为全面贯彻党的十九大精神,认真落实《水污染防治行动计划》确定的目标任务和全国生态环境保护大会要求。近年来,各地区各部门迅速行动,坚持生态优先、绿色发展指导思想,紧密围绕打好污染防治攻坚战的总体要求,全面开展了城市黑臭水体治理工作,加快补齐城市环境基础设施短板,成效显著。
为更好地总结各地先进经验,借鉴有益做法,进一步扎实推进城市黑臭水体治理工作,加快改善城市水环境质量,满足人民群众日益增长的美好生活需要,中规院水务与工程院联合各地住房城乡建设及相关部门,展开城市黑臭水体治理案例分享。
本期针对黑臭水体整治关键技术中的断头浜及暗涵整治技术和生态修复技术进行经验介绍,选取的四个案例分别是泰州市港城花苑内河、宣南中沟黑臭水体整治项目、苏州市曹家湾黑臭水体整治项目、南京市清水塘黑臭水体整治项目、扬州市老沙河黑臭水体整治项目。
案例一
泰州市港城花苑内河、宣南中沟黑臭水体整治项目
项目简介
1. 基本情况
高港区位于长江三角洲中部,西临长江,地处嘶马弯道下游,属长江感潮河段。规划区西有长江、南官河,南有古马干河,被许庄河、宣堡港、江平线- 人民路,分割成四个相对独立的引排体系。
黑臭水体区位图
港城花苑内河全长0.2km,位于港城花苑内部,北起港城公园南侧支路,南至港城路,河口宽度约8m,汇水面积约6.56ha,河道现状为硬质护坡护底。宣南中沟全长0.9km,位于高港区,东起扬子江路,西至南官河,东段河口宽约1.5m,西段河口宽为4-5m,汇水面积约55.89ha,河道现状为硬质护坡护底。
港城花苑内河整治前 宣南中沟整治前
2. 问题分析与评估
(1)黑臭水体判定
港城花苑内河、宣南中沟水体均为轻度黑臭。
(2)污染源调查分析
港城花苑内河截污管道截流效果不佳,局部雨污分流管存在错接混接,污水通过污水管和合流管直排入河;宣南中沟两侧村庄污水收集管道设施缺乏,地块多为合流制,污水直排下河或随合流管下河。另外,两条河道内河道水面生活垃圾、腐烂植物对水体造成污染,河道底泥长久未清,港城花苑内河淤积约0.5m,宣南中沟淤积约0.5-0.8m。
(3)环境条件调查
港城花苑内河两端基本呈断头状态,通过1.5m×1.5m雨水箱涵与二井中沟连通;宣南中沟东端口岸中学处河道断头,河道西端与南官河连接处现有闸站一座,非开启时,河道呈断头状态。河道均为硬质护堤护坡,自净能力差,河道断面小,尤其是宣南中沟东端,河宽不足5m。
3. 整治理念与目标
(1)整治理念
工程采用“外源控制+内源控制+提升自净能力+综合管理”的理念,以外源减排和内源清淤为基础与前提,水质净化为阶段性手段,水动力改善技术和生态恢复为长效保障措施。
(2)整治目标
降低水的浊度,提高水体透明度,让沉水植物自然生长,恢复水体自组织功能,促进黑臭水体生态转型,恢复水体的自净能力,最终实现水生态完整性修复、保持低碳运行、河道“畅通、流动、清澈、美丽”的目标。
4.整治原则
(1)适用性
根据水体黑臭程度、形成污染的原因和整治阶段的目标,有针对性的选择适用的技术方法组合。
(2)综合性
系统考虑不同技术措施的组合,多措并举、多管齐下,实施黑臭水体整治。
(3)经济性
对拟选择的方案进行技术经济比选,确保技术的可行性和合理性。
(4)长效性
既要满足近期消除黑臭的目标,也要兼顾远期水质进一步改善和水质稳定达标。
(5)安全性
强化技术安全性评估,避免对水环境和水生态造成不利影响和二次污染。
5. 整治措施
(1)控源截污
