青岛市北区水清沟河黑臭水体整治工程方案分析

陈修硕 仇模凯 张明辉 夏丽佳

(青岛理工大学 环境与市政工程学院，青岛 266033)

0 引 言

为贯彻落实国务院颁布实施的《水污染防治行动计划》(国发[2015]17号)，和山东省住房和城乡建设厅、环境保护厅下发的《关于转发住房城乡建设部、环境保护部〈城市黑臭水体整治工作指南〉做好城市黑臭水体调查和治理工作的通知》(鲁建城函[2015]68号)要求.改善青岛市市区综合环境，解决市区内部分河段黑臭水体问题，进一步提高城市环境质量，提高公众环境满意度，积极巩固国家级卫生城市，河道黑臭水体整治势在必行.

同时，“水十条”有关问题要求：①2017年底前全面清理非法或设置不合理的入海排污口.到2020年，沿海省(区、市)入海河流基本消除劣于V类的水体.②全面加强配套管网建设.强化城中村、老旧城区和城乡结合部污水截流、收集；现有合流制排水系统应加快实施雨污分流改造，难以改造的，应采取截流、调蓄和治理等措施.③要于2017年底前基本消除黑臭水体.故此，青岛市北区城市黑臭水体的整治迫在眉睫.

1 黑臭水体成因

青岛市的工业化、城市化进程不断加快，使得河道水生态系统的承受的压力也越来越大，河水变色，臭气弥漫，垃圾遍布河道等问题日益突出.青岛市河道的整治，在前些年着重于防涝、排洪，忽视了生态、景观等其他功能，导致市区内河道成了毫无生机与活力、缺乏美感的“臭水沟”，既有碍于城市景观、破坏城市形象，更影响了沿河居民的生活居住条件，直接威胁着人们的生存环境和身体健康.黑臭状态是水体的一个极端状态，其本身的特点也与其他状态有很大不同[3].其理化环境表现为强还原性质，有机无机污染极其严重，水体有异味，已经不适合水生生物生存，水生植被退化甚至灭绝，浮游植物、浮游动物、底栖动物只有少量耐污种存在.食物链断裂，食物网支离破碎，生态系统结构严重失衡，功能严重退化甚至丧失.对于黑臭河道的整治，首先要了解黑臭河道的成因，一般来讲，黑臭河道主要有以下一些原因造成.

1.1 生活污水排入河道

生活污水主要是粪便和洗涤污水.生活污水中含有大量有机物，如纤维素、淀粉、糖类和脂肪蛋白质等；也常含有病原菌、病毒和寄生虫卵；无机盐类的氯化物、硫酸盐、磷酸盐、碳酸氢盐和钠、钾、钙、镁等.总的特点是含氮、含硫和含磷高，在厌氧细菌作用下，易生恶臭物质.如果不对这些排放的水体加以处理，任其直接排放到城市河流中，将会使河道受到严重的污染，是形成黑臭河道的主要污染源之一.

1.2 工业污水排放

工业废水，指工艺生产过程中排出的废水和废液，其中含有随水流失的工业生产用料、中间产物、副产品以及生产过程中产生的污染物[2-3].按工业企业的产品和加工对象可分为造纸废水、纺织废水、制革废水、农药废水、冶金废水、炼油废水等.工业废水造成的污染主要有：高浓度酸碱废水污染，低浓度的酸碱废水污染，动、植物营养物质污染，重金属、放射性物质、高浓度酚、氰等污染[2].一些临河的小型建材加工厂、餐饮店、食品加工厂、洗衣店、小型化工厂、煤场等没有自己独立的污水处理系统，就近将生产废水直接隐蔽的排入城市雨水管网以及河道内，污染河水，形成黑臭河道.

1.3 降雨带入的高浓度污染物

降雨初期，大量地表上的污染物随着地表径流汇入雨水管网，进而携带雨水管网内沉积的污染物，最终排入水体，形成对河道的污染.此类污水包括：建材加工场地面附有的建材废料、机械滴漏的汽油等含有有毒废料和油脂的废水；施工场地内钢筋加工、机械设备滴漏的废油、机械维修保养液废渣等含有重金属和油脂的废水[2-3].

