郝如杰 于 楠 鄭紀永 吳傳友

（金鑼水務有限公司 山東臨沂 276000）

引言

黑臭水體治理一直是我國水處理行業(yè)的熱點。截至2021 年，全國城市黑臭水體認定數(shù)量共計2914 個，65%以上分布在廣東、江蘇、安徽、湖北、湖南、山東、河南和四川8 省[1]。國內(nèi)學者針對黑臭水體的治理問題，提出了眾多治理思路及技術(shù)措施，包括從點源、面源、內(nèi)源以及水動力學條件等方面分析黑臭水體成因和污染來源，采取控源截污、內(nèi)源治理、生態(tài)修復、活水保質(zhì)、監(jiān)控與管理等治理措施[2][3]。陳武等[4]研究了深圳市茅洲河流域黑臭水體治理的案例，總結(jié)了九項行之有效的治理措施，成果顯著。王凡等[5]對貴陽市七彩湖黑臭水體治理案例進行了分析，該流域采用了以箱體內(nèi)設(shè)泥渣砂油（SSgo）固液秒分離技術(shù)和固定床生物膜反應器（FBBR）工藝為核心的污水處理集成技術(shù)開展水體治理。張德祥等[6]針對性的提出外源減排及截污、內(nèi)源清淤及消解底泥、水動力恢復、水質(zhì)凈化和生態(tài)修復5 個方面系統(tǒng)性治理方案解決了巨野縣會盟景觀帶黑臭水體問題。

根據(jù)《臨沂市落實<水污染防治行動計劃>實施方案》、《臨沂市黑臭水體治理攻堅戰(zhàn)作戰(zhàn)方案》，臨沂市黑臭水體主要為涑河、青龍河、陷泥河、柳青河、祊河等16 條河流24 段黑臭水體，本文以柳青河流域黑臭水體治理案例進行探討。

1 背景論述、水質(zhì)現(xiàn)狀

1.1 流域概況

柳青河是沂河的一級支流，全長34 km，流域面積258.7 km2，位于蘭山區(qū)沂河、祊河兩河之間，有東西兩源，匯于棗溝頭鎮(zhèn)陶家莊東，向南貫穿北城新區(qū)，流經(jīng)李官、白沙埠、汪溝、半程、棗溝頭等5 鎮(zhèn)和柳青街道，途經(jīng)村莊、社區(qū)100 余個。柳青河流域的工業(yè)、農(nóng)業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)迅速發(fā)展，工業(yè)污水及生活污水成為柳青河水質(zhì)改善的主要隱患，再加上流域內(nèi)的城鎮(zhèn)尾水、生活垃圾時有傾倒，雖經(jīng)多項措施治理，但河流部分河段水質(zhì)離城市水功能區(qū)要求仍有較大差距。

1.2 流域水質(zhì)調(diào)查

選取柳青河不同河段進行取樣檢測，根據(jù)《城市黑臭水體整治工作指南》，永太河、柳青河下游河段判定為輕度黑臭，龍王河河段判定為重度黑臭。選取柳青河不同河段進行取樣檢測，結(jié)果如下。

表1 治理前河道水質(zhì)

2 河流問題分析

2.1 點源

污水直排、管網(wǎng)不完善。柳青河流域沿途村莊、社區(qū)較多，管網(wǎng)及污水處理廠缺乏，且大部分村莊、社區(qū)污水未進入污水管網(wǎng)，直接流入柳青河或其支流。另外流域內(nèi)工業(yè)發(fā)達，主要工業(yè)園區(qū)6 個，包括半程工業(yè)園、杏花工業(yè)園、喬家湖工業(yè)園等，涉及行業(yè)種類較多，其中主要為：肉類、塑料、糧油、泵業(yè)、鋁業(yè)、木材、飼料加工等。部分工廠污水未進入污水管網(wǎng)，直接流入柳青河或其支流。經(jīng)前期調(diào)查，流域內(nèi)生活污水排放口136 個，工業(yè)污水排放口81 個，直排入水體是造成水體污染的重要原因。

2.2 面源

柳青河流域面積大，流域內(nèi)大量農(nóng)田退水和秸稈匯入農(nóng)田排水溝，秸稈腐爛后產(chǎn)生大量有機物，隨農(nóng)田退水進入柳青河及其支流；養(yǎng)殖場較多，且大部分散戶、小養(yǎng)殖場未設(shè)置污水處理措施，產(chǎn)生的高濃度養(yǎng)殖廢水排入柳青河及其支流；沿途生活垃圾、流域面積內(nèi)初期雨水匯入河道，也會造成河道水體污染。

