城市河道污染成因及綜合治理方案研究

1、城市河道污染成因及綜合治理方案研究萬清華 1，洪舜 21 河海大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，南京 （210098）2 南京祿口空港投資發(fā)展有限公司，南京 （211113）E- mail: wanhua1583摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，大量含有營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的生活污水和工業(yè)廢水排入河道，污染了河道 水環(huán)境，破壞了河道生態(tài)系統(tǒng)。本文探討了城市河道污染的成因，提出了相應(yīng)的河道治理思 路，分析總結(jié)了國內(nèi)外常用的河道治理方案。關(guān)鍵詞：城市河道，污染成因，河道修復(fù)1. 引 言隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市人口數(shù)量急劇增長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)活動(dòng)日趨頻繁，這對(duì)城市水環(huán)境帶來一系列毀滅性的打擊，“水清流暢、岸綠景美”的風(fēng)景不再，取而代之的

2、是又黑又臭的 河水。這嚴(yán)重影響到人民的日常生活，破壞了城市所特有的水文化123456。目前，全國 669 個(gè)城市中， 已有 400 多個(gè)城市常年供水不足， 其中 110 多個(gè)城市嚴(yán)重缺水，有 7 億人得不到安全的飲用水， 受污染的水體逐年增加，全國 90的城市水域遭到了前所未有的嚴(yán) 重污染，50的城鎮(zhèn)水源不符合飲用水標(biāo)準(zhǔn)，40的水源已經(jīng)無法飲用78。2. 城市河流污染的原因城市河道遭到污染，究其原因，主要有以下幾個(gè)方面：2.1 污染物的大量排放2.1.1 生活污水和工業(yè)廢水的大量排放由于城市人口的增長(zhǎng)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市用水量大幅增加，隨之帶來了生活污水和工業(yè) 廢水的大量排放12。工業(yè)企業(yè)基本上

3、都自建有污水處理設(shè)施，大部分工業(yè)污水都能集中處理后再排入河道， 但仍有部分工業(yè)企業(yè)將污水直接排入河道。由于工業(yè)企業(yè)的產(chǎn)生的污水量大，且集中排放， 會(huì)瞬時(shí)對(duì)河道生態(tài)環(huán)境造成不可挽回的破壞。生活污水主要通過市政污水管道收集，對(duì)于市政管網(wǎng)建設(shè)完善，基本實(shí)現(xiàn)雨污分流的地 區(qū)，可以有效的阻止生活污水直接流入城市河道。但對(duì)于我國絕大部分城市，市政管網(wǎng)的雨 污分流建設(shè)并不完善，城市污水處理率不到 50%10 11。大量的生活污水通過合流制管網(wǎng)直 接排入河道。生活污水中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量高，容易會(huì)造成河道的富營(yíng)養(yǎng)化。2.1.2 生活垃圾的隨意傾倒城市河道流經(jīng)很多居民區(qū)和工業(yè)區(qū)，由于一些沿河居民和單位，以及進(jìn)城船只缺

4、乏水環(huán) 境保護(hù)意識(shí)，隨意向河道傾倒生活垃圾、建筑垃圾等，長(zhǎng)期沉積很容易造成河道淤積，水質(zhì) 惡化。2.1.3 雨水沖刷帶來的城市垃圾大氣降水可通過吸收和吸附作用凈化空氣，然而這一功能卻將部分大氣污染轉(zhuǎn)為水污 染。據(jù)測(cè)試，1mm/h 強(qiáng)度的降水持續(xù) 15min，大氣中 10m 的塵粒可有 28被除去9，它們- 1 -部分地隨降水落入河道污染水體。同時(shí)，雨水對(duì)城市固體垃圾的沖淋，將大量的污染物質(zhì)帶 入河道。2.1.4 上游來水的污染水環(huán)境系統(tǒng)是一個(gè)開放性系統(tǒng)，其質(zhì)量不僅受區(qū)域內(nèi)環(huán)境因素控制，而且受區(qū)域外環(huán)境 因素作用，尤其是上游來水狀況的影響。2.2 河道自凈能力的降低河道自凈能力主要取決于河流的流

5、量、流速等水動(dòng)力條件和河流生物的適度生長(zhǎng)等因素1。2.2.1 水動(dòng)力條件惡化河道每年的自然淤積加上人為的垃圾傾倒，使得河底淤積填高，河床比降減小，流速減 緩，加之河道的人為填塞，水脈切斷，一些河床淤積變淺，水面漂浮物與河底淤泥幾乎連成 一體，致使河道不暢，自凈能力降低。2.2.2 河道水生生態(tài)系統(tǒng)破壞由于河水污染，城市河道中大量水生生物（如魚、蝦、水草等）無法生存，河道生態(tài)平 衡遭到破壞，水體自凈能力下降，造成水環(huán)境質(zhì)量系統(tǒng)的惡性循環(huán)。3. 城市河道綜合治理的思路城市河道污染治理應(yīng)以“系統(tǒng)整合、標(biāo)本兼治、注重生態(tài)，以人為本”為原則；以治理污 染為重點(diǎn)。其基本思路由“截污、疏浚、治岸、修復(fù)、管理

