国外黑臭河道治理典型案例与技术路线探讨张显忠

第1期（总第196期）2018年2月CHINAMUNICIPALENGINEERINGNo.1(SerialNo.196)Feb.201836国外黑臭河道治理典型案例与技术路线探讨张显忠1,2[1．同济大学污染控制与资源化国家重点实验室，上海200092；2.上海市城市建设设计研究总院（集团）有限公司，上海200125]城市黑臭水体整治是防治水污染的难点重点。住建部于2016年9月公布《城市黑臭水体整治工作指南》，建立全国城市黑臭水体整治监管平台，定期发布有关信息，接受社会监督。本文结合相关资料，总结韩国、德国、法国、奥地利等多个国家河道治理成功案例，为国内黑臭河道治理提供借鉴，加快解决或大大缓解我国河道水环境污染、水资源短缺等生态问题。1国外黑臭河道综合治理典型案例1.1韩国首尔清溪川1）水环境问题分析。清溪川全长11km，自西向东流经首尔市，流域面积51km2。20世纪40年代，随着城市化和经济的快速发展，大量生活污水和工业废水排入河道。后来又实施河床硬化、砌石护坡、裁弯取直等工程，严重破坏河流自然生态环境。导致流量变小，水质变差，生态功能基本丧失。20世纪50年代，政府用长5.6km、宽16m的水泥板封盖河道，使其长期处于封闭状态，几乎成为城市下水道。20世纪70年代，河道封盖上建设公路，并修建4车道高架桥，一度视为“现代化”标志。2）治理思路及措施。2000年初，政府下决心开展综合整治和水质恢复，主要采取三方面措施：一是疏浚清淤，2005年，总投资3900亿韩元（约收稿日期：2017-06-08作者简介：张显忠（1983—），男，高级工程师，在读博士，主要从事海绵城市、河道治理及污水处理工程设计与研究。摘要：随着“水十条”的颁布，黑臭水体引起高度重视，采用何种技术手段解决该问题也引起广泛研究与尝试。结合国外黑臭河道治理典型案例总结，为国内黑臭河道治理综合方案提供经验，解决或大大缓解我国河道水环境污染、水资源短缺等生态问题。关键词：黑臭河道；水体修复；截污治污；在线处理；工程示范中图分类号：X522文献标志码：a文章编号：1004-4655（2018）01-0036-04DOI:10.3969/j.issn.1004-4655.2018.01.0113.6亿美元）的“清溪川复原工程”竣工，拆除河道上高架桥、清除水泥封盖、清理河床淤泥、还原自然面貌；二是全面截污,两岸铺设截污管道，将污水送入处理厂统一处理，截流初期雨水；三是保持水量，从汉江取水9.8万m3/d，通过泵站注入河道，加上净化处理的2.2万m3/d城市地下水，总注水量达12万m3/d，让河流保持40cm水深。3）治理效果。清溪川成为重要的生态景观，除生化需氧量和总氮2项指标外，各项水质指标均达到韩国地表水一级标准。由于环境的改善，周边房地产价格飙升，旅游收入激增，带来的直接效益是投资的59倍，附加值效益超过24万亿韩元，解决20多万个就业岗位。1.2德国埃姆舍河1）水环境问题。埃姆舍河全长约70km，位于德国北莱茵-威斯特法伦州鲁尔工业区，是莱茵河的1条支流，其流域面积865km2，流域内约有230万人，是欧洲人口最密集的地区之一。该流域过去煤炭开采量大，导致地面沉降，河床遭到严重破坏，出现河流改道、堵塞甚至河水倒流的情况。19世纪下半叶起，鲁尔工业区的大量工业废水与生活污水直排入河，河水遭受严重污染，曾是欧洲最脏的河流之一。2）治理思路与措施。（1）雨污分流改造和污水处理设施建设。流域内城市历史悠久，排水管网基本实行雨污合流。因此，一方面实施雨污分流改造，将城市污水和重度372018年第1期污染的河水输送至2家大型污水处理厂净化处理，减少污染直排现象；另一方面建设雨水处理设施，单独处理初期雨水。此外，还建设大量分散式污水处理设施、人工湿地以及雨水净化厂，全面削减入河污染物总量。（2）采取“污水电梯”、绿色堤岸、河道治理等措施修复河道。