自然生態(tài)破壞嚴(yán)重，自凈能力消失殆盡。
3 工程方案
3.1 控源截污
針對(duì)河道兩岸污水排口，采用直接取締、封堵、截污處理等措施分類解決，共整治造化排干沿線16 處暗排偷排問題、造化排支沿線23 處暗排偷排問題。遠(yuǎn)期規(guī)劃將污水全部截流至市政排水管網(wǎng)。造化排干沿線高力新城、尚莊丞然等居民區(qū)，以及造化排支北岸部分農(nóng)村地區(qū)生活污水直排量較大，但該區(qū)域內(nèi)的排水管網(wǎng)建設(shè)工程短期內(nèi)無法完工，因此近期就地將污水全部攔截處理達(dá)標(biāo)后排入河道。
本工程在高力新城直排口下游、尚莊丞然小區(qū)直排口下游、造化排支支流匯入口各新建臨時(shí)性污水處理系統(tǒng)1 個(gè)。3 個(gè)污水處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)處理規(guī)模均為500t/d，采用“厭氧+生物接觸氧化+絮凝過濾+紫外消毒”工藝。污水通過截流泵進(jìn)入污水處理系統(tǒng)，經(jīng)過厭氧、好氧等階段去除污水中的化學(xué)需氧量（COD）、NH3-N、總氮（TN）等污染物，出水通過絮凝過濾進(jìn)一步去除總磷（TP）、懸浮物（SS）等污染物，最后經(jīng)過消毒后水質(zhì)達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）中的一級(jí)A 標(biāo)準(zhǔn)。剩余污泥經(jīng)脫水后外運(yùn)處理。
3.2 內(nèi)源治理
造化排干流域底泥主要受到生活污水及養(yǎng)殖場(chǎng)糞便污染，檢測(cè)報(bào)告顯示，底泥中重金屬等有毒有害污染物含量較低，泥質(zhì)屬于輕度污染，符合《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置 園林綠化用泥質(zhì)》（GB/T 23486—2009）中綠化泥質(zhì)要求（見表1）。設(shè)計(jì)采用機(jī)械清淤，使用挖掘機(jī)清掏河槽底泥并填壓至岸坡。淤泥作為綠化肥料使用，經(jīng)晾曬整形后栽植樹木形成景觀綠化帶。
對(duì)沿岸生活垃圾及水面漂浮物進(jìn)行清理，設(shè)計(jì)采用小型挖掘機(jī)對(duì)河道內(nèi)垃圾進(jìn)行清理；采用小型挖掘機(jī)、推土機(jī)對(duì)可通行區(qū)域的垃圾進(jìn)行清理；利用人工對(duì)工程設(shè)備不能抵達(dá)的區(qū)域的垃圾流域進(jìn)行清理。打撈出的垃圾在岸邊集中堆放并最終運(yùn)輸至垃圾填埋場(chǎng)。造化排干流域清理垃圾1100t，造化排支流域共清理垃圾1130t。
3.3 引蓄水源
必要的生態(tài)流速或換水周期是城市河道水體水質(zhì)保持的基本條件[3]。為了保持河流的正常水動(dòng)力，維持正常蓄水位，工程采用引入外來水源的方式為河道提供清水補(bǔ)給。
工程設(shè)計(jì)在六零干渠建設(shè)1 個(gè)分水閘，從源頭對(duì)造化排干流域進(jìn)行調(diào)水補(bǔ)水。分水閘由節(jié)制閘和引水閘兩部分組成，過閘流量為18.5m3/s。在造化排干中游建設(shè)氣盾閘1 個(gè)，用于調(diào)蓄景觀用水。氣盾閘壩體縱向長度為8.0m，設(shè)計(jì)分為2 個(gè)壩段，各長4.0m，各壩段均可獨(dú)立塌泄。
造化排支上游無清潔水源，工程設(shè)計(jì)在北干渠與造化排支交匯處建設(shè)提水泵站1 個(gè)，設(shè)計(jì)引水流量為0.4m3/s，通過管道輸水至造化排支上游，為河道提供生態(tài)補(bǔ)水。同時(shí)在上游新建溢流堰1 個(gè)，攔蓄氣盾閘1 個(gè)（設(shè)計(jì)尺寸與造化排干中游的氣盾閘相同），用于調(diào)蓄景觀水位。景觀用水僅在灌溉期補(bǔ)給，補(bǔ)給最大流量為0.4m3/s。
表1 河道底泥檢測(cè)結(jié)果
3.4 生態(tài)修復(fù)
造化排干流域多為土質(zhì)岸坡，存在立陡、塌岸等情況，局部防護(hù)段存在不同程度的破損。設(shè)計(jì)主槽河岸采用鋼筋籠直墻護(hù)岸，迎水面為階梯形結(jié)構(gòu)。岸坡采用蜂巢土工格室草皮護(hù)坡，土工格室采用錨釬固定于坡岸，巢室用加筋帶固定，巢室內(nèi)填充種植土并鋪設(shè)草皮。
