姜 岷，徐 輝，徐俊霞

（山東省淄博市水利勘測設(shè)計院，255020，淄博）

從20世紀80年代初改革開放以來，由于人口增加和工農(nóng)業(yè)快速發(fā)展，我國河流吸納了大量的生活污水和工農(nóng)業(yè)廢水。此外由于過度和不合理的土地與水資源開發(fā)利用，河岸帶生態(tài)系統(tǒng)遭到了嚴重破壞。由于這些共同作用，導(dǎo)致我國河流水質(zhì)逐年下降，某些河流尤其是東部經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)和流經(jīng)城鎮(zhèn)的中小型河流，河流水質(zhì)污染和生態(tài)破壞尤為嚴重，河流作為飲用水水源的功能完全喪失，其他如漁業(yè)養(yǎng)殖、農(nóng)業(yè)灌溉、娛樂景觀等功能喪失或者無法正常發(fā)揮。另一方面，由于我國經(jīng)濟持續(xù)快速發(fā)展，城鎮(zhèn)化進程不斷加快，人民生活水平和質(zhì)量不斷提高，對水資源的數(shù)量和質(zhì)量都提出了越來越高的要求。河流是重要的水源，因此治理我國河流污染迫在眉睫。

一、北方河道水環(huán)境特點

與南方地區(qū)相比，我國北方地區(qū),特別是華北和東北的人口稠密地區(qū)的中小型河流污染更為嚴重。北方地區(qū)的大氣降水較少，華北、東北地區(qū)年降水量通常在600～800 mm，少于長江以南地區(qū)。并且我國屬亞熱帶季風性氣候，降水有明顯的季節(jié)性，總體而言是冬春季少，約占1/3，夏秋季多，約占2/3。在山東、河北、遼寧僅7、8兩月的降水量就占全年總降水量的約50%。夏秋季的豐富降水使得中小型河流的流量較大，有時甚至引發(fā)洪水。而在冬春季，由于降水較少，通常難以形成地表徑流，河流的流量很小。此外由于水庫、水閘等水利工程的蓄水攔水作用，某些中小型河流甚至斷流或者長期干涸。河流，尤其是中小型河流的流量與其水質(zhì)有著直接關(guān)系。河流水質(zhì)惡化的主要原因是工農(nóng)業(yè)廢水和生活污水的直接排放。在夏秋季由于降水形成的流量較大，河水中廢水和污水的比重較小，此時河水的水質(zhì)相對較好；到了冬春季，河水的自然流量所占比例小，有時某些河道甚至完全成為了排污溝。北方河流的另一個重要特點是河流通常有寬闊的河灘，這也是由北方河流流量的季節(jié)性差異造成的。夏季洪水期，河水漫過整個河灘，形成寬闊的河面；冬季枯水期，河水只在狹窄的主河槽中流動。

二、滯留塘技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用

人工滯留塘最早出現(xiàn)于20世紀60年代的美國、加拿大、英國等國家，其主要目的是控制城市暴雨徑流，通過將暴雨期間的一部分地表徑流積蓄在滯留塘中，可以減小集中降水對城市防洪設(shè)施的壓力。

從20世紀80年代開始，滯留塘在地表徑流污染控制中的作用逐漸受到重視。目前滯留塘的首要應(yīng)用目的是調(diào)節(jié)暴雨徑流流量和控制暴雨徑流污染，例如可以用于由暴雨引起的農(nóng)業(yè)廢水的處理,公路污染徑流的處理、城市暴雨徑流污染的治理和城市河流污染的治理等。構(gòu)建滯留塘控制地表徑流污染的最大優(yōu)點在于可以利用閑置的空地發(fā)揮水質(zhì)凈化作用，而且管理維護簡單。

西方國家較少構(gòu)建河道滯留塘，較多采用閑置的空地構(gòu)建非河道滯留塘，以調(diào)節(jié)暴雨徑流流量，同時發(fā)揮水質(zhì)凈化作用，側(cè)重從源頭污染控制的角度保護河流水質(zhì)，而非直接凈化已污染河水。

我國是發(fā)展中國家，在進行河流污染治理時必須考慮具體技術(shù)的經(jīng)濟可承受性。滯留塘技術(shù)作為一種簡單易行的生物（生態(tài)）技術(shù)，不但可以長期發(fā)揮作用，而且所需的管理維護遠較其他技術(shù)為少，因此在我國污染河流的治理中具有較好的應(yīng)用前景。將滯留塘技術(shù)應(yīng)用于污染河流水質(zhì)凈化時，應(yīng)結(jié)合河流的水環(huán)境特點與河流的物理結(jié)構(gòu)，合理應(yīng)用，以使滯留塘物盡其用。

三、滯留塘參數(shù)設(shè)計選擇

我國許多中小河流，特別是北方河流，具有寬闊的河灘地，但又缺乏有價值的利用方式，因此可以充分利用這些灘地構(gòu)建河道滯留塘直接凈化污染河水。

顆粒物沉降是滯留塘去除污染物的主要途徑，顆粒物在滯留塘的沉降過程中產(chǎn)生絮凝作用，形成粒徑更大、有效密度更小的顆粒物絮體，粒徑增大可提高顆粒物的沉降速率，而密度的減小則會使顆粒物沉降速率降低，但通常情況下，顆粒物粒徑的增加對沉降速率更具有決定作用。

