海仔河水环境综合整治思路与实践

段青梅，王小君，陈小丹

(1.东莞市水务技术中心，广东 东莞 523413；2.广东省水利水电科学研究院，广东 广州 510635)

1 概述

近年来，随着经济的快速发展，城市化水平不断提高，相伴而来的水污染现象日益严重，水环境问题已成为制约经济和城市发展的重要因素。针对水环境现状，国家和地方治理力度逐渐增大。2015年，国务院发布了《水污染防治行动计划》[1]，住建部、环保部联合印发《关于公布全国城市黑臭水体排查情况的通知》，出台了《城市黑臭水体整治工作指南》[2]，2016年，广东省住房和城乡建设厅等四部门印发了《关于全面开展城市黑臭水体整治有关工作的通知》，2017年，广东省住房和城乡建设厅出台《广东省城市黑臭水体整治技术指引》。东莞市人民政府也相继出台了《东莞市水污染防治行动计划实施方案》《东莞市2018年度水污染防治工作方案》和《东莞市水务发展“十三五”规划》，要求全力推进落实黑臭水体的整治工作，制定了2016—2020年内河涌污染整治计划。海仔河水环境综合整治项目列为2017年重污染河涌综合整治示范项目之一。

2 项目概况

2.1 项目概况

海仔河位于石排镇中部，东边位于沙角村，通过沙角水闸与东引运河相连，走向由东向西后拐向北端，通过横山排站、独洲排站汇入东江，是海仔河北片区主要排水通道，河宽为10～20 m，长约为10.1 km，其中约1.2 km 河段已进行了整治，一级支流4条。水质指标氨氮为5.74 mg/L、透明度为22 mg/L、溶解氧为0.6 mg/L、氧化还原电位为-124 mV。根据国家2015年颁布的城市黑臭水体整治工作指南和地表水环境质量标准[3]，海仔河现状水质为劣Ⅴ类，属典型的黑臭水体。

2.2 存在问题

2.2.1污水排入，淤积较严重

石排镇污水系统大部分为截流式合流制，海仔河范围内大小排污口共282 个，已建截污管网对大部分排污口进行了截流，设置截流井截流排污口229 个，沿线有53个排污口没有完成截流。旱季时，大部分污水进入污水处理系统，少量污水直排入河道；暴雨时，未截流排污口污水、雨污合流水、周边流域产生的面源污染随雨水大量进入河道。2018年5月清淤后，河道内产生了新的淤积，淤泥深约0.4～0.6 m。

2.2.2无外部水源补充，水动力不足

海仔河部分河段周边建筑物较密集，雨水和周边居民排放的污水为海仔河的主要来源，无外部河水补充；汛期时涝水由排站抽排排入外河，为保持河道景观水位及保护承泄区河道水质，两端闸门基本为关闭状态，海仔河水体缺乏流动，几乎属于不流动的死河，南方适宜的气候加速了微生物的繁殖，水体散发出腥臭气味。

3 总体思路

3.1 综合治理目标

3.1.1总体目标

解决河道淤积及洪水过流问题，控制河道沿岸污染源入河，完善河道生态系统，提升海仔河水质和自净能力，恢复河道生态系统。

3.1.2工程标准

工程等别为Ⅳ等，设计防洪标准为20年一遇。主要建筑物级别为4级，次要建筑物级别为5级。场地的抗震设防烈度为Ⅵ度。

2018年底消除黑臭指标，2019年底水质达到准V类地表水标准(不考核总氮指标)，2020年底水质达到V类地表水标准(不考核总氮指标)[4]。

3.2 整治对策分析

王寒涛等[5]在总结梳理美国、欧洲、日本和澳大利亚水环境成功管理模式的基础上认为城市河流作为复合生态系统，应坚持“流域统筹、系统治理”的基本理念；张莉颖[6]以某流域水环境综合治理项目为例，提出通过控源截污、污水厂建设等分散与集中处理相结合的方式实现水环境优良，通过洪涝共同治理来实现水安全保障；通过构建湿地、水体曝气增氧等多元化手段实现水生态修复的总体治理思路。