港城花苑内河:沿河道西侧原位新建d400截污管道,污水排入接至港城路北侧预留检查井中,沿河道北侧支路敷设d400-d500截污管排向金港北路。
宣南中沟:沿河敷设截流管,河底污水管道拆除,污水管上岸;对现状临河种植进行拆除,改造为河道景观绿化;对现状3处垃圾站改造,并增设4处垃圾站。
(2)内源治理
利用水力冲挖机组,清淤至河道河底原硬质护底,淤泥采用专用泥浆车运往泰州现有垃圾焚烧发电厂处置。
(3)活水循环
在满足防汛排涝要求的同时,开启现状二井中沟与南官河闸站,引南官河水进入二井中沟后进入港城花苑内河。恢复与联丰中沟的沟通,改造现状翻水泵站,通过联丰中沟引南官河水进入宣南中沟,从而提高水体流动性和自净能力。
(4)生态修复
通过人工曝气、生物毯技术、生态浮床、水下森林等方式对水体生态进行修复。另外,港城花苑内河采取旁路治理,对水体进行强化处理;宣南中沟设置泵闸,实现河道内部水体的流动及循环。
(5)长效机制
加强日常维护及执法管理,同时建立大数据库,定期检测各检测断面、排污口数据,时时分析,时时把控。
6. 工程量及投资
港城花苑内河黑臭水体整治工程:新建De600雨水管道675m、雨水井23座,新建De400-De600污水管道470m、污水井30座,设置截流井2座,清除河道淤泥1220m3,工程总投资316万元,工程于2017年3月开工至5月底完工。
宣南中沟黑臭水体整治工程:新建污水管网1125m,设置截流井41座、污水井32座,清除河道淤泥2500m3,增设渗滤式全自动水生态装置1套、高效微气泡装置2套、喷泉3套,种植组合生态浮床64m2,工程总投资918万元,工程于2017年9月开工至11月底完工。
项目亮点
“流水不腐,户枢不蠹”,断头河一直以来都是黑臭水体整治工作中难啃的“硬骨头”,与河道水体不流动、易形成淤积等客观因素息息相关。鉴于港城花苑内河、宣南中沟基本呈断头状态,存在断头河先天水体不循环缺乏自净能力的问题,根据河道不同现状特性,按照基本技术路线并结合仿生态技术、箱涵清淤等综合措施开展河道整治工作,重点重构河道活水循环系统,恢复河道生态,减少断头河对周边环境和后期管理造成的负面影响。
1. 仿生态技术
在宣南中沟河道内增设一套渗滤式全自动水生态装置、两套高效微气泡装置和三套喷泉,种植组合生态浮床,建立模仿自然的生态净化系统,使河道具备自净功能。
高效微气泡曝气装置可使河道表层厌氧状态的松散底泥转化为较密实的好氧状态的表层底泥,减慢深层底泥中的污染物向上覆水体的扩张,同时对水体进行溶氧曝气,提高水体中的溶解氧水平,满足水体中动物和好氧微生物对水中氧的需要,维持生物群落平衡,为水体自净创造基本条件。同时,还可使水体中的有害发臭气体(如甲烷、硫化氢、氨)和可挥发的液态性有机物(如氮)等逸出水面而被去除,增强水体的水动力和循环及扰动性,实现水体污染物初步降解。
宣南中沟仿生态技术
2.箱涵清淤工程
港城花苑内河为断头河,仅通过箱涵与二井中沟连通,该箱涵高1.5m,宽1.5m,总长度约500m。通过实施港城花苑内河至二井中沟箱涵清淤工程,强化活水循环,增强水体流动性。
港城花苑内河箱涵清淤
整治成效
港城花苑内河、宣南中沟整治后感官效果良好,透明度、溶解氧、氧化还原电位和氨氮检测数据符合非黑臭分级标准,社会公众评议平均满意度达92%,黑臭水体整治效果明显。
宣南中沟整治后整治后实景
港城花苑内河整治后实景
案例二
苏州市曹家湾黑臭水体整治项目
项目简介
曹家湾河位于常熟市中心城区虞山街道甸桥村,原状河道南北向长仅300m,南起大塘河,北侧为断头浜,水体轻度黑臭。整治工程于2017年4月开工,至2017年11月全面完工,总投资700万元。
