用于城市内部河渠污染综合治理的方法与流程

本发明涉及水环境保护和水生态修复技术领域，具体涉及一种用于城市内部河渠污染综合治理的方法。

背景技术：

我国环境污染问题目前依旧十分严重，水环境问题与人民的生活息息相关：水质持续恶化影响着取水用水安全问题；河渠水量与水位的变化影响着城市内涝渍水的发生频率；河渠岸线生态景观的缺失极大影响着附近居民的生活品质。因此，提升城市内部河渠水质、改善河渠环境状况是当前众多高速发展的大中型城市需要面对的矛盾和亟待解决的问题。然而，现有的河渠水污染治理方法大多采用较为单一的工程技术措施对水环境进行整治，导致治理结果很难达到水质长期稳定达标的效果。下述单一方法均存在缺陷：

河渠治理方法中的底泥清淤工程，可有效削减河渠底泥释放的总氮、总磷以及重金属等污染物。完成底泥清淤工程后，河渠底泥的污染层以及一部分过渡层都能够有效移除，此时内源污染物的释放可得到有效控制，同时新裸露出来的表层土壤对沉降的污染物具有一定的吸附作用，可进一步降低部分污染物的浓度。但是，当表层土壤逐渐达到吸附饱和后，会再次出现底泥释放污染物的现象，导致水质再度恶化。

生态净化工程通过在水体中种植水生植物以及投放水生动物的方法，以达到逐步改善水环境和修复水生态系统的目的。然而，在水质尚未明显改善的水体中，水生动植物的成活率很难得到根本保证。已经成活的水生植物如果没有得到定期收割，其生长吸收的氮磷等污染物又会因为植物的衰亡和腐败而再次释放到水体中，无法从根本上达到去除污染物的效果。

末端截污工程通过在污水汇入城市河渠末端铺设的截污管道，可有效控制污染物进入要保护的水体中。然而，已经进入到水体中的污染物自然降解的效率通常较为微弱，通过污染物自然衰减来达到水质提标的目的需要很长的时间。同时，完成末端截污工程后，依旧很难保证面源污染物得到高效的去除。

生态补水工程采用优质水源置换被污染的水体，本质上属于污染物的转移，影响下游收纳水体的水质。同时，被置换后的清水如果在没有完成系统控污截污的情况下依旧很难维持较好的水质。驳岸改造工程可有效改善城市内部河渠两岸的景观效果，对污染物的去除以及水质的改善作用效果甚微。

因此，有必要探寻一种复合式的城市内部河渠污染综合治理的新方法。

技术实现要素：

本发明针对目前城市内部河渠水质普遍较差与居民对优良水环境需求间的矛盾，提供了一种用于城市内部河渠污染综合治理的方法，该方法以水质监测和污染物来源解析为基础，根据水体的典型污染物(通常情况下为超标倍数最高的几项污染物)及相应的污染来源，开展工程技术措施的科学搭配(包括措施的先后顺序及实施强度)，以保证多措施间的效果能实现优势互补。该系统方法的实施可有效消除水体黑臭，典型污染物得到明显削减，原位水生态系统得到初步修复，水体部分功能得到恢复，水质从劣v类提升至v类及以上。

为实现上述目的，本发明所设计一种用于城市内部河渠污染综合治理的方法，包括以下步骤：

1)水质监测和污染源来源解析：

a.通过对城市内部河渠进行水质监测，掌握污染物特征及超标倍数情况；

b.通过对城市内部河渠内底泥进行监测分析，掌握不同深度的底泥污染情况；

c.分析河渠内导致水质变差的主要污染物来源，并完成主要污染物来源解析；

2)控污截流工程：

对现有管网的雨污管道混错接排查与纠错，并在现有的管网基础上进行完善，提升管网污水收集效率，并在末端完成污水的截流以保证入河污染物最大程度上的削减；

3)海绵城市改造工程：

进行海绵城市改造工程，从降雨形成径流污染的源头着手完成面源污染物的削减；

4)设置初期雨水处理站并对初期雨水进行处理：

利用初期雨水处理站对源头削减之后剩余初期雨水进行收集，对初期雨水中的污染物进行有效控制，进一步削减入河污染物的量；

5)底泥清淤工程：

对底泥的污染层进行去除，使底泥中的总氮、总磷和重金属在内的内源污染物接近该地区土壤的背景值，以达到对包括总氮、总磷和重金属在内的内源污染物有效去除的目的；

6)生态修复工程：

向水质初步改善后的水体中种植水生植物和投养水生动物，加速河渠水生态系统的构建；其中，水质初步改善是指水体的黑臭特征基本消失，水质基本达到地表水v类要求，满足水生动植物的生长需求；