6、”字來概括。截污，是河道整治的前提，包括點(diǎn)源污染治理和非點(diǎn)源污染治理。 疏浚，應(yīng)定時(shí)清理河道底泥，疏通水系，改善河道水動(dòng)力條件，增加河道的水環(huán)境容量，加大河道的自凈能力。在控制外源之后， 影響河流水質(zhì)的重要因素就是底泥對(duì)河流的二次 污染。底泥中的有機(jī)物在細(xì)菌作用下易發(fā)生好氧和厭氧性分解，不僅使水中溶解氧水平降低， 而且產(chǎn)生二氧化碳、甲烷、硫化氫等氣體，使水體變黑發(fā)臭。治岸，建設(shè)生態(tài)護(hù)岸和河岸景觀帶，構(gòu)建河岸生態(tài)系統(tǒng)，充分保證河岸與河流水體之間 的水體交換和河道生態(tài)系統(tǒng)調(diào)節(jié)功能。修復(fù)，通過物理、化學(xué)和生物手段，改善城市河道水質(zhì)，修復(fù)河道生態(tài)系統(tǒng)。 管理，加強(qiáng)管理，逐步減少人為因素對(duì)河道水環(huán)境的直

7、接破壞，同時(shí)，完善濱河活動(dòng)與休閑設(shè)施，實(shí)現(xiàn)城市生活向?yàn)I水空間的回歸。4. 城市河道治理措施4.1 常用點(diǎn)源控制措施（1）源控制措施 源頭控制措施旨在減少污染源的產(chǎn)生，包括推廣節(jié)水器具的使用，對(duì)新建小區(qū)推行中水回用技術(shù)，減少污水量的產(chǎn)生。對(duì)工業(yè)企業(yè)加強(qiáng)尾水達(dá)標(biāo)排放管理，要求每個(gè)工業(yè)企業(yè)都應(yīng) 該配備相應(yīng)的污水處理設(shè)備。（2）輸移控制措施 輸移控制主要制市政管網(wǎng)建設(shè)，應(yīng)與源控制措施和匯控制措施相結(jié)合。- 2 -我國許多城市的排水體制以合流制為主，合流制管道直排的情況比較多1213。分流制 排水體制優(yōu)于合流制，分流制可以使雨、污分流。進(jìn)行雨污分流制管網(wǎng)改造，提高污水收集 率，對(duì)難以接入市政污水管網(wǎng)的小

8、區(qū)，建設(shè)地埋式污水處理裝置就地處理，以減少直接排入 河道的生活污水量。(3)匯控制措施 加強(qiáng)污水處理廠的建設(shè)力度，加大城市污水的集中處理率，對(duì)于改善城市水環(huán)境及區(qū)域水環(huán)境質(zhì)量，具有十分重要的作用。4.2 常用非點(diǎn)源控制措施目前，對(duì)城市非點(diǎn)源源的控制措施包括如下方法： （1） 生態(tài)護(hù)坡暴雨徑流形成后，在移動(dòng)過程中攜帶著土壤和堤岸上的污染物、沉積物，沿岸坡一瀉而 下或以地表漫流的形式，毫無阻擋地進(jìn)入受納水體。通過生態(tài)護(hù)岸技術(shù)構(gòu)建生態(tài)護(hù)坡1415， 可以降低暴雨徑流對(duì)河道水體的污染沖擊。（2） 初期雨水截留系統(tǒng) 初期雨水截留系統(tǒng)是城市面源治理的末端治理方式之一。它通過在雨水排水系統(tǒng)中入河口附近建造初

9、期雨水截留池，將初期降雨徑流產(chǎn)生的污染物收集起來16，輸送至污水處理 廠或生態(tài)處理裝置中進(jìn)行處理，從而實(shí)現(xiàn)城市面源污染的截污和控制。（3） 生態(tài)集雨溝 生態(tài)集雨溝是城市面源污染分散控制的手段之一，它由具有高滲透性的生態(tài)混凝土制成，孔隙率可達(dá) 18-35%17。利用生態(tài)集雨溝能有效地增加降雨徑流的入滲量，降低水流的 流動(dòng)速度，延長(zhǎng)管渠中雨水的流動(dòng)時(shí)間，減小徑流的峰值流量，同時(shí)在徑流收集過程中就地 截留部分面源污染物，減輕后續(xù)處理系統(tǒng)的負(fù)荷，削減入河的面源污染負(fù)荷。（4） 建設(shè)下凹綠地 發(fā)揮綠地截留降雨徑流污染物的能力，將傳統(tǒng)的綠地改造成下凹式綠地，內(nèi)部采用人工土構(gòu)建快速滲濾系統(tǒng)，充分發(fā)揮植被和土

