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2

1 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