1. 黑臭成因
(1)水系沟通不畅
曹家湾河一头为断头浜,另一头仅通过直径60cm管涵与外河沟通,多处管涵内淤积严重,影响了河道的引水能力,致使水环境容量小,水体自净能力弱。
(2)周边截污不彻底
曹家湾地处城乡结合部,周边民房密布,基础设施落后,虽然前期已经建设雨污分流设施,但河道两侧居民依然存在零星生活污水混流排放现象,造成水质污染。
(3)河道淤积严重
由于局部河段周边水土流失严重,河道淤积大量泥土,过水能力减弱,河道水流不畅。周边水生植物腐烂后沉积河道内,形成内源污染,造成河道水质持续恶化,影响周边水环境。
曹家湾打通及涵改管示意图
项目亮点
打通河道,顺畅水流
一是将原300m 河道整治范围大幅扩展至1545m,其中新开河道550m、疏浚河道900m,通过疏通恢复北侧河道,打通断头浜,沟通外部水系;二是将河道段原有4处直径60cm 管涵改为4座尺寸分别为3×3.1m、4×3.3m、3×3.5m、3×3.3m的双孔箱涵,畅通河道,提升过流能力,使曹家湾河从原先的基本滞流状态变成通水换水达2.6万m3/日的活水河道。通过这些举措,使曹家湾河能够西引横娄里水,南排大塘河,大大提高了水循环能力,河道水质明显提升,达到畅流活水的效果。
整治成效
1. 水质显著提升,河道黑臭消除
整治后的曹家湾水流畅通、河水清澈,两岸绿树成行,河道水质显著提高:溶解氧从整治前的3.7mg/L 提升到8.72mg/L,氨氮从8.45mg/L 降低到0.7mg/L,透明度从45cm 提升到69cm,氧化还原电位从116.7mV 提升到426mV。
2. 河道断面扩大,防洪能力提升
整治工程恢复了原有过水断面,河道最小过水断面保证在24m2以上,有效增强曹家湾排泄片区洪涝水通道的作用;沿线防洪能力得到提高,大大缓解了片区的洪涝水外排压力。
管涵改箱涵整治前 管涵改箱涵整治后
3. 周边环境改善,百姓满意度提高
整治工程改善了片区人居环境,受到了周边百姓的广泛好评。工程助力虞山尚湖核心生态圈保护和建设,为虞山街道打造山水城融为一体的全域旅游核心区夯实了生态基础。
整治后实景
案例三
南京市清水塘黑臭水体整治项目
项目简介
1. 基本情况
清水塘西起龙蟠中路,东至内秦淮河,南起节制闸路,北至内秦淮河,区域面积约4.2公顷。清水塘位于片区的中心,水域面积约3.3公顷,呈东西向的椭圆形,明代因水清而得名,承担着区域排涝调蓄和居民亲水休闲的功能。然而近年来,清水塘的状况却与名字大相径庭。由于周边小区污水没有截流、地势低洼且不通其它河道,附近小区的生活污水都汇入清水塘,造成水体浑浊黑臭、环境脏乱,周边居民反应强烈。
清水塘区位图
2. 问题分析与评估
整治前,清水塘整体水质较差,底泥淤积较厚,随处可见泥皮上浮;水体表面有浮萍,水色碧绿,藻类泛滥比较严重;西部靠近现状雨污合流泵站处以及塘体北侧,有几处污水井,由于使用年限较长,污水管道渗漏严重,导致该区域水体泛黑,臭味难忍;在浅水区域有较多垃圾和沿岸植物的枯枝落叶堆积;小区景观侵占河道保护线,且景观较为凌乱。经过抽样检测,清水塘水体水质为劣Ⅴ类。参照河道黑臭分级标准,评价为轻度黑臭。
整治前的清水塘
项目亮点
清水塘黑臭水体整治工程总投入约1800万元,于2016年9月开工,2017年1月完成竣工验收,工程内容包括全线河道清淤治理、生态修复、控源截污、景观建设等。