鋼筋石籠直墻防護(hù)以上設(shè)置慢行系統(tǒng)。慢行系統(tǒng)路面采用彩色瀝青或混凝土路面，路寬4.0m，兩側(cè)各設(shè)0.7m 寬植草溝生態(tài)帶，沿線配套座椅、導(dǎo)視牌及垃圾桶等。
針對(duì)河道生態(tài)退化問題，工程設(shè)計(jì)在河道兩岸建立生態(tài)緩沖帶。緩沖帶植物以挺水植物為主，物種主要選擇水蔥、蒲草及香蒲，其中在造化排干流域配置139 892 株，在造化排支流域配置178 132 株。植物栽植寬度為沿兩側(cè)岸腳1.5m 寬的范圍，栽植間距為0.3m。
3.5 區(qū)域監(jiān)控
為了加強(qiáng)日常監(jiān)督巡查，河道兩岸安裝槍式攝像頭用于對(duì)河道沿岸情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。攝像頭布置間距為120m，河道轉(zhuǎn)彎處適當(dāng)加密，采用內(nèi)部光纖傳輸數(shù)據(jù)。造化排干流域共布設(shè)攝像頭60 處，鋪設(shè)光纜3.9km；造化排支流域共布設(shè)攝像頭74 處，鋪設(shè)光纖4.9km。
4 治理成效
造化排干及造化排支流域治理完成后，公眾調(diào)查報(bào)告結(jié)果滿足《城市黑臭水體整治工作指南》要求。第三方水質(zhì)檢測(cè)單位提供的水質(zhì)監(jiān)測(cè)報(bào)告顯示造化排干流域水質(zhì)指標(biāo)均能滿足不黑不臭要求（詳見表2），實(shí)現(xiàn)了治理目標(biāo)。
綜合整治工程改善了水體水質(zhì)，營建了良好的河岸帶生態(tài)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了“水清岸綠、河暢景美”的治理目標(biāo)，為市民提供了高品質(zhì)的濱水休閑空間，治理成效顯著（見下圖）。
5 結(jié)語
（1）本項(xiàng)目的整治方案遵循系統(tǒng)性、規(guī)范性、適用性、經(jīng)濟(jì)性的原則進(jìn)行編制設(shè)計(jì)，從水環(huán)境、水生態(tài)和水景觀等方面對(duì)河道開展綜合整治，注重水生態(tài)濱河景觀的營建。
（2）造化流域黑臭水體經(jīng)綜合整治后，4 項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)（透明度、溶解氧、氧化還原電勢(shì)、NH3-N）均滿足《城市黑臭水體整治工作指南》要求，實(shí)現(xiàn)了工程目標(biāo)。
表2 水質(zhì)監(jiān)測(cè)指標(biāo)
工程實(shí)景圖
（3）黑臭水體整治取得階段性成果后，應(yīng)進(jìn)一步健全長效管理機(jī)制，建立跨流域、多部門的綜合監(jiān)管體系，確保良好水質(zhì)長期保持。
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1 流域（河流）概況
沈陽市造化排干流域包括造化排干和造化排支，均位于渾北灌區(qū)范圍內(nèi)。渾北灌區(qū)地處沈陽市西北部，是沈陽市重要的水稻產(chǎn)區(qū)。造化排干起于六零干渠，在沈馬線與京沈客運(yùn)專線交匯處北側(cè)匯入渾北灌區(qū)北干渠，全長6.4km；造化排支起點(diǎn)位于青城山路，終點(diǎn)匯入北干渠，全長4.2km。造化排干和造化排支均為土質(zhì)邊溝，原為灌區(qū)農(nóng)田排水渠，目前主要功能是承載城市排水。
按照《城市黑臭水體整治工作指南》要求，造化排干設(shè)置了12 個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，造化排支設(shè)置了8 個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，對(duì)水體透明度、溶解氧、氧化還原電勢(shì)和氨氮（NH3-N）4 個(gè)指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，造化排干流域水質(zhì)總體為輕度黑臭，主要超標(biāo)指標(biāo)為氧化還原電勢(shì)和NH3-N。同一時(shí)期的造化排干流域的水質(zhì)略優(yōu)于造化排支流域。在空間變化分布上，重度黑臭河段主要位于造化排支和造化排干上游；造化排干中下游為輕度黑臭水體，主要超標(biāo)指標(biāo)為氧化還原電勢(shì)。
