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水业导航:科学推进城市黑臭水体整治工作的几点建议
发布人:源创环境 分布时间:2020-1-14 点击:47
 

《国务院关于印发水污染防治行动计划的通知》(国发〔2015〕17号)颁布实施以来,城市黑臭水体治理已经成为提升城市形象,保障城市安全,满足公众幸福感的重要政治任务,上升到国家战略高度。习近平总书记在2018年5月19日的全国生态环境保护大会上明确提出“基本消灭城市黑臭水体,还给老百姓清水绿岸、鱼翔浅底的景象”的宏伟目标。城市黑臭水体治理已经列入环境保护督查的重要内容,发展到重要的攻坚阶段,一系列重要讲话精神和政策文件为科学构建生态、亲水、和谐、安全的城市水体指明了方向。

1科学打造有功能的城市水体

1.1 打造适合区位特征和功能定位的城市水体

与城市外江河湖库的功能定位不同,城市水体是与公众生产生活密切相关的重要基础设施,除承担水资源功能属性外,还需满足公众安全、排水防涝、休闲娱乐等城市功能要求,因此只有良好的设计才能确保功能效益的最大化。从安全角度考虑,城市水体需满足周边道路、管道等设施的安全防护等级要求,以降低水体沿线管道、道路及其他基础设施的塌陷风险和隐患;作为排水防涝的重要灰色设施,城市水体不仅要保障非降雨和小雨期间留住水,还要确保暴雨期间雨水快速排出城市,避免内涝;作为城市居民的休闲娱乐场所,城市水体需同时满足景观功能、亲水效果和公众接触安全要求;另外,城市水体还需承担地表径流污染控制、水体水质维持、地下水回补、水生生物栖息和繁殖等多重功效。

1.2 强化断面结构设计实现水体多重功能属性

城市水体是城市生产生活用水和降雨的主要排放通道,其污染问题是客观存在的,各种工程措施或技术手段只能减少排入水体的污染物量或提升水体的污染物净化能力,并不能彻底根除水体污染问题。传统的缓流或滞流型大水面城市水体,不仅容易产生污染物沉积和厌氧产气问题,还会增加蒸发蒸腾损失量,破坏水体的水量平衡。

合理的断面结构、水体流态、水深设计是城市水体水质水量长效保持的关键。国内外工程实践表明,按复式断面结构设计的城市水体,下断面较低的旱季常水位和较小的过水断面宽度,可确保低水量时必要的生态流速;上断面较大的排水防涝空间,提高了雨水蓄积空间,提升了城市水体作为灰色排水设施的排水防涝能力。有条件时可在上下断面间设人行通道或亲水活动平台,提升公众休闲娱乐功能。韩国清溪川及欧美、新加坡、日本等类似成功的城市水体治理案例就是对复式断面优势的最好诠释。

2系统推进城市水体的科学治理

2.1局部治理与区域统筹相结合科学治水

无论河道型还是湖库型结构,城市水体通常都存在上下游或左右岸问题,尤其是受行政区划影响的城市水体还存在上下游、左右岸的管理权属问题,而污染物在水中具有较强的迁移能力,因此城市水体治理必须遵循区域统筹的系统理念,实现上下游、左右岸协同治理、支流与干流同步治理。在上游或支流的黑臭问题没有彻底根除的情况下,对下游或干流段进行治理通常难以达到预期效果,存在黑臭反复的风险。

2.2 长效措施与临时设施相结合系统治水

排水管网不完善、设施运行维护不规范、污水处理设施能力不足和效能低下是城市水体黑臭的最重要原因,也是城市市政基础设施补短板的核心内容。但基础设施完善和质量保障需要持续的科学推进、稳定的资金投入和切实可行的工程实施条件,否则很容易再次出现大量“豆腐渣”工程。因此在城市黑臭水体攻坚阶段,可根据水体所在区域的功能定位、排水系统类型和布局、城市基础设施质量、直排污废水污染特征、降雨污染状况、污水处理设施运行情况等,合理选择水体治理工程措施和技术手段。

3系统推进生活污水直排口的分类治理

3.1 保障截流污水的有效处理

当前的污染治理观点普遍认为,居民生活污水只有收集至城镇污水处理厂处理到较高水质标准,才能解决环境污染问题。因此很多城市不查找和分析污染来源,不分析水质特征、下游污水处理厂运行现状及管道输水能力,只要发现水体沿线排放口有污水或可能有污水排放行为,就直接截流至市政污水管网,最终导致下游管网或污水处理厂前溢流的问题,是一种不明智的水体治理思路。强化拟排入管网的输送能力和污水处理厂的处理能力分析应作为污水直排口整治的重要内容。

