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城市河道污染成因及综合治理方案研究

万清华 ，洪舜

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: [email protected]

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

[1][2][3][4][5][6]

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

。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

2.1 污染物的大量排放

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。

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。

[1][2]

城市河道遭到污染，究其原因，主要有以下几个方面：

2.1.1 生活污水和工业废水的大量排放

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

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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。

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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，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。

[16]

（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

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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

[25]

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

。

（3）水生植物净化法 水生植物净化法是利用水生植物的自然净化原理达到净化污水降低污染负荷之目的。其

净化原理主要为：接触沉淀作用、水生植物的根部对氮、磷的吸收作用、土壤的脱氮作用和

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[26]

土壤中的矿物质的吸附与离子交换作用。

5. 结论

河道治理是一项综合性系统工程，需要不同专业的协同合作。但河道治理仅仅是一项补 救措施，利用各种措施可以达到消除黑臭减少水体污染负荷，促进河流生态系统的恢复等目 的，这并不是理想的方法，预防河流污染才是最好的措施。因此要做好的源头的保护工作， 提倡清洁生产工艺，严格控制污水的排放等。同时，河道也是景观工程，所以堤岸的保护和 建设也是一项很重要的工程，把河涌两岸建成为绿色生态长廊和市民的休闲地。同时加强各 级领导和人们环境意识，使其意识到河流污染的危害和环境保护的重要性。

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