天津市中心城区二级河道水环境管理中存在的问题及治理措施分析

2021-01-06冯霁洲

海河水利 2021年5期

冯霁洲

（天津市排水管理事务中心，天津 300202）

1 天津市中心城区二级河道概况

天津市中心城区共有包括津河、月牙河在内的15 条二级河道。河道按照水源类型划分为两类，一类河道以污水处理厂处理尾水作为补充水源，包括北塘排水河、陈台子河等；另一类河道水源取自海河等市区一级河道，通过换水泵站进行换补水，包括津河、月牙河、南运河等。河道以人工渠道为主，呈现出区域分布分散、河道流域较长且情况复杂的特点。

2 影响天津市中心城区二级河道水环境的主要问题

2.1 合流制排水及雨污混接串接排水影响河道水质

近年来，天津市陆续实施了清水工程、清水河道行动计划等项目，对中心城区大部分二级河道沿河闸门进行整治，并实施排水管网雨污分流改造。但是，目前在已实现主干管网雨污分流地区的上游，部分片区仍存在雨污串接混接现象。汛期中河道保持低水位运行，降雨时雨污分流不彻底区域的雨水泵站排放大量携带污染物的合流水随着提闸放水进入河道，河道水体超量收纳外源有机物，水中的溶解氧快速消耗至极低水平，有机物在厌氧菌作用下进一步分解，产生硫化氢、胺、氨氮等化合物，使水体黑臭。

2.2 初期雨水影响河道水质

无论是否实施了雨污分流管网改造，初次降雨时仍有超标水排入河道，从而降低了河道水质。此问题在入汛初期会对天津市河道水质产生比较广泛的影响。

2.3 河底存留淤泥释放污染

河道中沉积的底泥是产生污染物的直接来源。通过工作实践得出，河道清淤后2 a 左右，经测量河底平均存留淤泥达到30～40 cm，在一些泵站出水口下游几十米处，局部淤积甚至能达到近1 m。通过化学反应，氨氮等污染物从底泥中释放，厌氧发酵产生的甲烷及氮气导致底泥上浮，造成河道水体污染。

2.4 河道水循环能力偏低

天津市区二级河道多为人工渠化的硬底河道，河道水体自净能力极低，大部分依靠一级河道补水来维持水质。目前，天津市的二级河道水循环泵站换水能力总体偏低，换水量明显不足，降雨后整体换水周期需要5～6 d。同时，现有泵站布局单一，并且河道流程过长，导致下游流速缓慢，在桥涵、河道转弯处、河面较窄处容易汇集漂浮物、藻类，河底也更容易淤积淤泥，直接导致水体水质变差。在卫津河北段（双峰道—六里台）等受历史建设原因形成的局部盲肠死头河段，此问题更为突出。

2.5 污水处理厂出水水质标准不高

北塘排水河下游段、陈台子河等河道的水源为污水处理厂处理后的尾水，出水水质虽然达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中的一级B标准，但与地表水相比差距仍然很大。

3 针对现状问题需采取的治理措施

3.1 加快实施合流制及串接混接雨水管网的改造

要彻底解决合流制及串接混接雨水排放口对河道水质的影响，需要排水主干管网、企业产权设施、居民小区的雨污分流改造同时到位才能实现，这需要投入大量资金和较长时间才能完成。现阶段要按照合理规划、分步实施的原则，集中加快推进具备条件的合流制下游地区主干管网改造。

同时，考虑使用先进设备降低合流水对河道的污染。可选择在泵站出水口安装溢流污染净化控制设备：一种是PAS雨水过滤净化装置，水流由潜水泵抽吸冲洗，筛网将水中直径大于6 mm的固形污染物过滤掉，并将洗涤清理出的污染物留在污水一侧；另一种是POK 雨水过滤净化装置，将过滤装置水平安放在过水堰后，当雨水穿过滤网时，固形垃圾将被分离。以上2 种设备可根据泵站出水口所处位置及安装条件进行选择，从而达到减少污染物进入河道的目的。

3.2 加快推进调蓄池建设

借鉴国内外先进经验建设雨水调蓄池，将初期雨水集中收集并利用净化设施进行处理，是解决初期雨水污染问题、减少雨水对河道水质影响的有效措施。目前，天津市已完成先锋河调蓄池的建设并投入使用，正在进行新开河调蓄池建设。今后，要加快雨水调蓄池建设，编制中长期规划，结合海绵城市建设积极推进，使该类项目尽快落地实施。

3.3 继续实施河道清淤

3.3.1 实施常态化河道清淤

从以往的清淤工程效果来看，清淤对一段周期内恢复河道水质的作用非常明显，但效果随着时间推移逐步减弱。因此，要对中心城区二级河道逐条编制以年为单位的具体清淤计划，将河道清淤纳入一个固定周期，循环实施。通过常态化河道清淤，消除大量底泥，减少河道底泥污染源，使河道重新恢复原有的深度与宽度，提升河道水体流速和水质，恢复河道功能。

3.3.2 对河道淤积严重的局部区域实施重点清淤

传统的河道清淤工程需要一定的准备周期，同时需要全流域或分段实施调水，在对清理出的淤泥进行运输及处置的环节上，也要有周全的考虑以避免污泥上岸二次污染。对河道淤积严重的局部区域，如大型泵站出水口附近，可定期采用吸泥船等设施对其进行常态化带水清淤，以减轻污染物对河道水生态环境带来的影响。