10、壤對(duì)城市降雨徑流污染物的截留作用。 （5） 緩沖帶結(jié)合城市河流現(xiàn)有的岸坡條件，在對(duì)地勢(shì)、高程進(jìn)行勘測(cè)后，選取適當(dāng)位置，利用植物 或是植物與土木工程相結(jié)合，設(shè)置不同形式的水陸緩沖帶，實(shí)現(xiàn)對(duì)徑流的有效控制。 （6） 透水鋪裝河流兩側(cè)入流量，承擔(dān)荷載較小的人行道和濱河路路面，可以采用在路基土上面鋪設(shè)透 水墊層、透水表層磚的方式進(jìn)行滲透鋪裝，以減少徑流量。對(duì)于車流量大的濱河路，可適當(dāng) 降低路兩側(cè)的地面標(biāo)高，在路兩側(cè)修建部分小型引水溝渠，對(duì)路面上的馭手由中間或兩側(cè)分 流，使地表徑流流入距離最近的下凹式綠地。（7） 植被淺溝 植被淺溝是指在地表溝渠中種有植被的一種工程性措施，一般通過重力流收集處理徑流雨水

11、。當(dāng)雨水流經(jīng)淺溝時(shí)，在沉淀、過濾、滲透、吸收及生物降解等共同作用下，徑流中的 污染物被去除，達(dá)到雨水徑流的收集利用和徑流污染控制的目的。4.3 河岸治理目前，我國的大多數(shù)城市段河流的自我凈化及自我恢復(fù)能力已嚴(yán)重下降、河流水體污染 嚴(yán)重123456。我國河道護(hù)岸工程仍然只是考慮河道的安全性問題， 而沒有考慮工程建筑對(duì)河流環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)的影響。既不利于提高水體的自凈能力， 也不能滿足親水理念的 景觀河道， 實(shí)現(xiàn)人與自然和諧共處。河道的設(shè)計(jì)理念應(yīng)在確保河岸工程具有抗洪、防侵蝕 前提下， 采用生態(tài)系統(tǒng)自我修復(fù)能力和人工輔助相結(jié)合的技術(shù)手段， 恢復(fù)河岸生態(tài)系統(tǒng)合- 3 -理的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、高效的系統(tǒng)功能和協(xié)

12、調(diào)的內(nèi)在關(guān)系。4.4 河道修復(fù)措施4.4.1 物理修復(fù)技術(shù)（1）疏浚河床，清除底泥。河道底泥中的有機(jī)物在細(xì)菌作用下易發(fā)生好氧和厭氧性分 解，不僅使水中溶解氧水平降低，而且產(chǎn)生二氧化碳、甲烷、硫化氫等氣體，使水體變黑發(fā) 臭。蘇州河綜合整治一期污水截流工程建成后，污染物排放得以大幅度削減， 但河流水質(zhì) 并未出現(xiàn)預(yù)期的改善， 原因就是表層底泥中的污染物質(zhì)向水中釋放形成的二次污染1819。 疏浚底泥是一種被認(rèn)為整治河流最常用的方法，快速有效。河流底泥由污染物含量較低的灰 黑色淺層混合層，污染物含量較高的黑色中層富集層和自然沉積的灰黃色深層黃泥層三段構(gòu) 成。疏浚應(yīng)該清除黑色富集層，以徹底消除其影響。（2

13、）增氧曝氣。河流水體曝氣復(fù)氧20是指向河流中進(jìn)行人工復(fù)氧，可以是空氣，也可 以是純氧。包括移動(dòng)式充氧、固定式充氧及管道式充氧種。對(duì)河湖水的人工增氧雖可促進(jìn) 有機(jī)質(zhì)礦化，降低水中 COD 的濃度，但無法遷移、轉(zhuǎn)化、輸出其分解后的產(chǎn)物，又促使浮 游藻類生長(zhǎng)繁殖，導(dǎo)致水體中有機(jī)質(zhì)濃度反彈。物理方法疏挖底泥、機(jī)械除藻、增氧曝氣、 引水沖淤等，但往往治標(biāo)難治本，而且工程費(fèi)用較大。4.4.2 化學(xué)修復(fù)技術(shù)化學(xué)治理方法21主要是采用各種化學(xué)藥劑，如加入化學(xué)藥劑殺藻、加入鐵鹽促進(jìn)磷的 沉淀、加入石灰脫氮等。常用化學(xué)除藻劑主要有易溶性的銅化合物，或者鰲合銅類物質(zhì)，這 些化合物對(duì)魚類、水草等生物會(huì)產(chǎn)生危害甚至導(dǎo)致