“污水电梯”是指在地下45m深处建设提升泵站，把河床内历史积存的大量垃圾及浓稠污水送到地表，分别进行处理处置。绿色堤岸是指在河道两边种植大量绿植并设置防护带，既改善河流水质又改善河道景观。河道治理是指配合景观与污水处理效果，拓宽、加固清理好的河床，并在两岸设置雨水、洪水蓄滞池。（3）统筹管理水环境水资源。为加强河流治污工作，当地政府、煤矿和工业界代表于1899年成立德国第一个流域管理机构，即“埃姆舍河治理协会”，独立调配水资源，统筹管理排水、污水处理及相关水质，专职负责干流及支流的污染治理。治理资金60%来源于各级政府收取的污水处理费，40%由煤矿和其他企业承担。3）治理效果。河流治理工程预算为45亿欧元，已实施部分工程。目前，流经多特蒙德市的区域已恢复自然状态。1.3法国巴黎塞纳河1）水环境问题。塞纳河巴黎市区段长12.8km，宽30~200m。巴黎是沿塞纳河两岸逐渐发展起来的，两旁建成区高楼林立，河道改造十分困难。20世纪60年代初，严重污染导致河流生态系统崩溃。污染主要来自4个方面：一是上游农业过量施用化肥农药；二是工业企业向河道大量排污；三是生活污水与垃圾随意排放，尤其是含磷洗涤剂使用导致河水富营养化问题严重；四是下游的河床淤积，既造成洪水隐患，又影响沿岸景观。2）治理思路与措施。（1）截污治理。政府规定污水不得直排入河，要求搬迁废水直排工厂，难以搬迁需严格治理。1991~2001年，投资56亿欧元新建污水处理设施，污水处理率提高30%。（2）完善城市下水道。巴黎下水道总长2400km，地下还有6000座蓄水池，每年从污水中回收的固体垃圾达1.5万m3。巴黎下水道共有1300多名维护工负责清扫坑道、修理管道、监管污水处理设施等工作。配备清砂船及卡车、虹吸管、高压水枪等专业设备，并使用现代技术进行管理维护。（3）削减农业污染。河流66%的营养物质来源于化肥施用，主要通过地下水渗透入河。巴黎一方面从源头加强化肥农药等面源控制；另一方面对50%以上的污水处理厂实施脱氮除磷改造。但硝酸盐污染仍是难以处理的痼疾。（4）河道蓄水补水。为调节河道水量，建设4座大型蓄水湖，蓄水总量达8亿m3。同时修建19个水闸船闸，使河道水位从不足1.0m升至3.4~5.7m，改善航运条件与河岸带景观。此外还进行河岸河堤整治，采用石砌河岸，避免冲刷造成泥沙流入。建设二级河堤，高层河堤抵御洪涝，低层河堤改造为景观车道。除工程治理措施外，还进一步加强管理。一是严格执法；二是多渠道筹集运维资金。3）治理效果。经过治理，塞纳河水生态状况大幅改善，生物种类显著增加。但是沉积物污染与上游农业污染问题依然存在，说明城市水体整治仅针对河道本身是不够的，需进行全流域综合治理。1.4奥地利维也纳多瑙河1）水环境问题。多瑙河全长2850km，是欧洲第二长河，奥地利首都维也纳市地处其中游。维也纳多瑙河综合治理开发，形成一套现代化的河流综合治理和开发体系，即在传统治理理念基础上突出“生态治理”概念，并运用到防洪、治污、经济开发等各个领域。2）治理思路与措施。（1）建设生态河堤。恢复河岸植物群落和储水带，是维也纳多瑙河治理和开发的主要任务之一。基于“亲近自然河流”概念和“自然型护岸”技术，考虑安全性和耐久性的同时，充分考虑生态效果，把河堤由过去的混凝土人工建筑，改造成适合动植物生长的模拟自然状态，建成无混凝土河堤或混凝土外覆盖植被的生态河堤。（2）优化水资源配置和使用。维也纳周边山地和森林水资源丰富，其城市用水99%为地下水和泉水，维持多瑙河的自然生态流量。维也纳严禁将工业废水和居民生活污水直接排入多瑙河，废污水由紧邻多瑙河的2座大型水处理中心负责处理，出水水质达标后，大部分排入多瑙河，少部分直接渗入地下补充地下水。此外，严格控制沿岸工业企业数量，并严格监管。张显忠：国外黑臭河道治理典型案例与技术路线探讨382018年第1期3）治理效果。经过综合治理，水生态状况大幅改善，生物种类显著增加。但是沉积物污染与上游农业污染问题依然存在，说明城市水体整治仅针对河道本身是不够的，需进行全流域综合治理。