摘要：目前城市河流、湖泊整治中，注重清淤、堤岸、綠化和截污等工程，而不重視底泥和水體生物原位修復(fù)，更不重視河流、湖泊生態(tài)體系建立，這樣導(dǎo)致城市河流、湖泊整治中邊治邊黑、邊黑邊治，不能從根本上改善河流、湖泊水質(zhì)和提高水體自凈能力。文章結(jié)合新開河示范段生態(tài)治理工程，探討了生態(tài)恢復(fù)、泥水同步治理的途徑。

關(guān)鍵詞：新開河；水生態(tài)治理；生態(tài)恢復(fù)；城市河流；水體自凈能力 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TU992 文章編號(hào)：1009-2374（2016）06-0083-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.06.042

1 新開河概述

新開河始建于1914年，全長(zhǎng)27.7km，是一條貫穿沈陽北部主城區(qū)、東西流向的人工河。1997年市政府對(duì)新開河進(jìn)行了綜合治理，河底加寬到28m，設(shè)計(jì)流量

48m3/s，承擔(dān)沈陽市北部城區(qū)雨水排放的功能。

1.1 現(xiàn)狀排水體制

沈陽市北部排水系統(tǒng)依托新開河，形成旱季污水進(jìn)入北部污水處理廠、雨季提升雨水進(jìn)入新開河的排放體系。經(jīng)十余年的改造，主干線已實(shí)現(xiàn)雨污分流，河水的外源污染主要來自上游水源（滿塘河、輝山明渠）和雨水泵站提升的雨水內(nèi)混合的生活污水。

1.2 新開河現(xiàn)狀水質(zhì)

新開河兩岸污水截污、清淤工程竣工后，沈陽市市政工程設(shè)計(jì)研究院與環(huán)保部門對(duì)新開河水質(zhì)進(jìn)行了檢測(cè)。2006～2011年，新開河各項(xiàng)污染指標(biāo)變化幅度不大，COD、總磷、石油類等污染物均達(dá)到Ⅳ類水質(zhì)要求，但氨氮指標(biāo)除2009年達(dá)到Ⅳ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)外，其余年份均為劣Ⅴ類。此外，2009年和2010年生化需氧量（BOD）指標(biāo)超出Ⅳ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)0.17倍，為Ⅴ類水質(zhì)。具體水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果見表1：

表1 2006～2011年新開河水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果

年份 監(jiān)測(cè)指標(biāo)

化學(xué)需氧量 生化需氧量 高錳酸鹽指數(shù) 氨氮 總磷 石油類

2006 22 6 5.9 2.40 0.23 0.4

2007 18 5 4.6 1.87 0.18 0.3

2008 17 4 4.8 2.42 0.20 0.5

2009 17 7 4.1 1.37 0.13 0.2

2010 15 4 5.7 2.64 0.25 0.2

2011 24 7 5.6 3.46 - 0.14

地表水Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn) 30 6 10 1.5 0.3 0.5

地表水Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn) 40 10 15 2.0 0.4 1.0

根據(jù)超標(biāo)污染物種類及超標(biāo)倍數(shù)可以推斷，新開河水質(zhì)超標(biāo)主要受生活污水類污染影響較大。

2 新開河省政府示范段水生態(tài)治理設(shè)計(jì)

此次選取治理的河道示范段總長(zhǎng)度3km，其中省政府段1km（從崇山東路到北陵大街）；因新開河上游滿塘河污水處理廠未建成，在省政府段上游設(shè)2km預(yù)處理段（通過藥包疊壩做過濾坡實(shí)現(xiàn)，藥包3年更換，成本計(jì)入總造價(jià)）。該項(xiàng)目的治理可為大范圍運(yùn)河河道的治理提供示范性的參考。

2.1 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查及排污口附近水質(zhì)檢測(cè)

調(diào)查起始點(diǎn)為省政府段上游3km處往下游沿岸排查，省政府上游沿岸有兩個(gè)雨水泵站出口及省政府區(qū)域沿岸的6個(gè)管徑0.50m的溢流口，其周邊底泥發(fā)黑發(fā)臭現(xiàn)象嚴(yán)重。該河道在一年中春季與夏初的階段，底泥內(nèi)源污染釋放到水體時(shí)，河道惡臭現(xiàn)象更加明顯。