2 現(xiàn)狀分析
經(jīng)過污染源排查和梳理，整治前造化排干流域存在的主要問題如下：
（1）配套管網(wǎng)不完善，污水直排嚴(yán)重。隨著沈陽市城市化進(jìn)程的不斷加快，造化排干流域內(nèi)的環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)滯后，部分區(qū)域存在管網(wǎng)空白，已有管網(wǎng)也存在不同程度的破損、混接、錯(cuò)接問題，造成污水直排。
（2）河流底泥淤積，垃圾侵占河道。水體中的有機(jī)物和氮、磷污染物通過沉淀或吸附作用沉積在底泥中，形成了嚴(yán)重的內(nèi)源污染風(fēng)險(xiǎn)隱患[1]。同時(shí)沿岸村屯存在眾多垃圾堆放點(diǎn)，垃圾入河現(xiàn)象嚴(yán)重。
（3）生態(tài)補(bǔ)水不足，水體流動(dòng)性差。造化排干及造化排支原為農(nóng)田排水渠，上游沒有天然水源補(bǔ)給，僅在雨季具有一定的徑流量。由于缺少流量補(bǔ)給，水動(dòng)力不足，導(dǎo)致河流復(fù)氧速率下降，進(jìn)而加劇了水環(huán)境的惡化[2]。
（4）岸線破壞明顯，生態(tài)系統(tǒng)退化。河道現(xiàn)有防護(hù)岸坎存在不同程度的破損，局部漿砌石護(hù)岸年久失修，無防護(hù)的岸坡雜草叢生，或被居民利用種植作物。河道內(nèi)各種水生植物、水生動(dòng)物已基本絕跡，河流自然生態(tài)破壞嚴(yán)重，自凈能力消失殆盡。
3 工程方案
3.1 控源截污
針對(duì)河道兩岸污水排口，采用直接取締、封堵、截污處理等措施分類解決，共整治造化排干沿線16 處暗排偷排問題、造化排支沿線23 處暗排偷排問題。遠(yuǎn)期規(guī)劃將污水全部截流至市政排水管網(wǎng)。造化排干沿線高力新城、尚莊丞然等居民區(qū)，以及造化排支北岸部分農(nóng)村地區(qū)生活污水直排量較大，但該區(qū)域內(nèi)的排水管網(wǎng)建設(shè)工程短期內(nèi)無法完工，因此近期就地將污水全部攔截處理達(dá)標(biāo)后排入河道。
本工程在高力新城直排口下游、尚莊丞然小區(qū)直排口下游、造化排支支流匯入口各新建臨時(shí)性污水處理系統(tǒng)1 個(gè)。3 個(gè)污水處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)處理規(guī)模均為500t/d，采用“厭氧+生物接觸氧化+絮凝過濾+紫外消毒”工藝。污水通過截流泵進(jìn)入污水處理系統(tǒng)，經(jīng)過厭氧、好氧等階段去除污水中的化學(xué)需氧量（COD）、NH3-N、總氮（TN）等污染物，出水通過絮凝過濾進(jìn)一步去除總磷（TP）、懸浮物（SS）等污染物，最后經(jīng)過消毒后水質(zhì)達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）中的一級(jí)A 標(biāo)準(zhǔn)。剩余污泥經(jīng)脫水后外運(yùn)處理。
3.2 內(nèi)源治理
造化排干流域底泥主要受到生活污水及養(yǎng)殖場(chǎng)糞便污染，檢測(cè)報(bào)告顯示，底泥中重金屬等有毒有害污染物含量較低，泥質(zhì)屬于輕度污染，符合《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置 園林綠化用泥質(zhì)》（GB/T 23486—2009）中綠化泥質(zhì)要求（見表1）。設(shè)計(jì)采用機(jī)械清淤，使用挖掘機(jī)清掏河槽底泥并填壓至岸坡。淤泥作為綠化肥料使用，經(jīng)晾曬整形后栽植樹木形成景觀綠化帶。
對(duì)沿岸生活垃圾及水面漂浮物進(jìn)行清理，設(shè)計(jì)采用小型挖掘機(jī)對(duì)河道內(nèi)垃圾進(jìn)行清理；采用小型挖掘機(jī)、推土機(jī)對(duì)可通行區(qū)域的垃圾進(jìn)行清理；利用人工對(duì)工程設(shè)備不能抵達(dá)的區(qū)域的垃圾流域進(jìn)行清理。打撈出的垃圾在岸邊集中堆放并最終運(yùn)輸至垃圾填埋場(chǎng)。造化排干流域清理垃圾1100t，造化排支流域共清理垃圾1130t。
3.3 引蓄水源
必要的生態(tài)流速或換水周期是城市河道水體水質(zhì)保持的基本條件[3]。為了保持河流的正常水動(dòng)力，維持正常蓄水位，工程采用引入外來水源的方式為河道提供清水補(bǔ)給。
