村镇河道黑臭水体治理与生态修复

孙丰营，施怀荣，郭海鹏，王克建

（北京邦源环保科技股份有限公司，北京 100124）

1 项目基本概况

本案例涉及的黑臭水体是位于北京市某区村镇的一条人工河，以排水为主，属于北运河水系温榆河支流。 该镇域内河道总长约7.67km， 平均宽度约13～15m。 河道上游与其他水系连通，但干涸无水，河道中游设置1台旁路治理设备，作为源头的补充水，下游有芽菜厂处理站出水入河，部分河岸硬化，水位较浅，约15～20cm。 由于河道水量较小，接纳沿岸排水口且沿岸植物的枯枝烂叶直接入河，导致污染物淤积。 下游段河道河底及边坡部分硬化， 由于河道中栽植的芦苇缺乏维护，导致其枯枝烂叶在水中腐烂，再次加重了该段河道的污染。 通过对治理段的现场勘测，现场取样水质检测，以及对河道整体污染成因分析等，制定适用于该类水体的治理方案。 取样位置如图1。

图1 水质检测取样分布

治理前水质检测工作结果如表1。

表1 治理前水质检测结果

从表1可知，水体透明度较差，DO含量低，ORP均为负值。依据《城市黑臭水体整治工作指南》，本治理段水体属于重度黑臭水体［15］。NH3-N均大于2.0mg/L，TP 均 大 于0.4mg/L，COD 均 大 于40mg/L， 依 据GB 3838—2002《地表水环境质量标准》，水体为劣Ⅴ类。

2 问题诊断与分析

河道自北向南穿过多个村庄及部分生产企业等，多数生产企业自建有厂区污水处理站，偶有不达标排放的情况；村庄则由于早些年无管网、生活污水处理设施等基建的规划建设，村民生活污水随村内无序的沟渠、管道等汇集于集水井内，通过吸粪车定期抽走送到就近的污水处理站点进行处理；由于河道无稳定的补水水源，河道底部地形不平整，水流循环不畅通，部分低洼地段的积水随着时间而逐步变黑变臭；水生植物缺乏管护，枯枝落叶沉积河床，逐年累计逐步腐殖变质，形成较厚的腐殖质层等。 通过针对河道现状的分析，造成河道黑臭的原因可归纳为以下几点：

2.1 生产废水排放

周边有部分生产型企业，通过现场的观察取样，偶有不达标的情况， 且前期的养殖场废水也有流入河道，造成河床沉积大量有机淤泥且未及时清理，对上覆水体产生污染。

2.2 周边村庄生活污水

由于周边村庄农污整治工作还未完成，现阶段生活污水通过吸粪车定期抽走处理，一旦清理不及时则会出现冒溢进而流入河道，对于河道污染影响极大。

2.3 水流循环不畅

受周边农业、村民及当地环保政策等影响，河道上游补水水源较少，河道生态流量不足。河道未经水利疏浚，河床存有垃圾石块及坑洼不平等现象，水流经常出现流速缓慢或几乎不流动， 流向流态呈现随机性变化，水体之间交换紊乱、复杂等，严重影响水体的循环，减小水环境容量，自净能力减弱，进而引发水体水质恶化。

2.4 沉积底泥污染

河道内植物缺乏管理维护， 枯枝烂叶长期浸泡在水里腐烂变质，成为底泥的重要成分。底泥中富含大量的N、P等污染物质，释放后会引起水体的富营养化，底泥的厌氧反应会造成大量黑臭底泥上浮，是水体黑臭的直接原因。大量的底泥会滋生微生物，其中放线菌和蓝藻是水体致臭的主要种类。沉积的底泥，在水流冲刷、人为扰动及生物活动等影响下，均能引起底泥再悬浮，进而对上覆水体产生影响，加速河流水质的黑臭程度。

2.5 其他因素

其他因素诸如已截污管道的渗漏、雨污管混接、周边村民肆意倾倒垃圾入河等因素也会对河道产生污染，加快河道黑臭速度。

3 设计方案思路

通过对河道现状问题的诊断与分析， 结合项目实际情况及治理目标要求，采用多种技术组合，对症下药，制定出黑臭水体治理系统方案。 技术路线如图2。

图2 村镇河道黑臭水体治理思路及系统方案

4 具体实施措施

4.1 控源截污［3-4］

通过排查出的沿岸排污口， 根据排污量的情况进行分类， 针对性地设置小型易维护的高效生物纳米筛、智能污水口设备等处理设施，对入河污水进行预处理， 减少入河污染负荷， 解决渗漏污水直排问题，缓解污水对河道的污染冲击。

4.2 内源治理［3-4］

通过对河底淤泥的分析，对有机质含量高的区域投加颗粒生物复合酶，削减底泥有机质含量，降低底泥含水率；对河床进行微整形改造，保障河道生态基流；铺设底泥修复毯，人工控制对底部淤泥进行微曝，改善底部厌氧环境，物理阻覆底泥减少上浮，通过底泥修复系统的微生物菌群削减释放的有机污染物质，促进微生态系统的构建，延缓底部有机淤泥的增长。