2总体技术路线结合国外典型案例，综合国内目前黑臭河道现状，采用较多的主要有以下几种技术方案[1]。2.1控源截污技术2.1.1截污纳管1）适用范围。从源头控制污水向城市水体排放，主要用于城市水体沿岸污水排放口、分流制雨水管道初期雨水或旱流水排放口、合流制污水系统沿岸排放口等永久性工程治理。2）技术要点。截污纳管是黑臭水体整治最直接有效的工程措施，也是采取其他技术措施的前提。通过沿河沿湖铺设污水截流管线，合理设置提升泵房，将污水截流并纳入城市污水收集和处理系统。对老旧城区的雨污合流制管网，应沿河岸或湖岸布置溢流控制装置。无法沿河沿湖截流污染源的，可考虑调蓄及就地处理等工程措施。严禁将城区截流的污水直接排入城市河流下游，考虑溢流装置排出口和接纳水体水位的标高，设置止回装置，防止暴雨时倒灌。3）限制因素。工程量和一次性投资大、工程实施难度大、管位及截污井设置难度大，实施周期长；截污将导致河道水量变小，流速降低，需要采取必要的补水措施。截污纳管后污水如果进入污水处理厂，将对现有城市污水系统和污水处理厂造成较大运行压力，否则需要设置旁路处理。同步需充分考虑近远期结合。2.1.2面源控制1）适用范围。包括对各种径流污染的控制、雨污混接改造、管道清淤等污染源的控制与治理。2）技术要点。可结合海绵城市建设，采用各种低影响开发技术、初期雨水控制与净化技术、地表固体废弃物收集技术、土壤与绿化肥分流失控制技术，以及生态护岸与隔离技术、畜禽养殖面源控制技术等。3）限制因素。工程量大，影响范围广；雨水径流量及径流污染控制需要水体汇水区域整体实施源头减排和过程控制等综合措施，系统性强、工期较长；工程实施经常受当地城市交通、用地类型控制、城市市容管理能力等因素制约。2.2内源治理技术2.2.1垃圾清理1）适用范围。主要用于城市水体沿岸垃圾临时堆放点清理。2）技术要点。城市水体沿岸垃圾清理是污染控制的重要措施，其中垃圾临时堆放点的清理属于一次性工程措施，应一次清理到位。3）限制因素。城市水体沿岸垃圾存放历史较长的地区，垃圾清运不彻底可能加速水体污染。2.2.2生物残体及漂浮物清理1）适用范围。主要用于城市水体水生植物和岸带植物的季节性收割、季节性落叶及水面漂浮物的清理。2）技术要点。水生植物、岸带植物和落叶等属于季节性的水体内源污染物，需在干枯腐烂前清理；水面漂浮物主要包括各种落叶、塑料袋、其他生活垃圾等，需要长期清捞维护。3）限制因素。季节性生物残体和水面漂浮物清理的成本较高，监管和维护难度大。2.2.3清淤疏浚1）适用范围。一般而言适用于所有黑臭水体，尤其是重度黑臭水体底泥污染物的清理，快速降低黑臭水体的内源污染负荷，避免其他治理措施实施后，底泥污染物向水体释放。2）技术要点。包括机械清淤和水力清淤等方式，工程中需考虑城市水体原有黑臭水的存储和净化措施。清淤前，需做好底泥污染调查，明确疏浚范围和疏浚深度；根据当地气候和降雨特征，合理选择底泥清淤季节；清淤工作不得影响水生生物生长；清淤后回水水质应满足“无黑臭”的指标要求。3）限制因素。需合理控制疏浚深度，过深容易破坏河底水生生态，过浅不能彻底清除底泥污染物；高温季节疏浚后容易形成黑色块状漂泥；底泥运输和处理处置难度较大，存在二次污染风险，需要按规定安全处理处置。2.3生态修复技术2.3.1岸带修复1）适用范围。主要用于已有硬化河岸（湖岸）的生态修复，属于城市水体污染治理的长效措施。2）技术要点。采取植草沟、生态护岸、透水路面等形式，对原有硬化河岸（湖岸）进行改造，张显忠：国外黑臭河道治理典型案例与技术路线探讨392018年第1期通过恢复岸线和水体的自然净化功能，强化水体的污染治理效果；需植物收割的，应选定合适的季节。3）限制因素。工程量较大，工程垃圾处理处置成本较高；减少水体的亲水区，对降雨或潮湿季节，可能增加岸带危险性；生态岸带植物的收割和处理处置成本较高、维护量较大。2.3.2生态净化1）适用范围。广泛应用于城市水体水质的长效保持，通过生态系统的恢复与