经国务院同意,住房和城乡建设部和生态环境部于2018年9月30日联合印发的《关于印发城市黑臭水体治理攻坚战实施方案的通知》(建城〔2018〕104号)明确提出“现有城市生活污水集中处理设施能力不足的,要加快新、改、扩建设施”,但新建或扩建污水处理设施需要较长的审批流程和建设时间,工程实施期间临时建设带有快速净化功能的物理或物化处理设施对污染浓度较低、影响权重较小的旱季直排污水进行处理后排放,可部分缓解污水处理能力不足、永久性设施建设空档期的直排污染问题,不失为一种经济合理、技术可行的总量削减措施。高排放标准、功能齐全的污水处理工艺用作快速净化设施,存在现状高投资,未来长期闲置的风险。

3.2 加强施工降水排放管理

我国很多二、三线城市处于大建设阶段,施工降水借雨水管道排放成为施工行业的潜规则,但对于错接混接、餐饮泔水、环卫清扫、洗车废水排入问题相对突出的雨水管道而言,施工降水的排入无疑将冲刷并携带这些长期排入的污染物,使管道末端雨水口成为“旱季污水直排口”,末端截流成为无奈之举;而施工降水通过合流制管道排放,不仅直接增加城镇污水处理厂的“清水”量,还可能导致管网沿线溢流口长期冒溢,影响水环境质量。

强化施工降水排放过程管理,加强拟排入雨水管道的检测修复和日常水质监测,有条件时临时搭建专用排水管道,将适当处理的施工降水直接排放至周边水体,不仅可以解决城镇污水处理厂水量问题,甚至还可作为城市水体的补充水源,增加水体的生态基流,促进水的自然循环。

3.3 推进降雨污染快速净化

合流制排水系统溢流污染和分流制系统错接混接导致的降雨冒溢污染,是我国城镇水环境治理不得不面对的现实问题。测算结果表明,很多城市每年因降雨径流和冲刷进入水体的污染物量与污水处理厂年污染物去除量基本相当,而排入水体的污泥量甚至超过污水处理厂污泥总产量,是不得不正视的水环境治理难题。

其实合流制溢流污染(CSO)和分流制降雨污染(SSO)控制也一直是发达国家热议的话题,《关于印发城市黑臭水体治理攻坚战实施方案的通知》也明确指出可“采取快速净化措施对合流制溢流污染进行处理后排放,逐步降低雨季污染物入河湖量”。科学建设以颗粒物去除为核心,反应周期短、见效速度快、抗冲击能力强的降雨污染快速净化设施,是发达国家的常规做法,也应作为我国城市水体治理的核心工作方向。

3.4 加强旱季直排的源头治理

在各种临时措施短期行为初见成效的基础上,彻底排查并有效解决城镇居民生活污水直排问题,是提升城镇污水设施效能,根治城市水体污染问题的最佳途径。长期坚持居民小区雨污水错接混接改造、排水系统补短板、排水管道维修养护、沿街商铺小散乱排污管理、工业企业排水管控,久久为功持续发力才能实现排水系统质量有效提升和城市水环境质量持续改善的目标要求。

4科学清淤保障城市水体治理成效

4.1 清除历史沉积底泥避免污染释放

与污水处理厂污泥性质类似,水体底泥也是水体污染物的最终载体,长期不清理养护的城市水体会出现1~ 3m甚至更深的底泥层,并呈明显的污染分层特征;定期清淤的城市水体也会因沿线的旱季直排污水和降雨冲刷污染物排入,或多或少的产生底泥污染问题。如不能有效清理,而只是采取简单的换水或生态修复手段,通常需要长时间的反复“洗涤”和“稀释”才能达到预期的治理目标,而且过程中还可能反复出现黑臭问题。另外,外调清水对黑臭水体进行冲刷稀释只是将污染物转移到下游区域,甚至可能导致城市下游监测断面超标,从区域环境污染物总量控制角度考虑,并不是一种值得推荐的治理思路。

4.2 强化底泥原位净化或覆盖问题识别

向城市水体投加化学药剂进行底泥原位覆盖似乎已经成为解决水体黑臭问题的重要“法宝”和“灵丹妙药”,好像化学药剂一撒到河里,水体就清澈了。实际上任何化学药剂真正发挥作用必须首先满足化学反应的基本条件,如均匀混合以及必要的反应和沉淀时间,但城市水体治理工程一般不具备上述反应条件,导致需要数倍的药剂投加量才能达到预期效果;将水体底泥的氧化还原电位(ORP)提高至“非厌氧”条件所需投加的氧化剂量通常也远高于预期值,但超量的化学氧化剂往往会影响水生动植物的生存环境,甚至破坏水体原有的自净能力。