在调研考察上海、杭州、苏州成功整治经验的基础上,结合清水塘自身特点,首次引进“食藻虫引导水体生态修复技术”,通过对水体进行清杂、底质优化改良、安装增氧设备、投放食藻虫、构建沉水植物系统、水生动物群落,实现水体的内源污染生态自净功能。“食藻虫引导水体生态系统构建技术”的应用,构建了“食藻虫—沉水植物—水生动物”的共生生态系统,通过虫控藻、鱼食虫等形成食物链,将水体内污染物转化为生物蛋白;恢复沉水植物,发挥沉水植物对营养物质的吸收净化与光合作用释氧功能,构建健康完善的水体生态系统,使水体具有一定自净能力,改善水质及景观效果,提升区域综合环境质量,构建“水清气净”的“生态景观”水体。
食藻虫引导水体生态修复的基本原理
名词解释
食藻虫是一种经驯化改良的可控蓝藻的低等甲壳浮游动物,是虾蟹类甲壳动物的祖先。经驯化后能以水体中的蓝绿藻、腐屑、悬浮物颗粒、有害菌类等作为主要的食物来源,其每天可吞食数十倍于自身体积的藻类,在水生态修复及生态系统管理过程中,可使水体中藻类、悬浮物颗粒等大幅度下降,迅速提高水体透明度。
如今的清水塘水清岸绿,死水变活水,形成微循环,塘水清澈见底,绿油油的水草在水底摇曳,为还清水塘原有面貌迈出了坚实的一步。
适用条件:食藻虫引导水下生态修复技术适用于城镇污染河道治理,也适用于城市景观水净化、饮用水源地水质净化、中水深度净化、农村分散式生活污水处理等。应用于城镇污染河道治理时,适用于流速较慢(流速<0.3m/s)的浅水河道(水深0.4~5m)的水质净化和生态修复。当河湖水位较浅时,夏季水温较高,不利于沉水植物的生长;当水位较深时,由于阳光很难穿透水体,导致沉水植物无法进行正常的光合作用。同时,由于生态系统的稳定性受到污水入河/ 湖量影响,系统每天可承受的入河污水量为项目水体蓄水量的5%-10%;对补水量有一定限制,具体根据补水水质而定,劣五类水源的日补水量不超过总水量的10%。另外,系统可承受的水体盐度不超过5‰。
整治成效
1. 整治效果
(1)水体感官效果
通过整治,清水塘河水黑臭现象得到消除,两岸的生态景观明显提升,水清气爽,散发自然气息。工程竣工验收时沉水植物覆盖率高,水生植物保持四季常绿,水面布置宫廷睡莲,除暴雨期外,水体全年清澈透亮。
(2)水体生态景观效果
通过实施生态修复,构建多级食物网,完善水体生态食物链,维持生态平衡。浮游动物、微生物、底栖动物、鱼类等群落结构健康合理,内部形成完善的生态结构。形成长效自净功能,能有效抵御大气沉降和地表径流等带来的外源污染,长久保持健康的生态系统和良好的水质。
(3)水质指标
工程施工结束后1-5个月内(暴雨期除外),水体透明度≥0.8m;水质主要富营养化指标达到并保持国家《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)Ⅴ类水质标准;6-12个月内(在截污工程完成后,暴雨期除外),水体透明度≥1.2m,水质主要富营养化指标达到Ⅳ类水质标准。
(4)社会公众评议
该项目实施完成后,采用问卷调查的方式进行了多次公众评议调查。根据调查结果,公众评议对黑臭水体整治效果答复“满意”及以上的人数占被调查人数的98.1%。根据相关标准,清水塘整治达到初见成效。
2. 效益分析
(1)社会效益
本工程属于政府投资的城市基础设施建设,属于公益性项目。项目对于消除环境污染、恢复自然生态环境、保护和挖掘历史文化遗产、整合城北地区旅游资源、改善市民生活环境、促进投资和经济发展、提升城市综合竞争力具有极大的促进作用。
(2)经济效益