2.3 內(nèi)源

河道淤積。柳青河因建設(shè)年代較早，河道缺少護岸的保護作用，河道抗水流沖擊能力較差，在水流沖擊、太陽烘曬以及人力的相互作用下出現(xiàn)水土流失現(xiàn)象，一部分沉降到河道底部，一部分到下游易沉積河段發(fā)生沉積，引起河床抬升、河道變窄等現(xiàn)象。經(jīng)過前期調(diào)查及論證分析，淤積河段主要為永太河河段及棗林莊河段。

3 治理方案

針對柳青河流域黑臭問題，采取控源截污、環(huán)保清淤、活水循環(huán)、清水補給、生態(tài)治理與修復的綜合治理方案。永太河河段輕度黑臭，主要原因為污水直排及河道淤積，源頭治理及清淤完成之后黑臭狀況可有效緩解。龍王河及柳青河下游河段黑臭原因主要為上游污水直排導致，面源污染、垃圾堆積為次要原因，需進行源頭治理，清理垃圾并修復河道生態(tài)。為鞏固治理成果，防治黑臭反復，對清淤、裸露河岸進行綠化加固，引水入荷塘生態(tài)濕地進一步凈化水質(zhì)。

3.1 控源截污

（1）新建一體化污水處理設(shè)備。按照污水“就地收集、就地處理”的原則，在轄區(qū)半程鎮(zhèn)、棗園鎮(zhèn)、白沙埠鎮(zhèn)、李官鎮(zhèn)等污水管網(wǎng)無法覆蓋的80 個村社區(qū)，分散安裝金鑼水務自主研發(fā)的中小型一體化污水處理設(shè)備金鑼凈水系統(tǒng)116 臺，增加污水處理能力34800 m3/d。設(shè)備安裝方式采取先支流后干流、先上游后下游的順序，根據(jù)各村社區(qū)污水產(chǎn)生量的不同，污水處理設(shè)備規(guī)模為50～10000 m3/d 不等，采用裝配式技術(shù)，從安裝到調(diào)試時間跨度不超過20 天，有效提升了治理效率。（2）匯水點新建臨時污水處理站。為盡快消除黑臭恢復河道水質(zhì)，在永太河、龍王河、金鑼二路匯水點3 條較大支流安裝了合計16000 m3/d 的一體化污水處理設(shè)備，采用了“A/O+混凝沉淀”工藝為主的一體化排污設(shè)備。（3）新建截污管道。對流域內(nèi)能夠并入污水管網(wǎng)的直排入河道的生活污水及工業(yè)污水進行截污，封堵部分排污口，新建截污管網(wǎng)約23km，依托處理量40000 m3/d的柳青河污水處理廠進行集中處理，并充分利用733.3 hm2荷塘濕地，進一步凈化處理后的污水和初期雨水。柳青河污水處理廠占地2.2 hm2，服務人口5.5 萬人，已完成配套管網(wǎng)28.7 km，是蘭山區(qū)水污染治理的重點工程，也是淮河流域水污染防治的重點工程之一。污水處理廠采用AMSBR 工藝標準，出水達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918-2002）一級A 標準。（4）其他措施。另外，在各村社區(qū)合理布置垃圾桶及垃圾收集處，通過加強環(huán)保監(jiān)察、政策鼓勵、引導等，要求養(yǎng)殖場設(shè)立專門污水處理設(shè)施、散戶設(shè)置化糞池、秸稈還田、生活垃圾集中處理等，有效解決了養(yǎng)殖廢水散亂排的現(xiàn)象。經(jīng)上述措施處理后，基本實現(xiàn)柳青河上中游區(qū)域點源生活污水及工業(yè)廢水“零直排”，有效緩解面源污染對水質(zhì)影響，污水中COD、NH3-N 去除率在80%以上，河道水質(zhì)明顯改善。

3.2 環(huán)保清淤

主要針對永太河及棗林莊河段進行環(huán)保清淤。秸稈、樹葉、糞便、生活垃圾等大量有機物質(zhì)長期堆積，底泥厭氧發(fā)酵，河道透明度降低，異味嚴重。永太河河段地勢平坦、易于沉降，底泥較厚、河道較窄；棗林莊河段水流較小，長期淤泥沉積，水流不暢。永太河河段清理長度約3 km，拓寬河道距離約3 m，清淤深度約1 m；棗林莊河段清理長度約5 km，清淤深度為0.3～1m。根據(jù)實際情況，采用人工配合機械清淤方式，經(jīng)清理后，河道有機物質(zhì)大幅降低，DO、透明度上升明顯，水體異味得到有效去除，河段水量儲存能力上升，自凈能力得到恢復，抗沖擊能力明顯增強。