通过分析河道水环境污染来源，可知海仔河水环境是多种成因叠加的结果，在分析现有水环境整治手段的基础上，提出海仔河水环境整治采用“控源截污、内源治理、水质净化、生态修复、活水补水、堤岸整治”等综合整治的技术手段。工程总体布置示意见图1所示。

图1 工程总体布置示意

4 整治措施

4.1 控源截污

控源截污是将排入河道的污水截流或进行处理后排放，是从源头上采取的整治措施，这是整治的关键。

海仔河沿线现有53个排污口未进行截流，其中向西排渠与海仔河交汇处至石崇大道段有36 个排污口，石崇大道至沙角灌站段有11个排污口，另有6个零散分布的排污口。排污口周边房屋建筑紧邻河道，无建设截污管的位置，采用挂管截污的临时措施对沿线未截流排污口进行截流，挂管管径DN315，管材采用硬聚氯乙烯(UPVC)排水管，管长812 m。截流后污水汇入海仔河已建16-18、15-17批次截污管网中。

为减少雨污合流水进入河道，在大的排污口采用设置围堰消解池预处理的方式降低对水质的冲击。根据溢流口来水情况，滤包0.5～1 a更换1次。后期待周边完成雨污分流，水体恢复一定的自净功能后，对预处理围堰进行拆除。

根据各排污口大小不同，预处理围堰消解池采用不同的尺寸。排污口大小与围堰包尺寸关系见表1，各围堰示意见图2～3。

表1 排污口管径与围堰尺寸关系

图2 ABC类排污口围堰示意(单位:mm)

图3 D类排污口围堰示意(单位:mm)

4条支涌中现有1条支涌正在进行截污整治，为消减支涌污水汇入量，支涌出口增设药剂包过滤围堰堤坝，围堰包尺寸A×B×H=2 m×11 m×2.8 m。

4.2 内源治理

黑臭水体底泥的修复分为异位修复和原位修复[7]。异位修复是指将污染底泥清淤疏浚，再进行固化填埋或物理、化学、生物处理[8-9]。一般当底泥中污染物浓度超出本底值3～5倍且潜在危害人类及水生生态系统的情况下，优选进行异位治理技术[10]。其缺点是清淤出的底泥含水率较高，易对周边环境造成二次污染。根据清淤作业时是否需排干河道水分为干式、湿式两种作业技术，湿式作业中最主要的设备是挖泥船，形式有抓斗式、杷吸式、斗轮式等设备[11]；原位修复是指保留底泥，在原位进行污染物治理的技术，相对异位修复技术其对周边环境污染较小，主要有原位掩蔽技术、原位化学处理技术、原位生物修复技术[10]。原位掩蔽常用的覆盖材料有改性矿石和天然材料(方解石、细沙等)[12]；原位化学处理主要是向水体投加化学药剂，通过药剂与污染物发生氧化还原等反应，降低污染物含量，其缺点是可能增加水体毒性，具有一定的风险性，常作为临时应急措施；原位生物修复主要是利用微生物将污染物进行分解、消减，使有机物含量降低，减少底泥厚度和体积，主要有向水中投放和底泥中投放两种方式，李继洲认为生物修复技术是最具发展前景的修复技术[13]，该方法在河道黑臭水体整治中得到广泛应用[14-15]。

海仔河底泥已进行过一次清淤，现状河道内主要为新淤积底泥，其厚度除部分断面淤积较厚外大部分断面淤积较浅。为避免污泥上岸，污染周边环境，底泥处理采用原位修复的方式泥水同治，具体分为直接将微生物与底泥搅拌和设置污染物过流消减坡两种方法。

微生物与底泥直接搅拌技术是利用高效物化凝聚技术，快速还原水体生态链的关键胚体—底泥，激活土著微生物，恢复和建立生物床，重构生态系统，达到恢复水体的自净能力。

污染物过流消减坡技术利用与底泥原位修复相同的高效物化复合剂，混合其他材料组成。一组污染物过流消减坡由三道药剂处理包跌水坝组成，每道间隔15 m左右，形成自然河段氧化塘。当河水流经三道跌水坝时，利于河道水体增氧，河水中的有机物、总磷等污染物与药包中复合剂反应，使污染物浓度得到降解，提升过流河水水质。跌水坝药包持续产生作用，配合经底泥原位修复后河流恢复的自净能力，逐步改善水体水质。海仔河沿程共设置过滤坡2组，每组过滤坡为3 道潜坡，每道潜坡的尺寸为A×B×H=0.5 m×2.6 m×15 m、每道潜坡处理包立方数为19.5 m3，过滤包用环保袋装配，码放整齐后用安全网捆扎固定。过滤坡平面及剖面示意见图4～5。