以淄博市孝婦河部分水質(zhì)數(shù)據(jù)為例，該河流從上游趙莊起河水水質(zhì)就常年為劣Ⅴ類水質(zhì)。暴雨徑流與污染河水在污染物構(gòu)成上也存在較大差異，暴雨徑流的懸浮顆粒物（SS）濃度通常很高，濁度可以達到甚至超過1000 Ntu，而有機污染則相對較輕。而河流的濁度通常不超過100 Ntu，但有機污染和NH3-N污染相對較重。

HRT（水力停留時間）是滯留塘設(shè)計的一個重要參數(shù)，HRT越長沉降時間越多，且在滯留塘容積固定前提下，河水平均流速更為緩慢，紊流程度更小，有利于SS的沉降。HRT過短不利于SS的充分有效沉降，而過長的HRT除了本身實施上的難度外，可能對提高SS的去除也不會有太大的促進作用，對于特定SS濃度的河水應(yīng)該有一個較適宜的HRT范圍。

需要指出的是，與一般的穩(wěn)定塘不同，受河水流量和河道容積的限制，河水在河道滯留塘中的HRT較短，以孝婦河此類中小型河流為例，若滯留塘容積為6萬m3，則年平均HRT為 2.6 h，8 月的平均 HRT 為 2.4 h，12月平均HRT為5.9 h，4月最長，但平均HRT也僅為37 h，遠少于穩(wěn)定塘3天以上的HRT。

表1是不同HRT條件下滯留塘對孝婦河SS平均去除率的統(tǒng)計。由表可見，去除率呈現(xiàn)出隨HRT延長而提高的趨勢。將HRT從1.5 h提高到3 h后，SS提高并不明顯，只有進一步提高至5 h或7 h后，才有較顯著的提高，但通常也不超過50%。

針對孝婦河特定的水質(zhì)，從維持較高的滯留塘單位面積SS平均去除速率的角度，在1.5～7 h范圍內(nèi)，適宜選擇較小的HRT。

滯留塘動態(tài)凈化河水過程中，除了受到HRT、SS濃度、SS沉降性能等因素影響外，滯留塘水流流態(tài)也可能對SS沉降產(chǎn)生較為顯著的影響。滯留塘水流流態(tài)主要決定于滯留塘形狀和河水流量，滯留塘形狀在一定程度上可以人為決定。此外，SS不斷在滯留塘中沉積，不但使滯留塘的容積減小，使相同進水流量下河水的HRT變小，而且還會在一定程度上改變滯留塘的形態(tài)，所以如果沉積物過多，有必要進行清理維護。

由于SS在滯留塘中的沉積速率以進口處最大，因此在滯留塘設(shè)計時，應(yīng)使滯留塘進口處有較大的水面寬度和水深，這樣不但可以促進SS的沉降，而且可以使滯留塘有較長的連續(xù)運行時間而不必頻繁清淤。

凈化污染河水的河道滯留塘是一個連續(xù)動態(tài)運行的水質(zhì)凈化系統(tǒng)，沉積物有可能較快地積累。同時由于滯留塘位于河道上，沉積的污染物在洪水期有被沖到下游造成污染的風險。為了減少這種風險，并使滯留塘長期發(fā)揮改善水質(zhì)的作用，需要了解滯留塘中顆粒物的沉積規(guī)律，并對滯留塘形狀作合理的設(shè)計，同時進行一定的管理和維護，及時將有可能再次進入河水的污染物轉(zhuǎn)移出滯留塘，或者清理死亡腐爛的水生植物，以保持滯留塘系統(tǒng)物質(zhì)能量的輸入輸出平衡。

表1 滯留塘對SS的去除效果

四、結(jié) 語

①滯留塘系統(tǒng)對SS的去除率隨著HRT的延長而緩慢增加，通常情況下去除率介于20%～40%。

②河水的SS濃度對滯留塘SS去除效果影響顯著，滯留塘系統(tǒng)對SS的去除率隨進水SS濃度的升高而提高。

③在河流上直接構(gòu)建河道滯留塘通常需要沿河流橫斷面構(gòu)筑滯留堰攔水，以此形成一定的容積，使河水在其中停留一定時間。河水從滯留塘流出時將從滯留堰頂流過，流入下游的河道中，這是一個跌水復(fù)氧的過程。這也是滯留塘發(fā)揮水質(zhì)凈化作用，改善河流水質(zhì)的一項功能。

④在具備條件的滯留塘系統(tǒng)中將滯留塘進行功能分區(qū)。在滯留塘的進口端由于SS沉降較多，采用較大的水深，側(cè)重于發(fā)揮滯留塘SS的沉降功能。在滯留塘的中部和近出口端，采用較小的水深，種植水生植物，側(cè)重發(fā)揮滯留塘降解有機物，吸收氮磷的功能。

⑤應(yīng)研究不同水生植物對滯留塘凈化河水COD、SS的作用。水生植物的表面可以作為微生物的生長介質(zhì)，同時會改變滯留塘中的水流流態(tài)，有必要考察水生植物上的微生物對COD的凈化效果和由于流態(tài)變化所引起的SS去除效果的影響。

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