浅谈黑臭水体治理——以深圳潭头河为例

杨接平，梁月英，武冰清，黄韬幸，杜宏翔

（1.中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，杭州311122；2.铁科院（深圳）研究设计院有限公司，广东 深圳518000）

近年来，随着经济水平不断提升，人民生活质量逐渐改善，城市产污量逐渐增加，城市污水配套管网建设滞后，雨污合流、错接乱排及转载负荷增加等原因，导致大量的污水直排或溢流入河等问题， 城市河道生态系统遭到极大破坏， 最终致使河流水体呈现令人不悦的颜色和令人不适的气味，即导致黑臭水体的产生。在住建部和环保部联合发布的全国黑臭水体整治监管平台上，全国30个省市排查出黑臭水体2100个；截至2018年8月22日，已完成治理1745条，治理中264条，方案制定91条。黑臭水体不仅损害了城市人居环境，也严重影响城市形象，阻碍经济发展，治理刻不容缓。 下面以深圳市潭头河为例对黑臭水体治理进行介绍。

1 水环境概况

潭头河位于宝安区沙井北、松岗南，属茅洲河二级支流， 为排涝河一级支流， 发源于五指耙水库西侧山谷，由东向西穿越广深公路，广深高速公路，于潭头二村西汇入排涝河， 流域面积4.83km2， 其中城镇面积4.5km2，河长5.3km。 潭头河流经密集城区段，沿河主要为工业区，局部为居住区，沿岸分布有沙井新桥和松岗潭头等社区， 该区域处于松岗和沙井结合部，为跨街道河流， 属于水环境治理上易忽略且难实施的盲区。根据管网资料及现场踏勘，潭头河片区雨污混流情况严重。 沿线多年来大量污水的排入已对潭头河造成了严重污染，旱季水体发黑，臭味蔓延百余米远。 河流的严重污染带来了环境破坏： 原河道生态平衡破坏、鱼虾等基本灭绝，河槽的土壤遭污染、重金属富集，地下水受污染，引起蚊蝇孽生、传播疾病，严重影响了周围环境和人民生活健康，制约了当地经济发展。

2 现状分析及存在问题

2.1 现状排水体制及水质情况

潭头河片区排水管网不健全， 属于雨污合流的排水体制。根据宝安区2018年第2季度河长制河流水质监测资料，如表1。 潭头河现状水质属于劣Ⅴ类标准、重度黑臭，其中化学需氧量（COD）、五日生化需氧量（BOD5）、氨氮（NH3-N）及总磷（TP）指标均远超过GB3838—2002《地表水环境质量标准》V类标准。

表1 深圳市宝安区2018年度第2季度河长制河流水质状况

2.2 污染源分析

2.2.1 点源污染现状

根据相关测量及调查资料，潭头河及其支流明渠段现状共有排污口24个。 排污口主要为沿岸居民或厂房的生活污水口或工业污水口，尺寸在DN100～DN800和0.5×0.4～0.5×0.8m之间，总漏排污水量为1.9万m3/d，如图1。

图1 沿岸漏排口现状

2.2.2 面源污染现状

根据分析统计， 潭头河流域现状建成区面积达367.68hm2，占流域面积的76.8%。 根据2013年12月深港产学研编制的《深圳市西部河流水环境治理策略研究》报告，深圳西部城市生活区COD面源污染物输出速率为30t/km2·a， 故本流域建成区每年COD面源污染入河量达114.9t， 约相当于45.7万m3生活污水的污染负荷。 各类型用地面积组成及分布如表2，图2。

图2 潭头河流域各类型用地分布

表2 潭头河流域各用地面积组成分析

2.2.3 内源污染

根据现场调查，河道淤积严重，如图3。潭头河为茅洲河二级支流，排涝河一级支流，为感潮河道，当上游没有持续下泄河水时， 河道堆积底泥无法随河水流入大海，会造成在河道下游的淤积，此时若再受海水潮汐影响，底泥将被双向水流反复冲刷，加快底泥污染物向水体的释放。 根据测量资料， 淤积深度0.5～1.5m，全河段淤泥量约2.16万m3。