3.3 活水循環(huán)、清水補給

河道補水途徑主要有一體化設(shè)備再生水、污水廠再生水以及荷塘生態(tài)濕地流出的清水。柳青河污水處理廠及柳青河支流河道水進入荷塘生態(tài)濕地，凈化后流入河道，河道水體得到稀釋，水體流動性和氧氣均獲得提升，自凈能力增強，能有效降低COD、NH3-N、TP等含量。再生水進入河道，能夠增加河道水量，對緩解水資源短缺、減少污水二次污染均有重要意義[7]。

3.4 生態(tài)治理、修復

上海市采用物理結(jié)構(gòu)修復、水質(zhì)生態(tài)凈化、生物群落恢復3 個方面的各項措施針對黑臭水體進行了系統(tǒng)性治理，取得了顯著效果[8]。永太河、龍王河河段岸坡裸露、河道垃圾堆積，水生植物缺乏，針對以上問題，通過種植護岸植物、水生植物、清理河道垃圾等措施，在永太河、龍王河下游河道形成了自然恢復的河道型生態(tài)濕地長廊。據(jù)報道，蘆葦、水蔥具有高適應性，能夠維持人工濕地水力傳輸、富集水體中的污染物，是比較常見的濕地植物[9][10]。故選擇在永太河、龍王河河段種植蘆葦、水蔥、百喜草、黑麥草等植物，種植面積合計約9834m2，可加固新拓寬河道岸坡，有效防止汛期沖刷河坡造成河道淤積。使用垃圾車將河段中堆積垃圾運往附近垃圾收集站，同時為防止植物冬季死亡后對水體造成污染，安排園林綠化人員對河坡、河道定期清理。

3.5 遠程監(jiān)控、無縫巡查

為進一步鞏固柳青河流域治理效果，通過“物聯(lián)網(wǎng)+”手段使用“40 組高清攝像頭+24 小時監(jiān)控+政企聯(lián)合”模式加強全程管控。該模式具有以下優(yōu)勢：對風機、水泵、閥門的開/關(guān)、運行狀態(tài)以及污水流量等進行實時監(jiān)測與調(diào)控；實時存儲監(jiān)測數(shù)據(jù)，為運行診斷、優(yōu)化提供依據(jù)；具備多種系統(tǒng)保護及報警功能，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障并發(fā)出對應故障短信報警，利于管理人員及時進行設(shè)備檢修維護；可實現(xiàn)監(jiān)管部門實時上網(wǎng)查閱所屬污水處理站的運行情況。項目組設(shè)置專門運維與巡查人員，與政府部門聯(lián)手合作，不間斷對柳青河流域各設(shè)備進行巡查，及時解決出現(xiàn)的各種異常情況，隨時監(jiān)管河道水質(zhì)變化情況。

4 典型治理裝備與技術(shù)

4.1 一體化污水處理設(shè)備

采用A/O 一體化裝配式污水處理設(shè)備金鑼凈水系統(tǒng)對居民生活污水在產(chǎn)水源頭進行治理。其利用具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高濃度活性污泥技術(shù)、污泥過程減量技術(shù)、泥水分離技術(shù)、氣水分離技術(shù)等多項專利技術(shù)高效集成。采用裝配式安裝方式，將各區(qū)域骨架、墻板等拆分成若干單元，能夠根據(jù)現(xiàn)場需求靈活組合拼裝，體積從幾十立方到上萬立方。各單元之間通過簡單螺栓固定組合，具有高效率，低成本，安裝便捷，占地面積小，運行穩(wěn)定等優(yōu)點。出水水質(zhì)達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918-2002）一級A 標準，部分設(shè)備運行情況見表2。

表2 部分設(shè)備進出水情況

4.2 高濃度活性污泥技術(shù)

高濃度活性污泥技術(shù)是在系統(tǒng)中保持相對較高的污泥濃度，降低單位活性污泥基質(zhì)的有機物負荷率。與傳統(tǒng)活性污泥法相比：高濃度活性污泥生物反應器可以有效減少污泥膨脹的問題；反應器維持很高的污泥濃度，使硝化及反硝化菌截留在生物反應器內(nèi)，可以更好的進行生化反應，有效去除NH3-N 及TN；可以截留一時難以降解的大分子有機物，延長其停留時間使之得到最大限度的降解。反應器應用高濃度活性污泥工藝技術(shù)，出水水質(zhì)良好穩(wěn)定。

4.3 污水廠設(shè)備工藝技術(shù)

完善配套污水管網(wǎng)后，柳青河流域內(nèi)3 個鎮(zhèn)及2個工業(yè)園區(qū)的工業(yè)污水主要依托處理量40000 m3/d的柳青河污水處理廠進行集中處理，該污水廠污水處理工藝為AMSBR。AMSBR 工藝是在MSBR（改良型序批反應器）工藝的基礎(chǔ)上進一步進行創(chuàng)新，根據(jù)SBR技術(shù)特點，結(jié)合傳統(tǒng)活性污泥技術(shù)，發(fā)展起來的較為理想的廢水處理工藝。該工藝由A 段曝氣、厭氧、缺氧、好氧、SBR 等多個處理單元組成，核心可歸結(jié)為A2O及SBR，具有良好的除磷脫氮作用。運行過程中，SBR單元可根據(jù)實際需要來調(diào)整厭氧、缺氧、好氧、沉淀等過程所需時間，實現(xiàn)多種運行模式。AMSBR 無需設(shè)初沉池和二沉池，且在恒水位下運行。