1.4 施工废水排入河道

城市施工废水主要来自于建筑施工场地、市政道路施工场地、地铁隧道施工场地.建筑施工中的废水主要是由以下水类产生：井点降水、桩基施工产生的泥浆、建筑材料及输送管道的清洗水以及施工人员生活废水等.市政道路施工场地废水主要包括：施工中砂石加工与冲洗、混凝土浇筑与养护、施工机械设备和施工车辆等产生的废水以及施工人员生活废水等.隧道施工废水来源主要有以下几种：隧道穿越不良地质单元时产生的涌水；施工设备，如盾构机等产生的废水；隧道爆破后用于降尘的水；喷射混凝土和注浆产生的废水以及基岩裂隙水以及施工人员生活废水等[5].

2 水清沟河黑臭水体治理方案

水清沟河道内的污水主要来自：(1)河道沿岸的老式居民楼内的住户将生活污水直接排入河道；(2)部分小区一楼住户和沿街商铺私自将生活污水通过外墙雨水立管接入污水井内，进入雨水市政管网，最终排入河道；(3)市政路边的垃圾中转站和公共厕所将垃圾费水和厕所污水排入暗渠内，最终进入水清沟河.

图1 生活污水直排入河

城市黑臭河道的治理关键在于截断各类污染源直接排入河道，从根源上消除河道内的黑臭水体.水清沟河在治理方案上的选择就采用了此方法，由青岛市北区排水公司的相关人员陪同设计人员沿水清沟河两岸依次排查各个入河排放口的水体排放来源和水体性质.针对每个排放口都认真记录所在河道位置，并且对各个排放口都寻找排放水体的来源，制定出相应的污染源截断方案.

青岛市是我国排水管网建设，最早实行雨污分流的城市.通过此次市北区水清沟河黑臭水体来源前期的勘察，在本工程范围内，有多处雨污混流的的管段.水清沟黑臭河道的治理要清查雨污混流管段，将所有违建接入雨水检查井和雨水暗渠内的排污管道全部用混凝土砂浆浇灌封闭，改建其排放口，杜绝再次使用，保证雨污分流，将水清沟河变成一条干净的河道.

2.1 生活污水排入河道治理方案

水清沟河河道两岸分布有许多老式住宅和厂房，这些建筑物内的排水设施因年久失修，老化严重，排水能力跟不上生活水平的发展，不能满足日常的排水使用.住户便私自搭接Φ150的PVC管道将厨房和卫生间内的生活污水排放到河道内，使得河道内散布着各种生活垃圾和散发着刺鼻的臭气，影响市容，给市民的日常生活带来困扰.

治理方案如下：沿建筑物外墙以及河道护坡铺设Φ200的PVC管道，接入河道内现状污水井，各住户将自家的卫生间和厨房排水接入到铺设好的PVC管道内，实现日常生活污水排入市政排污系统内，避免污染河道.同时，排水公司应定期巡视检查，发现有渗漏和破损情况等问题，及时采取措施维修和整改.

2.2 生活污水排入雨水井进入河道治理方案

水清沟河沿岸部分小区一楼住户和沿街商铺私自将生活污水就近将生活污水和洗涤废水接入雨水井内，进入雨水市政管网，最终排入河道.

治理方案如下：(1)在这些小区内新建出户管，并将出户管的管径适当调大，就近接入排水通畅的污水检查井，排入市政排污管网内[1]，并将所有私自接入雨水检查井的管道全部用混凝土砂浆浇灌封闭，改建其排放口，杜绝再次使用[6].(2)沿街商户主要是餐饮类或者洗车行，日常排水量大，含油量高，商户按要求在自家污水进入市政管网排污口前设置隔油池，减少污水含油量；并将原有问题管道进行原线翻建，废弃私接管段.

2.3 污水经雨水暗渠排入河道治理方案

青岛市北区金华路垃圾中转站处理垃圾产生的废水、宜阳路沿街大院内三处共用厕所产生的厕所污水和德安路南侧沿宜阳路分布的190余家商户产生的生活污水等，直接排入就近的地下暗渠内，最终排入水清沟河，对河道造成严重的污染.