图3 潭头河底泥污染情况

3 黑臭水体治理

3.1 治理思路

依据国务院发布的《水污染防治行动计划》，城市黑臭水体综合治理的技术体系应按照 “控源截污—水质净化—生态修复”的理念和模式，同时坚持工程建设与长效管理两手抓的策略［1］。根据《城市黑臭水体整治工作指南》要求，城市黑臭水体整治技术的选择应遵循“适用性、综合性、经济性、长效性和安全性”等原则。 针对潭头河水质监测结果及污染源状况，潭头河的治理思路为：在控源截污和内源治理的基础上，对河道进行清水补给和生态修复，打造河清景绿水岸，将潭头河打造成跨街道界河综合治理示范河流。

3.2 治理措施

3.2.1 控源截污

由于城市中的排水管网基本是雨污合流， 污水直接排入附近河流，造成河流污染日趋严重。 因此，首先要实施城市雨污分流改造，进行截污控源［2］。 控源截污包括正本清源、沿河截污及面源控制3部分。

3.2.1.1 正本清源

完善雨、污水管网系统，形成分流制排水体制，全面实现雨污分流，彻底消除入河排污口。潭头河流域的正本清源先后通过松岗街道楼岗潭头片区雨污分流管网工程、 沙井街道黄埔广深高速以东片区雨污分流管网工程、 沙井街道新桥片区雨污分流管网工程及茅洲河流域（宝安片区） 正本清源工程来实现，其中前3个工程主要为一、二级污水干管的建设，第4个工程为三、四级支管网建设，最终实现流域的雨污分流的全覆盖。

（1） 松岗街道楼岗、 潭头片区雨污分流管网工程。该工程主要涉及潭头、东方等社区，由潭头河、广深高速、 松裕路和田园路合围形成。 片区面积约4.78km2。 工程主要内容包括：市政道路污水管道、工业区污水管道、住宅区室外污水管道、住宅合流立管改造及相关配套的其他构筑物，如图4。

图4 松岗街道楼岗、潭头片区雨污分流管网工程

（2） 沙井街道黄埔广深高速以东片区雨污分流管网工程。 该工程服务范围选择沙井街道黄埔广深高速以东片区，属于沙井污水处理厂服务范围，具体为北至松岗街道，西至广深高速公路，南至宝文路，东至规划甘霖路长流陂水库边， 总服务范围约6.93km2。 工程主要内容包括：市政道路污水管道、工业区污水管道、住宅区室外污水管道、住宅合流立管改造及相关配套的其他构筑物，如图5。

图5 沙井街道黄埔广深高速以东片区雨污分流管网工程

（3） 沙井街道新桥片区雨污分流管网工程。 该工程服务范围北至潭头河和磨园冲，西至沙井河，南至北环路， 东至广深高速公路， 总服务范围约2.39km2。 工程主要内容包括：市政道路污水管道、工业区污水管道、住宅区室外污水管道、住宅合流立管改造及相关配套的其他构筑物，如图6。

图6 沙井街道新桥片区雨污分流管网工程

松岗街道楼岗、潭头片区，沙井街道黄埔广深高速以东片区， 沙井街道新桥片区中与潭头河相关的区域分别为潭头河及磨园冲北侧区域、 潭头河左支南侧区域、潭头河及磨园冲南侧区域，上述区域主要为工厂区和居住区。工厂区偷排工业废水时常发生，废水对河道水质影响巨大。

（4）茅洲河流域（宝安片区）正本清源工程。作为茅洲河流域水环境综合整治工程的重要补充， 正本清源工程是对前期及片区雨污分流管网工程的进一步推进。 片区雨污分流管网工程重点在于促使主干通畅，最终实现终端顺畅接驳；正本清源工程不同于片区雨污分流工程， 其主要对象为区域内各建筑排水小区，重点在于从源头梳理错接乱排，实现源头收集，通过三级、四级支管网的建设。 本工程新建污水管是在茅洲河流域片区雨污分流管网工程的基础上，沿现状支路及巷道敷设，就近接入附近现状污水支干管系统、片区雨污分流干管系统，实现区域内污水全覆盖收集，最终形成完整的源头收集、毛细发达、主干通畅、终端接驳的污水收集网络系统，如图7。

图7 正本清源工程范围示意

该工程基本覆盖了整个潭头河流域。因此，该工程的顺利实施对潭头河点源污染和面源污染的去除至关重要。 目前，该工程正处于施工阶段。

3.2.1.2 沿河截污

由于现状潭头河自身基本无纳污功能， 要保证河道水质， 需要对排入河道的漏排污水口及混流口进行全部截流，使旱季污水收集率达100%。

根据潭头河沿线污水排放口分布特点， 结合周边污水管道建设情况，采取合流制排水体制，截流倍数n0=3， 就近接入现状配套污水干管及拟建污水管网中。通过设计截流井，针对较大的排污口设置限流设施，旱流污水100%进入市政污水干管内，平均日截流污水量为0.50万m3/d，雨季时，超出设计截流倍数的雨水流入河道内，以控制入厂处理规模。本截污完善工程新建污水管总长1.70km （DN300～DN600），迁改雨水管总长210m（DN300～DN1500），迁改污水管总长192m（DN400～DN800）。