具體工藝流程見圖1。

圖1 柳青河污水處理廠工藝流程

4.4 荷塘生態(tài)濕地

荷塘生態(tài)濕地位于龍王河、永太河交匯處，面積約733hm2，平均水深1m。進水采用自流引水，主要來自柳青河污水處理廠及柳青河支流河道，約7 萬m3/d，有效容積按50%計，水力停留時間約52d。濕地內(nèi)主要種植荷花、蘆葦?shù)戎参?，水塘?nèi)放養(yǎng)泥鰍、魚、青蛙等動物，水深處有各種藻類生長，在水生植物、水產(chǎn)生物以及微生物的相互作用下，可對水體的營養(yǎng)濃度進行適度調(diào)節(jié)，減少水體富營養(yǎng)化，有效修復受污染水體。為防止冬季植物死亡后進入水體，腐爛變質(zhì)，引起污染物濃度上升，安排人員定期對荷塘植物進行清理。

5 工程治理效果及經(jīng)濟分析

5.1 工程治理效果

工程共計安裝119 臺一體化污水處理設(shè)備，控制生活污水點源排放80 余個，處理水量達50800 m3/d，基本實現(xiàn)流域點源污染全覆蓋，針對各村社區(qū)生活污水污染的不同情況，利用運行參數(shù)調(diào)整等手段保證出水水質(zhì)。通過加強流域污水廠監(jiān)管，分散式面源收集處理，有效減輕了流域內(nèi)秸稈、垃圾等侵占、污染河道問題。各河段經(jīng)底泥清淤后，有機物質(zhì)降低，異味消除，水量儲存能力上升，抗沖擊能力增強。根據(jù)永太河、龍王河、柳青河下游河段檢測結(jié)果，DO 均值約4.8 mg/L，COD 均值約30 mg/L，NH3-N 均值約1.8 mg/L，柳青河各支流以及柳青河主河道水質(zhì)均發(fā)生了顯著的變化，檢測結(jié)果見表3。

表3 治理后河道水質(zhì)

圖2 柳青河治理實景

5.2 經(jīng)濟分析

以柳青河為例，若采用建設(shè)污水管網(wǎng)和污水處理廠的方式，污水管網(wǎng)至少要修建100 km，1 km 按照平均150 萬成本計算，污水管網(wǎng)需要1.5 億元，加上20000 m3/d 污水處理廠建設(shè)費用5000 萬元，共需支出2 億元。管網(wǎng)及配套設(shè)施維護費用，按照1 km 需5 萬元計算，一年需要500 萬元；建設(shè)完成需要2 年，每年污水處理費1000 萬元，污泥處置費250 萬元。綜上，項目建設(shè)周期2 年，需投資21250 萬元，建成后每年運維費用為500 萬元。

針對柳青河流域治理問題，臨沂市蘭山區(qū)采取政府購買污水處理服務、租賃污水處理設(shè)備的方式，節(jié)省了流域治理的時間以及資金。以居民生活污水治理為例，無需新修建管網(wǎng)，采取就地安裝一體化污水處理設(shè)備。在柳青河流域建設(shè)安裝119 臺一體化污水處理設(shè)備，建設(shè)完成僅耗時約4 個月，極大縮短了污水處理設(shè)備投運時間。政府每年僅需支付租賃費用2400 萬元，減少了一次性投資壓力，降低了污水處理成本。

根據(jù)系統(tǒng)運行穩(wěn)定后數(shù)據(jù)統(tǒng)計，116 臺點源治理系統(tǒng)污水運行成本平均為0.8～1.5 元/m3，3 臺支流凈化系統(tǒng)運行成本平均為0.5～0.8 元/m3，柳青河污水廠運行成本約0.5 元/m3，具有較好的經(jīng)濟效益。

結(jié)語

采用控源截污、環(huán)保清淤、活水循環(huán)、清水補給、生態(tài)治理與修復等措施，配合遠程監(jiān)控、無縫巡查等監(jiān)管手段，柳青河流域黑臭水體已完成了初步整治，河道黑臭水體已經(jīng)基本消除，水質(zhì)達到《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》（GB 3838-2002）Ⅴ類要求。但是后續(xù)仍需加強河道的監(jiān)測和日常管理，鞏固現(xiàn)有黑臭水體治理成果，確保水體長治久清。