工程設(shè)計(jì)在六零干渠建設(shè)1 個(gè)分水閘，從源頭對(duì)造化排干流域進(jìn)行調(diào)水補(bǔ)水。分水閘由節(jié)制閘和引水閘兩部分組成，過閘流量為18.5m3/s。在造化排干中游建設(shè)氣盾閘1 個(gè)，用于調(diào)蓄景觀用水。氣盾閘壩體縱向長度為8.0m，設(shè)計(jì)分為2 個(gè)壩段，各長4.0m，各壩段均可獨(dú)立塌泄。
造化排支上游無清潔水源，工程設(shè)計(jì)在北干渠與造化排支交匯處建設(shè)提水泵站1 個(gè)，設(shè)計(jì)引水流量為0.4m3/s，通過管道輸水至造化排支上游，為河道提供生態(tài)補(bǔ)水。同時(shí)在上游新建溢流堰1 個(gè)，攔蓄氣盾閘1 個(gè)（設(shè)計(jì)尺寸與造化排干中游的氣盾閘相同），用于調(diào)蓄景觀水位。景觀用水僅在灌溉期補(bǔ)給，補(bǔ)給最大流量為0.4m3/s。
表1 河道底泥檢測(cè)結(jié)果
3.4 生態(tài)修復(fù)
造化排干流域多為土質(zhì)岸坡，存在立陡、塌岸等情況，局部防護(hù)段存在不同程度的破損。設(shè)計(jì)主槽河岸采用鋼筋籠直墻護(hù)岸，迎水面為階梯形結(jié)構(gòu)。岸坡采用蜂巢土工格室草皮護(hù)坡，土工格室采用錨釬固定于坡岸，巢室用加筋帶固定，巢室內(nèi)填充種植土并鋪設(shè)草皮。
鋼筋石籠直墻防護(hù)以上設(shè)置慢行系統(tǒng)。慢行系統(tǒng)路面采用彩色瀝青或混凝土路面，路寬4.0m，兩側(cè)各設(shè)0.7m 寬植草溝生態(tài)帶，沿線配套座椅、導(dǎo)視牌及垃圾桶等。
針對(duì)河道生態(tài)退化問題，工程設(shè)計(jì)在河道兩岸建立生態(tài)緩沖帶。緩沖帶植物以挺水植物為主，物種主要選擇水蔥、蒲草及香蒲，其中在造化排干流域配置139 892 株，在造化排支流域配置178 132 株。植物栽植寬度為沿兩側(cè)岸腳1.5m 寬的范圍，栽植間距為0.3m。
3.5 區(qū)域監(jiān)控
為了加強(qiáng)日常監(jiān)督巡查，河道兩岸安裝槍式攝像頭用于對(duì)河道沿岸情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。攝像頭布置間距為120m，河道轉(zhuǎn)彎處適當(dāng)加密，采用內(nèi)部光纖傳輸數(shù)據(jù)。造化排干流域共布設(shè)攝像頭60 處，鋪設(shè)光纜3.9km；造化排支流域共布設(shè)攝像頭74 處，鋪設(shè)光纖4.9km。
4 治理成效
造化排干及造化排支流域治理完成后，公眾調(diào)查報(bào)告結(jié)果滿足《城市黑臭水體整治工作指南》要求。第三方水質(zhì)檢測(cè)單位提供的水質(zhì)監(jiān)測(cè)報(bào)告顯示造化排干流域水質(zhì)指標(biāo)均能滿足不黑不臭要求（詳見表2），實(shí)現(xiàn)了治理目標(biāo)。
綜合整治工程改善了水體水質(zhì)，營建了良好的河岸帶生態(tài)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了“水清岸綠、河暢景美”的治理目標(biāo)，為市民提供了高品質(zhì)的濱水休閑空間，治理成效顯著（見下圖）。
5 結(jié)語
（1）本項(xiàng)目的整治方案遵循系統(tǒng)性、規(guī)范性、適用性、經(jīng)濟(jì)性的原則進(jìn)行編制設(shè)計(jì)，從水環(huán)境、水生態(tài)和水景觀等方面對(duì)河道開展綜合整治，注重水生態(tài)濱河景觀的營建。
（2）造化流域黑臭水體經(jīng)綜合整治后，4 項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)（透明度、溶解氧、氧化還原電勢(shì)、NH3-N）均滿足《城市黑臭水體整治工作指南》要求，實(shí)現(xiàn)了工程目標(biāo)。
表2 水質(zhì)監(jiān)測(cè)指標(biāo)
工程實(shí)景圖
（3）黑臭水體整治取得階段性成果后，應(yīng)進(jìn)一步健全長效管理機(jī)制，建立跨流域、多部門的綜合監(jiān)管體系，確保良好水質(zhì)長期保持。
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