采用投加比重较大的材料或敷设混凝土硬化层的方式进行水体底泥覆盖,并不能彻底解决高温季节底泥厌氧产气形成的恶臭问题。采用透气性能较好的覆盖材料时,高温季节水体表面容易出现较均匀的冒泡现象;采用密闭性较好的覆盖材料时,高温厌氧产气长期积聚于覆盖层下,最终突破薄弱区域并携带大量黑臭底泥上浮,容易产生严重的局部区域底泥上浮现象。

4.3 科学清淤保障全过程生态安全

城市水体清淤工作通常具有施工周期短、单位时间内清淤量大、施工场地受限等特征,多数情况下很难采取施工现场机械脱水等方式进行底泥处理,一般需设置临时存储设施或场地。在不影响最终处置的情况下,可在淤泥临时存储时掺混弱氧化剂或化学脱水药剂,或喷洒防蚊蝇药剂进行恶臭和蚊蝇控制;临时存储设施应进行整体防渗处理,并设置必要的滤液处理设施,避免底泥二次污染问题。

采用干河清淤时,也可在不影响最终处置方式的情况下,向底泥中喷洒一定量的,具有弱氧化性和脱水性能的化学药剂,实现运输和存储过程的恶臭和蚊蝇控制。

5加强再生水回补保障城市水体水质

5.1再生水回补城市水体保障生态流速

必要的生态流速或换水周期是城市河道或湖库/坑塘水体水质保持的基本条件,但我国大部分城市存在水体补水水源不足问题,大水面的城市水体流动性差,蒸发蒸腾损失量大,水质保持更难。而城市再生水作为一种水质优良、水量稳定的补水水源,在提升城市水体生态流速,解决城市水体黑臭问题等方面具有明显优势;城市河道自身具有的自净能力还能对再生水起到净化作用,实现水体水量提升和再生水水质改善的双重效果。

5.2 高氧化性再生水降低水体黑臭风险

众多研究表明,微生物厌氧反应产生的氨、硫化氢、硫醇、硫醚等还原性恶臭物质,是水体致臭的主要因素,也就是说还原环境是城市水体黑臭的最根本原因,提高城市水体的ORP可有效遏制致臭物质的生成。城镇污水处理厂多数采用好氧曝气方式进行水质净化,实际上也是污水中还原性组分向氧化性组分转变的过程,如果再加上后续单元使用的具有强氧化性的臭氧和消毒剂,使持续排入城市水体的高品质再生水成为有别于化学强氧化剂的优质补水水源,尤其是其中的硝酸根,可在水中反硝化菌的作用下,与排入城市水体的还原性有机物反应,有效提高水体自净能力,削减水体污染物浓度。

与此相比,城市外的江河湖库水虽然具有较高的溶解氧(DO),但ORP一般并不高,缓冲还原性物质排入的能力相对较弱,在少量生活污染物排入的情况下就可能出现黑臭问题。另外,江河湖库水中通常含少量藻类物质,在城市水体适合的污染物浓度、温度条件下,很容易快速繁殖,使城市水体短时间内快速变绿,不仅影响感官效果,还会因藻类过度生长和大量死亡引发恶臭问题。

6构建生态水体持续改善水质

6.1 通过旱季水位控制营造沉水植物生长环境

水生植物光合作用形成的好氧环境和呼吸作用形成的厌、缺氧环境,可使城市水体处于好氧—缺氧—厌氧的交替状态,而水中的根茎部分则为微生物的生长和繁殖提供了重要载体,并对颗粒物和溶解性污染物具有很好的吸附作用,可明显提高水体透明度,降低污染物浓度,实现水体自净能力提升和生态修复。研究结果表明,沉水植物在光合作用复氧、微生物附着生长和有机物分解去除等方面表现出了优异的成效,0.6 ~0.7米甚至更浅的城市水体水深可为沉水植物的自然生长提供便利条件。

6.2 持续的流动性可提高植物的抗冲刷能力

城市水体生态恢复工程设计应系统考虑排水防涝功能,兼顾降雨污染控制和雨水综合利用的功能设计,生态岸带应具有足够的抗降雨冲刷能力。以沉水植物为主的生态型城市水体,应在不影响植物生长和景观效果的前提下,适当降低水体旱季水位,缩短水生植物的竖向长度,减小降雨期间的行洪阻力;通过降低水位的方式提高水体流速,确保水生植物有足够发达的根系,以抵抗降雨冲刷导致的水生植物流失问题。

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