4.3 生态修复［3-5］

4.3.1 复氧技术

人工增氧是最简单直接的生态治理技术， 可以快速提高水体溶解氧和氧化还原点位， 缓解水体黑臭情况。 项目设置2 台微纳米增氧机、4 台浮水喷泉曝气机、2 套底部曝气系统，促进上下部水体流动交换，提高溶氧效率。

4.3.2 人工生态水草

人工生态水草是一种比表面积大的高分子复合材料，比表面积大于250m2/m2，可为水中微生物的生长、繁殖等提供巨大生物附着表面。生态水草对于污染物质的表面去除负荷可参考表2，表3。

表2 生态水草对于NH3-N的表面去除负荷

表3 生态水草对于COD的表面去除负荷

4.3.3 生态浮岛［4-5］

生态浮岛是一种兼顾水环境治理与水生态修复的技术。其内涵是运用无土栽培的技术原理，以可漂浮材料为基质或载体， 采用现代生态工程措施综合集成的技术。 生态浮岛样式多样，做法也有些不同，主要由框架、基质、固定装置、植物等部分组成。浮岛的作用主要是净化水质及为水中动物微生物提供栖息繁殖的场所，同时兼具景观效果，具有很好的生态效果。浮岛净化水质的主要贡献者是植物，植物对氮磷的去除效果可参考表4。

表4 植物对于N、P的去除效果单位：mg/m2·d

4.4 水质提升

阻断外源污染，治理与防控内源污染，生态措施的建设完善等工作完成后，需要逐步建立并恢复水生态系统。通过建设智能生态过滤坝，对河道进行蓄水，以保障上游生态设施正常运行水位， 坝体分为3个区域，填充生态滤石，人工控制DO状态，形成缺氧好氧环境，进一步去除污染物质。 运行前期控制入河流量，投加微生物复合酶，促进污染物的快速降解，提高微生物菌群生物可利用性的同时，激发土著微生物的活性，加速微生物的生化反应，快速构建水下微生态系统。

4.5 长效管护

水体生态系统构建完成后， 水环境质量逐步好转，要保持水生态系统长期稳定的运行离不开长期的维护管理。 维护管理的内容主要涉及定期河道巡查、生态设施运转巡检、植物生长补种收割、水面漂浮物打捞、常规水质检测等等。 日常运行维护管理为生态设施的正常运转提供了保障，水体生态系统的正常运转保证了水体水质的提升，消除了黑臭水体的复发。

5 治理效果对比

5.1 断面水质指标达标

对照GB 3838—2002 《地表水环境质量标准》内水质标准， 治理前断面处水质COD、NH3-N、TP均超过V类水标准，属于典型的劣V类水体，污染较为严重；依据《城市黑臭水体整治工作指南》评价标准，该水体也属于重度黑臭。 治理后，COD、NH3-N、TP等指标均显著降低，河道水质优于地表V类水标准。 具体水质检测指标如表5。

表5 治理后水质检测结果 单位：mg/L

5.2 水体感官明显提升

河道治理前水面垃圾漂浮， 水体透明度不超过10cm， 为深黑恶臭级， 河岸边人行步道极少有人散步。治理后水体透明度达65～80cm，清澈见底，可见成群的鱼类游动，水面有浮水喷泉，浮岛上的植物生长旺盛，绿意盎然；傍晚时分，河岸边有很多村民在人行步道上散步、垂钓。

5.3 水生动物数量增加

河道治理前水体黑臭看不到鱼类等水生动物，治理后鱼类成群， 并且收割浮岛植物时有很多三角帆蚌、田螺等野生贝壳类等软体动物，岸边也有很多村民垂钓。 通过治理，水生动物数量、种类等都有所增加，生物多样性指数提高。

6 水环境管家技术体系

黑臭水体治理技术措施包括外源减排、 内源控制、水质净化、补水活水和生态修复、长效管理制度方面［3-4］。 治理技术的选择要遵循适用性、全面性、经济型、长效性、安全性等要求，结合项目自身情况，制定合适的黑臭水体治理方案。 总结本项目的成功案例，形成一套可推广应用于村镇黑臭河道治理与生态修复的技术体系——水环境管家技术体系。 如图3。

图3 水环境管家技术体系路线

7 结语

项目建设期完工一个月后，即进入了质量考核期。甲方委托第三方每个月进行一次水质取样检测工作，检测结果均优于V类水指标。 黑臭水体的治理是一项复杂的系统工程，需根据项目所处位置、水源情况等综合因素，系统分析污染成因，制定针对性方案。 建设完成后合理长效的维护工作， 对于预防黑臭水体反复、水环境长效保持也至关重要。 形成的水环境管家技术体系，可供其他同类工程借鉴。