7)清水工程：

将优质水源或步骤4)初期雨水处理站的尾水引入河渠上游，进行生态补水；

8)护岸整治工程：

对河渠两岸的护坡和景观进行统筹设计和建设，增设供居民休闲的廊道；

进一步地，所述步骤1)第(a)小步中，水质监测分为旱季水质监测和雨季水质监测，所述雨季水质监测又分为初雨、雨中和雨后水质监测；

第(b)小步中，河渠内底泥监测分析包括底泥的厚度测量和底泥的成分分析。

再进一步地，所述步骤2)中，在现有管网完善过程中，在汇水区内建立雨污分流系统。

再进一步地，所述步骤3)中，海绵城市改造工程包括雨水花园、下沉式绿地、植草沟、透水路面改造以及树穴改造等；需结合汇水区内的实际情况，选择多种形式搭配建设。

再进一步地，所述步骤4)中，初期雨水处理站设置在城市内部河渠的下游位置，且初期雨水处理站依次包括格栅井、初雨调蓄池、旋流沉砂池、加砂高速沉淀池、精密过滤池和清水池，所述初雨调蓄池、旋流沉砂池和加砂高速沉淀池均与储泥池连接，所述清水池上设置有排河管和补水管，所述补水管上设置有提升泵，所述补水管另一端连接着河渠上游管道。

再进一步地，所述初期雨水处理站处理雨水方法(初期雨水造成的面源污染具有突发性和间歇性，因此本方法对初期雨水处理的工艺确定为物化处理工艺)，包括以下步骤：

初雨首先进入格栅井，对粗大的漂浮物和悬浮物进行筛除，累积的浮渣由人工定期清除；之后进入调蓄池，达到稳定和错峰的作用；然后进入一级强化处理工艺，初雨先后流经旋转沉砂池和加砂高速沉淀池，最后经过精密过滤后进入清水池，当清水池的尾水达到一级b标准(《城镇污水处理厂污染物排放标准》(gb18918-2002)中的一级b标准)时，一部分尾水通过提升泵回流至河渠上游管道的起端作为生态补水，剩余部分排入河渠。

再进一步地，所述步骤5)中，河渠底泥清淤工程基于底泥测量结果，仅去除底泥的污染层，保留过渡层和正常层。

再进一步地，所述步骤6)中，生态修复工程所选用的水生植物和水生动物为本地植物和本地生物，且水生植物满足以下要求：

①便于种植、生命力强且成活率高，

②有较好的抗旱抗涝能力，

③对水体中的污染物有较好的吸收作用，

④便于收割，方便把已经吸收的污染物带出水体，

⑤具有一定的景观效果。

再进一步地，所述步骤8)中，护岸整治工程包含部分河渠水体复氧结构：河渠中间隔设置曝气喷泉，部分流速慢易淤积的河段设置近岸曝气管段。

本发明的有益效果：

本发明的方法中各工程技术措施的选择和搭配是基于水质监测结果及污染物来源解析结果来确定的，因此可更大程度上保证各项措施的逻辑合理性，实现多措施优势互补的效果，极大改善原有的水污染治理方案工程技术单一，或多工程技术逻辑互补性差的的现状。在城市内部河渠污染整治工程措施实施之前，先对河渠水体进行水质监测和底泥分析，在完成污染物来源解析的基础上，提出有针对性的工程措施，避免措施效果重叠导致投资费用有效利用率低。选用物化处理工艺设置初雨处理站，可实现面源污染物的有效削减，而非污染物的稀释或转移。科学的底泥清淤工程可保留河渠原有的水生态系统，能有效抵制外来物种的入侵。生态修复工程可保证污染治理和水质提升后，河渠水质长期稳定达标，水生态系统的构建可增强水体抗冲击负荷的能力，同时水生植物的定期收割可定向带走水体中的污染物。

综上所述，本发明不仅逻辑合理而且科学有效。该系统方法既能实现沿岸污染物进行有效削减，又能提升河渠水体水质，同时能保证水质长期有效稳定达标。

附图说明

图1为本发明系统方法的工艺流程图；

图2是初雨处理工艺流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细描述，以便本领域技术人员理解。

针对武汉市某河渠进行综合整理，该河渠位于武汉市主城区内，河渠全长1500米，渠道平均宽度为10米。本河渠汇流区域内建设用地性质主要以教育科研用地和居住用地为主(65％)，包含部分一类工业用地(12％)，绿化、山体占比13.4％。本河渠汇流区域内人口较为密集，且流动性大。综合治理之前，河渠两岸护坡年久失修，较为破败，两岸硬质坡面高，缺乏滨水休闲空间，景观人文效果差。根据《城市黑臭水体整治工作指南》中城市黑臭水体分级与判定标准，该河渠为重度黑臭水体，严重影响周边的人居生活；利用如图1～2所示的用于城市内部河渠污染综合治理的方法进行治理，包括以下步骤：