排水口抽樣水質(zhì)檢測(cè)數(shù)據(jù)（2015年8月29日）如下：

表2

對(duì)象檢測(cè)項(xiàng)目 pH COD

（mg/L） NH3-N

（mg/L） TN

（mg/L） TP

（mg/L）

排水口水樣 7.3 66 18.1 20.3 1.5

注：以上檢測(cè)數(shù)據(jù)采用ET1151M型快速測(cè)定儀、ET3150B型多功能消解器進(jìn)行當(dāng)日水樣檢測(cè)。

2.2 水質(zhì)分析

沿該運(yùn)河取4點(diǎn)做水質(zhì)分析，檢測(cè)數(shù)據(jù)如下（2015年1月）：

表3

取樣對(duì)象 1 2 3 4

新開河

排污口 新開河

河道水 衛(wèi)工明渠

衛(wèi)工街地道橋 衛(wèi)工明渠

仙女湖進(jìn)水口

COD（mg/L） 145 60 80 162

TN（mg/L） 27.86 17.65 27.14 27.23

TP（mg/L） 1.49 0.75 1.41 1.49

由表格中檢測(cè)結(jié)果表明：（1）各采樣點(diǎn)COD、TN、TP均未達(dá)到地表水Ⅴ類水標(biāo)準(zhǔn)，全部為劣Ⅴ類水；（2）各采樣點(diǎn)氮的污染程度比磷嚴(yán)重。

通過以上現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與表1對(duì)比可知，近年新開河水體污染加重，河道生態(tài)系統(tǒng)已經(jīng)被破壞，前些年的清淤工作基本失敗，其原因是上游水源（滿塘河、輝山明渠）和沿線雨水泵站提升的雨水內(nèi)混合的生活污水造成的外源污染及傳統(tǒng)清淤方法造成的上層不穩(wěn)定淤泥殘留多。河道具體表現(xiàn)為：水體富營(yíng)養(yǎng)化嚴(yán)重，比例失調(diào)，導(dǎo)致水草生長(zhǎng)泛濫；底泥磷污染嚴(yán)重，水草瘋長(zhǎng)，生態(tài)系統(tǒng)平衡點(diǎn)打破；大量生活污水排入已超過河道生態(tài)系統(tǒng)的自凈能力，水體溶解氧低；部分區(qū)域有偷排現(xiàn)象且水質(zhì)極其惡劣，有強(qiáng)烈的惡臭味。

2.3 治理方案

新開河水生態(tài)示范治理項(xiàng)目在不二次截污、不機(jī)械清淤、不損壞綠地、不影響居民正常休閑、生活的前提下，采用原位消解黑臭淤泥技術(shù)，消除劣Ⅴ類水，并恢復(fù)提升至正常自然生態(tài)環(huán)境的Ⅳ類水，為沈陽市下一階段河道全面治理打好基礎(chǔ)。沈陽市市政工程設(shè)計(jì)研究院與深圳文科園林股份有限公司合作，采取劉民華教授的專利技術(shù)處理污水及河道底泥，實(shí)現(xiàn)溢流水口出來的惡臭污水幾分鐘后變成沒有任何氣味的清水，且將河流惡臭污泥全部原位消失、無需外運(yùn)，徹底解決這一環(huán)保難題，避免了傳統(tǒng)方法清淤二次外運(yùn)污染。

2.4 治理原理

通過在污染水體中投加高效物化凝聚劑（專利產(chǎn)品，共24種型號(hào)），并使藥劑與泥、水充分混合，使得底泥得以修復(fù)，進(jìn)而恢復(fù)河道的自凈能力。與常規(guī)鋁、鐵、鈣類鹽及PAM等不同，該藥劑為灰白色粉末，適用pH值為4～9，使用時(shí)無需配置成溶液、直接投加水體。其主要由天然礦物質(zhì)組成，通過凝聚、吸附、電化學(xué)、螯合等形式起到固化和分離的作用，使在污水中的物質(zhì)和懸浮物短時(shí)間內(nèi)與水分離，凝集沉降，達(dá)到去除污水中污染物，凈化水體的目的，且無二次污染。同時(shí)去除的物質(zhì)還包括有機(jī)磷、無機(jī)磷和金屬類等有毒有害污染物，能有效去除污染河道水體中的有毒有害物質(zhì)，徹底消除黑臭現(xiàn)象，恢復(fù)水體生物多樣性與自凈功能。