一是改善了秦淮河流域(特别是清水塘片区)水环境,提升了周边居民的生活环境质量。二是区域综合环境质量的改善使得周围氛围焕然一新,吸引更多的发展商与居民,从而带动区域经济发展。三是环境改善带来的河道两岸商业居住用地增值而增收的土地出让金,沿线周边土地市场运营带来的收入增加。
(3)生态环境效益
项目周边主要为居民住宅区,整治工程的完成,可大幅削减区域内排入的CODCr、BOD5、SS、NH3-N、TP总量,营造清新怡人的生活环境,并可以改善局部区域气候、净化环境、调节环境湿度、减少蚊虫等,造福百姓,有利于增进市民身体健康,形成“排水畅通、水清岸绿、景观和谐、人水相亲”的城市水环境。
整治后实景
案例四
扬州市老沙河黑臭水体整治项目
项目简介
1. 基本情况
老沙河位于扬州市广陵区,是古运河东部沙施河水系中一条重要的东西向河道,与古运河、京杭大运河相通,全长约600m,总面积约为9000m2。河道水源为曲江公园引入的大运河水及雨水地表径流,整个水系相互沟通。整治前,老沙河局部有污水入河现象,水中枯枝落叶较多,底泥污染富营养化严重,水体呈现浑浊并略显暗绿色;岸坡及河底垃圾较多,水体透明度较低;水中无沉水植物,水面景观植物匮乏,水生动物较少,生态系统脆弱;河水时常散发难闻的臭味,总体上感官质态较差。
老沙河区位图
2. 污染源调查分析
(1)外源污染
全线共有5个排口,其中:雨水管道排口4个,存在生活污水混入雨水管下河现象;污废水直排口1个。面源雨水地表径流携带污染物进入水体。大量生活垃圾入河。
(2)内源污染
水底淤泥(含枯枝落叶、生物残体、腐屑,外源污染沉淀物等),不断释放有机物、氮、磷等物质,造成水体富营养化。
老沙河整治前
3. 工程概况
老沙河黑臭水体综合整治项目由广陵区建设局负责实施,工程考虑汛期等因素,按照“一次规划分步实施”的原则,分别在汛期前后进行岸上(2017年3月31日—7月31日)和河内工程施工(2017年10月9日—11月22日),总工期为168天(其中水生态施工工期为45天),工程内容主要包括岸上控源截污、景观绿化和河内清淤疏浚、生态治理(治理前的水质和底泥检测、沉水植物和挺水植物的选择、筑坝排水、底质改良、水生植物种植、适用微生物投放、本土驯化大型溞投放、逐步放水、后续水质跟踪)等,项目总投资650万元(其中水生态治理约118万元)。
项目亮点
在确保消除河道黑臭的基础上,明显改善水体透明度,初步展现水下森林景观;持续提升水体自净能力,恢复河道绿色生态系统;水质保持在《地表水环境质量标准》Ⅴ类水质标准以上,主要指标达到Ⅳ类水质标准。
1. 引入生态治理,推动河道生态系统恢复
在完成老沙河控源截污、清淤疏浚、景观提升的基础上,投入118万元引进采用自然界生物改良、生物操纵、食物链重建修复等综合集成技术,对老沙河实施生态治理,促进河道生态系统的构建。
生物隔膜施工 底质改良施工
沉水植物栽植 曝气造流系统
水生植物栽植应用是老沙河水体生态修复项目的核心工程,主要内容如下:
(1)植物种类及搭配
根据水质净化和河道景观需求,综合考虑沉水植物、浮水植物及挺水植物组成水生植物修复体系。沉水植物在水生态修复尤其在提高水体透明度和景观营造方面日益受到人们的重视,本项目选择苦草为沉水植物,综合考虑了其对当地气候和河湖水体适应性、净水功能和冷暖季搭配效等因素。浮水植物主要选用睡莲,属多年生水生草本花卉,花色艳丽,花姿楚楚动人;睡莲喜强光,大肥,高温,对土壤的要求不高;耐寒睡莲在池塘深泥中-20℃低温不致冻死,能够适应长江中下游气候。挺水植物本项目主要选用鸢尾、再力花、梭鱼草3种,这类植物在空气中的部分具有陆生植物的特征,生长在水中的部分(根或地下茎)具有水生植物的特征,比较适合扬州本地气候,且观赏性较好。