1)水质监测和污染源来源解析：

a.通过对城市内部河渠进行水质监测，掌握污染物特征及超标倍数情况；其中，水质监测分为旱季水质监测和雨季水质监测，所述雨季水质监测又分为初雨、雨中和雨后水质监测；

b.通过对城市内部河渠内底泥进行监测分析，掌握不同深度的底泥污染情况；其中，河渠内底泥监测分析包括底泥的厚度测量和底泥的成分分析；

c.分析河渠内导致水质变差的主要污染物来源，并完成主要污染物来源解析；

经上述监测和分析得知：该河渠中水总氮、总磷和氨氮浓度严重超标，属于劣v类水体，其中氨氮浓度为14.3mg/l，已经超过轻度黑臭标准；沿岸排污口的水质监测显示，氨氮高达27.2mg/l，是造成河渠水质超标的重要因素；通过对污染源进行调查发现，主要入河污染物来自河渠沿岸的学生食堂、宿舍以及居民区溢流出的生活污水；雨季地表径流产生的面源污染物贡献率较大；河渠内部底泥污染严重，同样释放大量污染物；

2)控污截流工程：

对现有管网的雨污管道混错接排查与纠错，并在现有的管网基础上进行完善并在汇水区内进行建立雨污分流系统，提升管网污水收集效率，并在末端完成污水的截流以保证入河污染物最大程度上的削减；

3)海绵城市改造工程：

进行海绵城市改造工程，从降雨形成径流污染的源头着手完成面源污染物的削减；海绵城市改造工程包括雨水花园、下沉式绿地、植草沟、透水路面改造以及树穴改造等；需结合汇水区内的实际情况，选择多种形式搭配建设；

4)设置初期雨水处理站并对初期雨水进行处理：

利用初期雨水处理站对源头削减之后剩余初期雨水进行收集，对初期雨水中的污染物进行有效控制，进一步削减入河污染物的量；其中，初期雨水处理站设置在城市内部河渠的下游位置，且初期雨水处理站依次包括格栅井、初雨调蓄池、旋流沉砂池、加砂高速沉淀池、精密过滤池和清水池，所述初雨调蓄池、旋流沉砂池和加砂高速沉淀池均与储泥池连接，所述清水池上设置有排河管和补水管，所述补水管上设置有提升泵，所述补水管另一端连接着河渠上游管道，所述初期雨水处理站处理雨水方法(初期雨水造成的面源污染具有突发性和间歇性，因此本方法对初期雨水处理的工艺确定为物化处理工艺)，包括以下步骤：

初雨首先进入格栅井，对粗大的漂浮物和悬浮物进行筛除，累积的浮渣由人工定期清除；之后进入调蓄池，达到稳定和错峰的作用；然后进入一级强化处理工艺，初雨先后流经旋转沉砂池和加砂高速沉淀池，最后经过精密过滤后进入清水池，当清水池的尾水达到一级b标准(《城镇污水处理厂污染物排放标准》(gb18918-2002)中的一级b标准)时，一部分尾水通过提升泵回流至河渠上游管道的起端作为生态补水，剩余部分排入河渠；

5)底泥清淤工程：

对底泥的污染层(河渠底泥清淤工程基于底泥测量结果，仅去除底泥的污染层，保留过渡层和正常层)进行去除，使底泥中的总氮、总磷和重金属在内的内源污染物接近该地区土壤的背景值，以达到对包括总氮、总磷和重金属在内的内源污染物有效去除的目的；

6)生态修复工程：

向水质初步改善后的水体中种植水生植物和投养水生动物，加速河渠水生态系统的构建；其中，生态修复工程所选用的水生植物和水生动物为本地植物和本地生物，且水生植物满足以下要求：

①便于种植、生命力强且成活率高，

②有较好的抗旱抗涝能力，

③对水体中的污染物有较好的吸收作用，

④便于收割，方便把已经吸收的污染物带出水体，

⑤具有一定的景观效果。

7)清水工程：

将优质水源或步骤4)初期雨水处理站的尾水引入河渠上游，进行生态补水；

8)护岸整治工程：

对河渠两岸的护坡和景观进行统筹设计和建设，增设供居民休闲的廊道；其中，护岸整治工程包含部分河渠水体复氧结构：河渠中间隔设置曝气喷泉，部分流速慢易淤积的河段设置近岸曝气管段

根据本实施例河渠的实际污染程度，本发明系统方法的综合治理周期约为9-12个月，后期生态工程分步分时期补给周期为2-3年。通过前期综合整治后，本实施例河渠黑臭迹象彻底消失，水体色度和浊度明显下降，透明度显著提高。水质得到有效提升，从原来长期劣v类水质提升至v类水平，部分指标甚至可满足iv类水质要求。水生态和水环境得到明显改善，水体生物多样性得到明显提升，多种鱼虾逐渐重现，原有的水生态系统得到逐步恢复。河渠两岸景观得到美化，供学生晨读以及居民晚间散步，恢复河渠沿岸休闲和栖嬉的功能。

其它未详细说明的部分均为现有技术。尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。