2.5 水體生態(tài)修復(fù)和水環(huán)境治理的技術(shù)思路

專利技術(shù)的核心是通過快速還原水體生態(tài)鏈的關(guān)鍵胚體——底泥激活土族微生物，重構(gòu)生態(tài)系統(tǒng)，從而達(dá)到恢復(fù)水體的自凈能力。具體通過以下措施實(shí)現(xiàn)對(duì)水體修復(fù)：

2.5.1 原位修復(fù)——對(duì)河道底泥中重金屬等有害物質(zhì)進(jìn)行固化，將底泥中封閉的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)釋放出來并轉(zhuǎn)化為可被微生物利用的有效營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，參與生態(tài)鏈的循環(huán)。同時(shí)提高底泥ORP（氧化還原電位），形成類氧化塘，增強(qiáng)自凈能力。對(duì)底泥的修復(fù)，無需進(jìn)行傳統(tǒng)清淤處理，可有效避免清淤過程中二次污染的產(chǎn)生。

2.5.2 源頭處理——針對(duì)截污納管設(shè)施不完善的現(xiàn)狀，在污水排水口構(gòu)建預(yù)處理構(gòu)筑物，并放置特制藥包，對(duì)污水進(jìn)行預(yù)處理，確保河道水質(zhì)達(dá)標(biāo)。

2.5.3 標(biāo)本兼治——利用恢復(fù)活性后底泥的污染降解能力及水體的自凈能力對(duì)非重負(fù)荷的新污染源進(jìn)行消解，維持并提升河道水質(zhì)，逐步恢復(fù)和豐富生態(tài)鏈，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)，還原水體生態(tài)，恢復(fù)人類和諧共生的生態(tài)環(huán)境。

2.6 達(dá)到的預(yù)期效果

水環(huán)境原位生態(tài)修復(fù)黑臭泥水同步治理后，1周內(nèi)臭味消失，水質(zhì)變清，河底淤泥削減0.2～0.3m，水生態(tài)從厭氧狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楹醚鯛顟B(tài)，并出現(xiàn)許多微型動(dòng)物；3周內(nèi)，水底有很多水絲蚓（俗稱“紅蟲”，是棲息在水底污泥中的底棲動(dòng)物，以污水和污泥中的有機(jī)物為食物），大量的紅蟲對(duì)水生食物鏈的修復(fù)很有好處，繼而水里可看到一些小魚，表明水質(zhì)好轉(zhuǎn)，水生食物鏈初步修復(fù)，已適宜魚類生長(zhǎng)；4周內(nèi)，青苔及水生植物生長(zhǎng)，小魚群增多，淤泥泥面從原來的黑色開始呈現(xiàn)灰白色；當(dāng)河底淤泥中的有機(jī)物被吸收分解之后，底泥表面就是一層不被吸收分解的沙、石，底泥泥面呈現(xiàn)灰白色，紅蟲逐漸減少；1個(gè)月后，河底淤泥削減0.3～0.4m，河道已不黑不臭，水質(zhì)明顯變好。3個(gè)月后，底泥泥面呈現(xiàn)亮褐色，水體清澈透亮，水中動(dòng)植物獲得重生，底泥生物床建立，水環(huán)境逐步恢復(fù)之中。底泥土壤修復(fù)過程一般需要3～12個(gè)月，1～3個(gè)月為底泥馴化期，3～6個(gè)月為底泥穩(wěn)定過渡期，6～12個(gè)月為底泥自凈功能恢復(fù)期（當(dāng)河道被污染時(shí)底泥是水環(huán)境的貯存器，當(dāng)河道生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)后底泥是水環(huán)境的凈化器）。

2.7 處理水量、泥量

處理水量、泥量見表4：

表4

面積（m2） 水深（m） 泥深（m） 水量（m3） 泥量（m3）

84000 1.2 0.4 100800 33600

2.8 實(shí)施方案

2.8.1 外源污染處理。（1）對(duì)河道沿岸暗渠內(nèi)部、排污口周邊50～80m2范圍內(nèi)進(jìn)行原位處理，對(duì)累積的黑臭污染物進(jìn)行消解、除臭；（2）對(duì)排污口外圍放置特制藥包，以不影響美觀為前提布局在排污口周邊，對(duì)外源污染物進(jìn)行過濾消解。