德安路南侧沿宜阳路分布的190余家商户产生的生活污水水量最大，将其分成六段接入宜阳路市政排水管网内，经现场测算，分段设计治理方案后，管段内最大污水流量为285m3/d.

污水管管径计算如下：

(1)主要设计参数

污水管的最小设计流速：污水管道在设计充满度下为0.6 m/s；

污水管的最大设计流速：污水管道在设计充满度下为5 m/s；

管道粗糙系数n：HDPE塑料复合管，n=0.011；

污水管道最大设计充满度： 管径为200～300 mm时，最大设计充满度为0.55；

管径为350～450 mm时，最大设计充满度为0.65；

(2)管道过水能力计算：Qmax=A×V

其中： Qmax：管道过水能力(m3/s)；

A：水流有效断面面积(m2)；

V：水流断面的平均流速(m/s)；V=(R2/3i1/2)/n

其中： i：水力坡度(%)，取i=1%；

R：水力半径(m)

经计算，污水经雨水暗渠排入河道的治理方案设计，选用DN300的HDPE材质排污管道满足排水要求.

治理方案：新建排污管道，接入市政污水管网，保证雨污分流，并将所有接入雨水暗渠内的管道全部用混凝土砂浆浇灌封闭，改建其排放口，杜绝再次使用[6].(1)在金华路垃圾站北侧沿垃圾站外墙铺设DN300的HDPE材质排污管道，并在垃圾站内新建三处废水收集池，将收集的废水排入新建污水管道，排入市政管网；(2)根据宜阳路排污管网翻建设计方案，在三处厕所处各新建DN300的HDPE材质排污管道，将厕所污水排入到现状宜阳路污水管道中；(3)该区域的商户都建在暗渠上，在暗渠内新铺设DN300的HDPE材质排污管道，并将其分段接入就近的市政排污管网中，各商户将自家排污管道接入到暗渠内新铺设的排污管道.

3 维护与管理

通过与市北区城市管理局、环保局以及市北区排水公司的前期调研，水清沟河流域黑臭水体整治工程中涉及到的污染源多数为现有排污管道破裂、负荷大；住户、商户等私自搭接污水管、私自排放污水进入雨水管线等因素造成的.政府部门应携手排水公司积极探索排水设施“建、管、养”一体化工作，将市政管网的修建、维护、管理全部交由排水公司.故在完成水清沟河流域黑臭水体整治后，应该加强后期的管理，需加大执法监督管理力度，同时提高市民的环保意识，杜绝污水乱排暗渠现象.本工程的顺利完成，将改善水清沟河的河道环境和沿岸环境，直接改善市民的生活质量，改善市北区的社区环境；进一步提升青岛市的影响力和竞争力.

4 总 结

污水直排、水体黑臭是城市水环境治理最为突出的问题，不仅破坏人居环境，也严重影响城市形象.青岛市水清沟河黑臭水体的治理方案，直接从源头上切断了黑臭水体的排放，做到了真正的消除黑臭水体.经过治理的水清沟河将一改往日黑臭水体肆意流淌，生活垃圾随处可见的面貌，水清沟河沿岸住宅区将成为居民乐意生活的理想之选.

青岛市水清沟河黑臭水体的治理是一项惠民利民的政府举措，将会改善青岛市北区的水环境和空气环境，提高当地的环境质量，可以直接提高城市居民的生活质量和人身安全.

[1]张志军.邯郸市排水系统运行状况分析[J].中国给水排水，2009:15～18

[2]李开明，刘军，江栋，刘斌.古廖涌黑臭水体生物修复及维护实验[J].应用与环境生物学报，2005,11(6):742～746

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[5]杨斌，蒋红梅，吴东国，莫苹.公路隧道施工废水处理工艺探讨[J].公路交通技术，2008:162～164

[6]江军.某大学城排水管网改造工程的研究[J].轻工技术，2013，10：90～93