城市河道污染成因及综合治理方案研究

城市河道污染成因及综合治理方案研究万清华1，洪舜21 河海大学环境科学与工程学院，南京（210098）2 南京禄口空港投资发展有限公司，南京（211113）E- mail: wanhua1583@摘要：随着经济的发展，大量含有营养物质的生活污水和工业废水排入河道，污染了河道水环境，破坏了河道生态系统。

本文探讨了城市河道污染的成因，提出了相应的河道治理思路，分析总结了国内外常用的河道治理方案。

关键词：城市河道，污染成因，河道修复1. 引言随着社会经济的快速发展，城市人口数量急剧增长，经济活动日趋频繁，这对城市水环境带来一系列毁灭性的打击，“水清流畅、岸绿景美”的风景不再，取而代之的是又黑又臭的河水。

这严重影响到人民的日常生活，破坏了城市所特有的水文化[1][2][3][4][5][6]。

目前，全国669个城市中，已有400多个城市常年供水不足，其中110多个城市严重缺水，有7亿人得不到安全的饮用水，受污染的水体逐年增加，全国 90％的城市水域遭到了前所未有的严重污染，50％的城镇水源不符合饮用水标准，40％的水源已经无法饮用[7][8]。

2. 城市河流污染的原因城市河道遭到污染，究其原因，主要有以下几个方面：2.1 污染物的大量排放2.1.1 生活污水和工业废水的大量排放由于城市人口的增长和经济的发展，城市用水量大幅增加，随之带来了生活污水和工业废水的大量排放[1][2]。

工业企业基本上都自建有污水处理设施，大部分工业污水都能集中处理后再排入河道，但仍有部分工业企业将污水直接排入河道。

由于工业企业的产生的污水量大，且集中排放，会瞬时对河道生态环境造成不可挽回的破坏。

生活污水主要通过市政污水管道收集，对于市政管网建设完善，基本实现雨污分流的地区，可以有效的阻止生活污水直接流入城市河道。

但对于我国绝大部分城市，市政管网的雨污分流建设并不完善，城市污水处理率不到50%[10] [11]。

大量的生活污水通过合流制管网直接排入河道。

生活污水中营养物质含量高，容易会造成河道的富营养化。

2.1.2 生活垃圾的随意倾倒城市河道流经很多居民区和工业区，由于一些沿河居民和单位，以及进城船只缺乏水环境保护意识，随意向河道倾倒生活垃圾、建筑垃圾等，长期沉积很容易造成河道淤积，水质恶化。

2.1.3 雨水冲刷带来的城市垃圾大气降水可通过吸收和吸附作用净化空气，然而这一功能却将部分大气污染转为水污染。

据测试，1mm/h强度的降水持续15min，大气中10μm的尘粒可有28％被除去[9]，它们部分地随降水落入河道污染水体。

同时，雨水对城市固体垃圾的冲淋，将大量的污染物质带入河道。

2.1.4 上游来水的污染水环境系统是一个开放性系统，其质量不仅受区域内环境因素控制，而且受区域外环境因素作用，尤其是上游来水状况的影响。

2.2 河道自净能力的降低河道自净能力主要取决于河流的流量、流速等水动力条件和河流生物的适度生长等因素[1]。

2.2.1 水动力条件恶化河道每年的自然淤积加上人为的垃圾倾倒，使得河底淤积填高，河床比降减小，流速减缓，加之河道的人为填塞，水脉切断，一些河床淤积变浅，水面漂浮物与河底淤泥几乎连成一体，致使河道不畅，自净能力降低。

2.2.2 河道水生生态系统破坏由于河水污染，城市河道中大量水生生物（如鱼、虾、水草等）无法生存，河道生态平衡遭到破坏，水体自净能力下降，造成水环境质量系统的恶性循环。