3.4 增加水体循环能力

为加强河道水体循环，需要在现有规划的基础上，针对河道水循环能力较弱的河道以及局部河段，加大水循环泵站的建设力度，大幅度提升泵站取水及泄水能力，从而提升河道流速，力争将中心城区二级河道单次全域换水周期从目前的5～6 d 提升至2～3 d。由于工程建设周期较长，可采取先修建简易临时调水泵站的方式暂时发挥替代功能。

3.5 改善污水处理厂水源

随着天津市咸阳路、东郊等污水处理厂进行提标改造，将排放的处理尾水标准进一步提升可以极大地解决北塘排水河、陈台子河等依靠污水处理厂尾水作为补水水源河道的水质问题。但污水处理厂的提标改造非一日之功，需要较长的建设周期。在改造工程完成之前，要充分利用现有条件，丰富补水水源，保障现有河道临时调水泵站的正常运行。作为后备方案，必要时采取临时调水的方式从备用换水河道取水，以减轻现状下污水处理厂水源对河道水质带来的影响，同时也可以利用备用河道水源补水来稀释污水处理厂排放的处理尾水，改善河道水质。

3.6 多种手段实施水生态综合修复与维护

建立良好的、可持续的河道水生态系统是长期维持河道水质的根本所在。目前，生物生态技术是国内外河流生态修复治理的主要技术手段，其目的是恢复并建立河流自身的良性水生态系统。其主要手段包括水生植物技术、微生物制剂技术、生态浮床技术、人工植物浮岛技术等。由于河床的硬底结构使水体丧失了基本生态自净能力，需要在人工干预条件下，采用生态修复技术原位净化水质、恢复水体中的生态结构、增加水体自净能力，在一定程度上使河道水生态体系得到恢复。同时，生物生态技术也可作为河道水质突发恶化时的应急处理手段使用。

以微生物制剂修复技术为例，该技术通过投放高效菌株制成的微生物复合制剂来处理水体。其工作原理是以释放制剂迅速提高污染水体中的微生物浓度，利用特殊蛋白质作为催化剂，实现酶促反应，较大幅度提高污染物的生物降解速率，以达到分解淤泥、净化水质、消除黑臭的目的。微生物制剂技术对水体条件的要求较高，适合运用在采取其他措施有效提升河道水质的基础上，并在较为封闭缓流的水体中使用，以达到长效维护水质的效果。

4 天津市中心城区二级河道水环境综合治理成效

4.1 河道清淤治理效果

近年来，天津市陆续对中心城区多条二级河道进行清淤，通过河道打坝调水将河中淤泥水稀释并清运后，有效消除了河道内源污染、提升了河道水质、恢复了河道功能、保证了河道运行通畅，为人民群众营造了良好的生活环境。同时，通过对北塘排水河（东郊污水处理厂）等易淤积底泥的重点河段进行局部清淤，从污染物产生的源头进行治理，很大程度上减轻了对下游河道水体的影响。

4.2 河道换补水成效

科学调度生态水源，对市区河道加强水体循环是维持河道水质的关键一招。从数据上看，近年来天津市每年向海河干流及二级河道补水超过2亿m3，有效改善了河道水质和水体流动性。同时，在局部水循环较差的点位如卫津河双峰道排水口处运行一体化处理设备（3 000 m3/d），汛期降雨后，通过对入河污水进行处理和水体循环，提升了河道水质。

4.3 利用备用水源，保障河道水质

咸阳路污水处理厂提标改造期间，其日处理污水量锐减，导致以该厂处理尾水为补水水源的陈台子河受到较大影响。为保障该河道正常的水生态环境，河道管理单位因地制宜，协调利用外环河作为备用水源，通过架设临时泵站的方式，将临近的外环河水调入陈台子河，从而在特定时间段内使该河的水量与水质维持在正常水平。近年来，天津市中心城区多条二级河道上兴建了多座应急取水泵站，大大提升了对河道水体循环的保障力度。

4.4 护仓河等河道水生态修复及维护项目

该类项目以PPP 模式（一种在公共基础设施领域政府和社会资本合作的项目运作模式）开展水体环境生态综合修复与维护工程，通过在河道中采用EHBR 强化耦合生物膜、EPSB 工程菌底泥处理、投放复合硅酸铝处理剂、种植水生植物浮岛、曝气增氧等一系列生态修复技术，结合对河道水面漂浮物等开展日常打捞清理、对堤顶和内堤坡垃圾捡拾及砌石护坡杂草清除等工作，体系性地恢复河道水生态系统。目前，该类水生态修复项目均已取得较为显著的环境提升效果，达到了预期目标。

4.5 应对突发性河道水质问题

河道水体中的营养物质过剩会促使藻类过量繁殖，形成蓝藻现象。藻类生长初期给水体补充氧气，死亡后分解矿化形成耗氧有机物和氨氮，最终大量聚集导致河道出现水华现象，带来严重污染。2017年夏季，针对河水的蓝藻问题，天津市中心城区河道管理部门加大二级河道的水循环力度，通过大量投撒生物药剂并辅以架设曝气喷泉、铺设纳污生态浮床、种植水生植物浮岛等措施，对中心城区11 条河道共计50 km、160万m2的二级河道水体实施了水环境应急修复工程，有效抑制了蓝藻暴发势头，恢复了河道正常水质，为今后类似河道水环境治理工作积累了宝贵经验。