(2)栽植方法
沉水植物栽植方法
根据不同品种采用不同方法进行种植,主要方法有人工栽种、抛种和播种。本项目采用人工栽种法,具体如下:
针对老沙河上游曲江公园未抽水段采用人工叉子种植法,即作业人员用一端带叉的竹竿或木杆作为工具,作业时,乘船用叉叉住植株的茎部,叉入底泥中。此法适宜于丛生的沉水植物、单生的多株种植,如将苦草5-6株捆绑后种植。适用范围:软底泥在10cm以上,水深达到0.5-2.0m甚至更深的水域。
对于老沙河本体围堰排水施工段主要采用人工直接栽种法,即水深在0.5m以内,施工人员直接插苗种植(类似水稻插秧),超过0.5m需要局部借助工具。
若需要种植后尽快见效,可将沉水植物先栽种在营养钵中,培养稍高些的植株后再进行种植。
浮水植物栽植方法
根据对水中无机污染物净化需求,同时考虑水景观提升改造,本项目在水面岸边和水面中心间隔种植睡莲等浮水植物。栽植方法同沉水植物,栽插入土时需注意微露顶芽;初栽时水位宜浅,栽植水层在30cm,以后可逐步加深水位。大型的睡莲可耐60-80cm 的深水,中型睡莲水深要控制在20-40cm。
挺水植物栽植方法
基本同上,先把底泥挖开,然后将挺水植物放入泥坑中,再用土稳住即可。
(3)后期维护管养措施
根据水生植物成活情况,及时实施补种,确保河湖中植物的分布面积。种植完成后及种植后一个月后,每1000m2均匀选定2个检测点,每个检测点1m2低于设计要求或成活率低于30%,应及时进行补种,确保种植密度满足设计要求。
种植过程中或种植后发现种植区域水面有种苗漂浮,应检查底质状况是否改变,如底质较硬,则应由技术人员研究种植方法重新种植种苗。
一个月后,即由专业养护单位(本项目水生态施工单位)进行水体管护,包括水面保洁和水生植物管护。初期每周进行水质检测,形成检测数据变化趋势图;半年后每半月进行水质检测,形成水质指标的曲线图。
2. 创新合作模式,构建长效管护新机制
为保证整治效果和后期维护质量,老沙河采用“建管合一”模式,生态治理与后期管护由同一家专业企业整体打包负责,避免出现扯皮、责任难追究问题。工程款采取“按效付费”方式,即以整治后的河道水质效果作为拨付工程款的主要依据,当水质稳定达到Ⅴ类水后付50%工程款;当水质提升至Ⅳ类并维持半年以上,再付50%工程款。维护费用第一年免费,从第二年开始,经考核达标后由建设单位按5元/m2标准拨付。
整治成效
1. 整治效果
老沙河在2017年上半年控源截污、清淤疏浚、河道景观整治完成后,已消除河道黑臭现象。生态治理工程完工后,据2017年12月20日水质检测数据显示,老沙河水体透明度在1m左右,氨氮指标为0.72mg/L,TP为0.09mg/L,高锰酸盐指数为3.16,水质清澈,感官良好,周边群众满意度较高。
2. 效益分析
项目建设过程中统筹考虑治理措施,创新建管机制,在项目全寿命周期中建设维护管理成本得到有效控制。与此同时,随着老沙河综合治理项目的实施,河道两岸以及上游曲江公园景观效果得到进一步提升,城市水生态得到进一步改善,为市民提供了高品质的滨水休闲娱乐空间,社会效益十分明显。
整治后实景
供稿单位:江苏省住建厅、泰州市住建局、苏州市水务局
南京市水务局、扬州市建设局
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