3. 城市河道综合治理的思路城市河道污染治理应以“系统整合、标本兼治、注重生态，以人为本”为原则；以治理污染为重点。

其基本思路由“截污、疏浚、治岸、修复、管理”字来概括。

截污，是河道整治的前提，包括点源污染治理和非点源污染治理。

疏浚，应定时清理河道底泥，疏通水系，改善河道水动力条件，增加河道的水环境容量，加大河道的自净能力。

在控制外源之后，影响河流水质的重要因素就是底泥对河流的二次污染。

底泥中的有机物在细菌作用下易发生好氧和厌氧性分解，不仅使水中溶解氧水平降低，而且产生二氧化碳、甲烷、硫化氢等气体，使水体变黑发臭。

治岸，建设生态护岸和河岸景观带，构建河岸生态系统，充分保证河岸与河流水体之间的水体交换和河道生态系统调节功能。

修复，通过物理、化学和生物手段，改善城市河道水质，修复河道生态系统。

管理，加强管理，逐步减少人为因素对河道水环境的直接破坏，同时，完善滨河活动与休闲设施，实现城市生活向滨水空间的回归。

4. 城市河道治理措施4.1 常用点源控制措施（1）源控制措施源头控制措施旨在减少污染源的产生，包括推广节水器具的使用，对新建小区推行中水回用技术，减少污水量的产生。

对工业企业加强尾水达标排放管理，要求每个工业企业都应该配备相应的污水处理设备。

（2）输移控制措施输移控制主要制市政管网建设，应与源控制措施和汇控制措施相结合。

我国许多城市的排水体制以合流制为主，合流制管道直排的情况比较多[12][13]。

分流制排水体制优于合流制，分流制可以使雨、污分流。

进行雨污分流制管网改造，提高污水收集率，对难以接入市政污水管网的小区，建设地埋式污水处理装置就地处理，以减少直接排入河道的生活污水量。

(3)汇控制措施加强污水处理厂的建设力度，加大城市污水的集中处理率，对于改善城市水环境及区域水环境质量，具有十分重要的作用。

4.2 常用非点源控制措施目前，对城市非点源源的控制措施包括如下方法：（1）生态护坡暴雨径流形成后，在移动过程中携带着土壤和堤岸上的污染物、沉积物，沿岸坡一泻而下或以地表漫流的形式，毫无阻挡地进入受纳水体。

通过生态护岸技术构建生态护坡[14][15]，可以降低暴雨径流对河道水体的污染冲击。

（2）初期雨水截留系统初期雨水截留系统是城市面源治理的末端治理方式之一。

它通过在雨水排水系统中入河口附近建造初期雨水截留池，将初期降雨径流产生的污染物收集起来[16]，输送至污水处理厂或生态处理装置中进行处理，从而实现城市面源污染的截污和控制。

（3）生态集雨沟生态集雨沟是城市面源污染分散控制的手段之一，它由具有高渗透性的生态混凝土制成，孔隙率可达18-35%[17]。

利用生态集雨沟能有效地增加降雨径流的入渗量，降低水流的流动速度，延长管渠中雨水的流动时间，减小径流的峰值流量，同时在径流收集过程中就地截留部分面源污染物，减轻后续处理系统的负荷，削减入河的面源污染负荷。

（4）建设下凹绿地发挥绿地截留降雨径流污染物的能力，将传统的绿地改造成下凹式绿地，内部采用人工土构建快速渗滤系统，充分发挥植被和土壤对城市降雨径流污染物的截留作用。

（5）缓冲带结合城市河流现有的岸坡条件，在对地势、高程进行勘测后，选取适当位置，利用植物或是植物与土木工程相结合，设置不同形式的水陆缓冲带，实现对径流的有效控制。