图4 过滤坡水坝平面示意

图5 过滤坡水坝剖面示意

4.3 水生态修复

水生态修复技术作为黑臭水体整治的重要技术手段，近年来逐渐成为研究的热点之一，并在各地河道整治中得到广泛应用。常采用的技术手段有水生动植物群落构建、生态缓冲带构建、纳米曝气技术、人工湿地技术、生态浮床技术、微生物强化技术等[16-20]。

海仔河沿线较长，河道宽窄不一，结合河道现状，通过构建生态缓冲带，种植水生植物及采用曝气设备组成水生态修复系统。具体工程措施有沿海仔河双侧布置穿孔曝气管，曝气管采用DN150 PE100 管，每隔300 m设置沉水式罗茨风机，鼓风机设计参数为：Q=8.4 m3/min，ΔH=29.4 kPa，P=11 kW，沉水式风机安装示意见图6，共设置12套；河道中下游较宽处配置耐污沉水植物(四季常绿改良矮型苦草)面积约1 000 m2；边坡修整种植绿化植物。

图6 沉水式风机安装示意

4.4 活水补水

活水补水包含补水和活水两部分，分为水系连通、活水循环、清水补给3类措施[21]，清水补给一般利用周边河道水补水、水库水补水、污水处理达标后中水补水几种方式。

海仔河东与东引运河相连，北有横山排站、独洲排站、向西排站及向西灌排站，中与石洲莲湖相临，外部补水条件较好，现状东引运河水质较差，不适合作为近期补水水源，远期运河水质达标后可利用海仔河与东引运河衔接处的沙角泵站(拟建)抽水补水。向西灌排站引东江水(已取得相关部门批复同意)用于灌溉周边农田，随着城市的开发建设，农田面积呈减少态势，近期补水方案可引东江水入石洲莲湖，灌溉后剩余水量用于补充入海仔河，新建补水管道3.32 km，管材采用钢管。在横山村设置横山泵站，新建管道将海仔河与田边排渠相通，增强海仔河水体的流动性及作为田边排渠的补水水源，横山泵站配套补水管道长556 m，管材为钢管。

4.5 堤岸整治

海仔河全长为10.1 km，已整治1.2 km，未整治段现状堤岸形式为自然驳岸、半自然驳岸和硬质驳岸，按照设计防洪排涝标准进行整治，对不满足过流要求的河道拓宽，对堤顶高程不满足要求的进行加高。

5 整治效果分析

海仔河整治前于2019年7月17日采集水样，海仔河水体呈微黄色、微臭味、多浮油，透明度、溶解氧、氧化还原电位等指标等级评估为轻度黑臭，整治过程中于2019年11月18日采集水样，除氧化还原电位仍为轻度黑臭外其余指标已无黑臭，整治完成后于2020年8月6—8日期间分3次采集水样，水质呈浅灰色、无味、少水面油膜及飘浮物、少肉眼可见物，已不黑不臭(见图7)，与《城市黑臭水体整治工作指南》中黑臭水体污染程度分级标准相比，水质评价结果已全部为无黑臭，与《地表水环境质量标准》中地表水环境质量标准基本项目标准限值V类相比，除部分断面氨氮指标超标0.06～0.3倍外，其他指标均满足V类水标准，项目整治后达到水环境整治目标的要求。

图7 海仔河k2+200施工前后水质对比

6 结语

水环境治理是一个综合性的治理工程，单一方法已无法满足人们对河道水环境改善的要求。控源截污、内源治理、水质净化、生态修复、活水补水、堤岸整治等多种措施在海仔河水环境整治工程中得到了很好的应用。值得注意的是排污口围堰、过滤坡及挂管截污均属于临时性的工程措施，待完成污水管网及雨污分流工程，镇区的污水从源头接入污水系统，雨季不再有雨污合流水进入河道时临时工程措施均应拆除。后期应加强河道的日常管养，保持河道的生态功能。