2.8.2 內(nèi)源污染處理。（1）垃圾清理，經(jīng)過整治后的河道規(guī)范整潔；（2）修剪水草，以快速的方式修整因水草泛濫現(xiàn)象而引起的河道形象的破壞；（3）因污染物以黑臭污泥的方式，容易在沿岸兩邊堆積，對(duì)兩岸邊的有效距離10m內(nèi)做原位深度治理，以此快速消除河道惡臭現(xiàn)象。

2.9 投放藥劑及種植水生植物

2.9.1 原位治理。

目的：消除黑臭，降解底泥中的污染因子，逐步恢復(fù)底泥活性。

作業(yè)要求：（1）對(duì)水體淺的部分由人工直接攪動(dòng)或高壓水槍將底泥打起，投加1號(hào)藥劑，攪拌使泥、水、藥三者充分反應(yīng)；（2）水深部分，以船載上掛槳機(jī)，將泥水打起，投加高效復(fù)合劑并攪拌；（3）清理打撈水面漂浮物。

2.9.2 深度治理。

目的：（1）激化土族微生物，恢復(fù)生物床；（2）加快水體復(fù)氧，促進(jìn)水體凈化。

作業(yè)要求：（1）向水體投灑2號(hào)藥劑，并用攪拌設(shè)備進(jìn)行充分?jǐn)嚢?；?）打撈懸浮物，保持水體清潔。

2.9.3 營(yíng)造生態(tài)鏈。

目的：（1）減輕水體污染負(fù)荷；（2）還原生態(tài)鏈，恢復(fù)水體生態(tài)自凈能力。

作業(yè)要求：根據(jù)當(dāng)?shù)厮鷦?dòng)物鏈特點(diǎn)，投放水生植物，還原和修復(fù)生態(tài)鏈。

3 治理預(yù)算

投藥量：水體為700ppm，底泥為800ppm，合計(jì)一次投藥劑量為97.44噸；源頭污染物過濾坡及系統(tǒng)運(yùn)行十年的藥劑量為300ppm（水體），合計(jì)30.24噸。藥劑綜合造價(jià)為4萬元人民幣/噸，一次性治理、負(fù)責(zé)運(yùn)行十年的藥劑費(fèi)合計(jì)510.72萬元人民幣；修建構(gòu)筑物土建成本260萬元人民幣（主要是修建過濾坡），合計(jì)投資770萬元，工期60天。

本段如采用普通河道干床疏浚（污泥不做無害化處理和深加工），處理成本200元/m3污泥，工期60天，建臨時(shí)處理站1處（日處理1000m3），合計(jì)處理成本672萬元；運(yùn)輸成本100元/m3污泥（運(yùn)距36km，至大辛垃圾填埋場(chǎng)），需運(yùn)污泥（處理后含水率由90%降至40%）5600m3，合計(jì)運(yùn)輸成本56萬。合計(jì)投資728萬元。

通過以上比較，采用原位處理污泥技術(shù)工程投資、工期與干床疏浚接近，但避免了施工期間的噪音、空氣污染及污泥運(yùn)輸對(duì)城市市容市貌的影響，減少了垃圾廠衛(wèi)生填埋量，且恢復(fù)了河床的生態(tài)系統(tǒng)，具備一定的抗沖擊負(fù)荷，比較適合處理城市內(nèi)河污染物及河道底泥。

4 結(jié)語

采用生態(tài)治理理念處理城市內(nèi)河是治理雨污分流不徹底的中心城區(qū)水環(huán)境的新思路，原位技術(shù)施工簡(jiǎn)單，無需河道曝氣，可在短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)河床生態(tài)，利用水體自凈能力保持水質(zhì)，其技術(shù)應(yīng)用于蘇州滄浪亭水體治理工程中，取得較好的效果，具有較廣闊的發(fā)展前景。

作者簡(jiǎn)介：郭勇（1970-），遼寧海城人，沈陽市市政工程設(shè)計(jì)研究院高級(jí)工程師，研究方向：城市排水工程及污水處理。

（責(zé)任編輯：黃銀芳）