（6）透水铺装河流两侧入流量，承担荷载较小的人行道和滨河路路面，可以采用在路基土上面铺设透水垫层、透水表层砖的方式进行渗透铺装，以减少径流量。

对于车流量大的滨河路，可适当降低路两侧的地面标高，在路两侧修建部分小型引水沟渠，对路面上的驭手由中间或两侧分流，使地表径流流入距离最近的下凹式绿地。

（7）植被浅沟植被浅沟是指在地表沟渠中种有植被的一种工程性措施，一般通过重力流收集处理径流雨水。

当雨水流经浅沟时，在沉淀、过滤、渗透、吸收及生物降解等共同作用下，径流中的污染物被去除，达到雨水径流的收集利用和径流污染控制的目的。

4.3 河岸治理目前，我国的大多数城市段河流的自我净化及自我恢复能力已严重下降、河流水体污染严重[1][2][3][4][5][6]。

我国河道护岸工程仍然只是考虑河道的安全性问题，而没有考虑工程建筑对河流环境和生态系统的影响。

既不利于提高水体的自净能力，也不能满足亲水理念的景观河道，实现人与自然和谐共处。

河道的设计理念应在确保河岸工程具有抗洪、防侵蚀前提下，采用生态系统自我修复能力和人工辅助相结合的技术手段，恢复河岸生态系统合理的内部结构、高效的系统功能和协调的内在关系。

4.4 河道修复措施4.4.1 物理修复技术（1）疏浚河床，清除底泥。

河道底泥中的有机物在细菌作用下易发生好氧和厌氧性分解，不仅使水中溶解氧水平降低，而且产生二氧化碳、甲烷、硫化氢等气体，使水体变黑发臭。

苏州河综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减，但河流水质并未出现预期的改善，原因就是表层底泥中的污染物质向水中释放形成的二次污染[18][19]。

疏浚底泥是一种被认为整治河流最常用的方法，快速有效。

河流底泥由污染物含量较低的灰黑色浅层混合层，污染物含量较高的黑色中层富集层和自然沉积的灰黄色深层黄泥层三段构成。

疏浚应该清除黑色富集层，以彻底消除其影响。

（2）增氧曝气。

河流水体曝气复氧[20]是指向河流中进行人工复氧，可以是空气，也可以是纯氧。

包括移动式充氧、固定式充氧及管道式充氧３种。

对河湖水的人工增氧虽可促进有机质矿化，降低水中COD的浓度，但无法迁移、转化、输出其分解后的产物，又促使浮游藻类生长繁殖，导致水体中有机质浓度反弹。

物理方法疏挖底泥、机械除藻、增氧曝气、引水冲淤等，但往往治标难治本，而且工程费用较大。

4.4.2 化学修复技术化学治理方法[21]主要是采用各种化学药剂，如加入化学药剂杀藻、加入铁盐促进磷的沉淀、加入石灰脱氮等。

常用化学除藻剂主要有易溶性的铜化合物，或者鳌合铜类物质，这些化合物对鱼类、水草等生物会产生危害甚至导致死亡，具有致癌作用，而且还可产生不可预测的不良后遗症。

用化学药剂或絮凝剂，杀灭浮游藻类，并絮凝沉淀，虽可一时降低水中浮游藻类密度，提高水体透明度，但残存水体中的藻类残骸未移出，加速了淤积与分解矿化，又形成无机营养盐促进水体中浮游藻类繁殖。

化学治理方法虽可使水质暂时得到改善，但是易造成二次污染。

4.4.3 生态-生物技术生态-生物技术是国内外近年来发展很快的一种新技术，它是利用培育的植物或培养、接种的微生物的生命活动，对水中污染物进行转移、转化及降解作用，从而使水体得到净化的技术，具有处理效果好、工程造价相对较低、不需耗能或低耗能、运行成本低廉等优点。

生态-生物方法主要包括河道曝气复氧、生物膜法、生物修复法、水生植物净化法等。

（1）生物膜技术生物膜技术是指使微生物群体附着于某些载体的表面上呈膜状，通过与污水接触，生物膜上的微生物摄取污水中的有机物作为营养吸收并加以同化，从而使污水得到净化。

当前，国外常用于净化河流的生物膜技术主要有砾间接触氧化法、排水沟(渠)的接触氧化法、生物活性炭填充柱净化法、薄层流法和伏流净化法[22][23]。

（2）生物修复技术生物修复技术是指利用微生物及其他生物，将水体或土壤中的有毒有害污染物质现场降解为 CO2和H2O，或转化为无毒无害物质的工程技术[24]。

用于污染水体治理的生物修复技术主要有两类：一类是直接向污染河道水体投加经过培养筛选的一种或多种微生物菌种；另一类是向污染河道水体投加微生物促生剂(营养物质)，促进“土著”微生物的生长[25]。