3.2.1.3 面源控制

面源污染控制主要用于城市初期雨水、 地表固体废弃物等污染源的控制与治理。 本工程结合海绵城市的建设，采用低影响开发（LID）技术、初期雨水控制与净化技术及生态护岸与隔离（阻断）技术对面源污染进行控制，在上游建设生态滞留带，河道明渠段沿线建设生态岸线，对城市初期雨水进行过滤，减小入河面源污染，如图8。

图8 补水管道平面布置

3.2.2 内源治理

潭头河由明渠和暗涵组成， 河道内淤积物常年堆积，得不到及时清理，直接导致现状水质较臭，严重影响了城市风貌及周围居民的日常生活。 清淤疏浚适用于底泥污染严重水体的初期治理， 通过将淤泥中的污染物迁出水体， 减少底泥中的污染物向水体释放［3］。 设计对河道进行清淤清障，提高水质并使水流畅通。 根据河道的水文特征、清淤深度、场地实际情况及工期、环保等诸多因素，明渠段采用机械清淤，桥梁段和箱涵段采用人工清淤。

本工程清淤范围包括潭头河主支河口至田园路、 左支107国道暗涵汇合口～上游， 磨园冲河口至107国道段明渠，总长7.82km。 清淤总量2.16万m3，清淤底泥送至茅洲河1#底泥场处理。

3.2.3 清水补给

潭头河本身天然基流量很小，截流入河污水后，河道旱季几乎变成干河，为满足河流水环境容量、景观水体等功能需求，需要对其补水。本工程在潭头河上设2个补水点，分别为磨园冲起端及干流广深公路暗渠转明渠处。 潭头河补水以沙井污水处理厂再生水为水源，补水规模为4.9万m3/d，其中磨园冲补水量1.20万m3/d，干流补水量3.70万m3/d。

3.2.4 生态修复

3.2.4.1 生态岸带建设

本工程通过沿河生态全流域滞留池、生态湿地、生态水岸、河道生态滞留带的建设，将潭头河河道沿线形成一个完整的海绵体，实现对雨洪管控的同时，对水生态进行修复，在河道上游构建生态支流带，沿线构建生态水岸，总绿化面积18.74万m2，恢复河道水生态循环， 解决黑臭水体问题， 恢复片区水生态系统，如图9。

图9 生态岸带建设布局

3.2.4.2 人工增氧

城市河道中的溶解氧含量是重要的水质指标之一，当水中溶解氧浓度较低时，水中有机污染物得不到充分降解而通过厌氧菌的分解引起腐败现象，产生甲烷、硫化氢、硫醇和氨等恶臭气体，使水体变质发臭；此外，除厌氧微生物外，溶解氧是所有水生生物生存的必要条件， 一般当水中溶解氧含量在5～7mg/L时，鱼虾可正常生长繁殖，而当溶解氧含量低于2mg/L时，一般鱼类停止进食，当溶解氧含量低于1.3mg时，虾将窒息死亡。 河水中的溶解氧主要来源于大气和水生植物光合作用复氧两种形式， 潭头河明渠段地势平坦，流速较低，容易形成死水区域，单靠自然复氧作用，不能满足水体溶解氧的需求，在高温条件下容易发生局部水域或水层亏氧问题， 设计采用人工增氧措施对河道进行增氧。

设计采用纳米曝气人工增氧对潭头河明渠段进行生态修复，提高河道生态净化能力，从而提升潭头河水质，避免河道黑臭，如图10。 纳米气泡可在水中保持几个月，纳米曝气设备安装于河道岸边，且设备采用外罩隔离，以减小对周边环境的噪声影响。

图10 潭头河人工增氧范围

4 结语

根据潭头河黑臭的现状分析， 在控源截污和内源治理的基础上， 对潭头河进行清水补给和生态修复，彻底消除河道黑臭，潭头河的水质及环境将全面改善，成为一条河清景绿水岸的示范性生态河道，为当地居民提供一个极佳的游憩场所。