14、死亡，具有致癌作用，而且還可產(chǎn)生不可 預(yù)測(cè)的不良后遺癥。用化學(xué)藥劑或絮凝劑，殺滅浮游藻類，并絮凝沉淀，雖可一時(shí)降低水中 浮游藻類密度，提高水體透明度，但殘存水體中的藻類殘骸未移出，加速了淤積與分解礦化， 又形成無機(jī)營(yíng)養(yǎng)鹽促進(jìn)水體中浮游藻類繁殖?；瘜W(xué)治理方法雖可使水質(zhì)暫時(shí)得到改善，但是 易造成二次污染。4.4.3 生態(tài)-生物技術(shù)生態(tài)-生物技術(shù)是國內(nèi)外近年來發(fā)展很快的一種新技術(shù)，它是利用培育的植物或培養(yǎng)、 接種的微生物的生命活動(dòng)，對(duì)水中污染物進(jìn)行轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)化及降解作用，從而使水體得到凈化 的技術(shù)，具有處理效果好、工程造價(jià)相對(duì)較低、不需耗能或低耗能、運(yùn)行成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。 生態(tài)-生物方法主要包括河道曝氣

15、復(fù)氧、生物膜法、生物修復(fù)法、水生植物凈化法等。（1）生物膜技術(shù) 生物膜技術(shù)是指使微生物群體附著于某些載體的表面上呈膜狀，通過與污水接觸，生物膜上的微生物攝取污水中的有機(jī)物作為營(yíng)養(yǎng)吸收并加以同化，從而使污水得到凈化。當(dāng)前， 國外常用于凈化河流的生物膜技術(shù)主要有礫間接觸氧化法、排水溝(渠)的接觸氧化法、生物 活性炭填充柱凈化法、薄層流法和伏流凈化法2223。（2）生物修復(fù)技術(shù) 生物修復(fù)技術(shù)是指利用微生物及其他生物，將水體或土壤中的有毒有害污染物質(zhì)現(xiàn)場(chǎng)降解為 CO2 和 H2O，或轉(zhuǎn)化為無毒無害物質(zhì)的工程技術(shù)24。用于污染水體治理的生物修復(fù)技 術(shù)主要有兩類：一類是直接向污染河道水體投加經(jīng)過培養(yǎng)篩選的

16、一種或多種微生物菌種；另 一類是向污染河道水體投加微生物促生劑(營(yíng)養(yǎng)物質(zhì))，促進(jìn)“土著”微生物的生長(zhǎng)25。（3）水生植物凈化法 水生植物凈化法是利用水生植物的自然凈化原理達(dá)到凈化污水降低污染負(fù)荷之目的。其凈化原理主要為：接觸沉淀作用、水生植物的根部對(duì)氮、磷的吸收作用、土壤的脫氮作用和- 4 -土壤中的礦物質(zhì)的吸附與離子交換作用26。5. 結(jié)論河道治理是一項(xiàng)綜合性系統(tǒng)工程，需要不同專業(yè)的協(xié)同合作。但河道治理僅僅是一項(xiàng)補(bǔ) 救措施，利用各種措施可以達(dá)到消除黑臭減少水體污染負(fù)荷，促進(jìn)河流生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)等目 的，這并不是理想的方法，預(yù)防河流污染才是最好的措施。因此要做好的源頭的保護(hù)工作， 提倡清潔生產(chǎn)工

17、藝，嚴(yán)格控制污水的排放等。同時(shí)，河道也是景觀工程，所以堤岸的保護(hù)和 建設(shè)也是一項(xiàng)很重要的工程，把河涌?jī)砂督ǔ蔀榫G色生態(tài)長(zhǎng)廊和市民的休閑地。同時(shí)加強(qiáng)各 級(jí)領(lǐng)導(dǎo)和人們環(huán)境意識(shí)，使其意識(shí)到河流污染的危害和環(huán)境保護(hù)的重要性。參考文獻(xiàn)伍燕南. 蘇州河道水污染原因及其防治對(duì)策分析J. 蘇州科技學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2006, 23(1): 6670.林濤, 謝振華. 紹興市環(huán)城河水污染現(xiàn)狀與對(duì)策研究J. 水污染防治, 2006, 5: 4446.官寶紅, 吳國華, 曾愛斌等. 京杭運(yùn)河杭州段水污染源特征與截污措施建議J. 城市給排水, 2005, 31(2): 15.錢德琳, 魯晶玲. 北京市河道存在

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