毛雪慧，林 静，李赫龙

(深圳市碧园环保技术有限公司，广东 深圳 518000)

1 引言

21世纪以来，我国城镇化、工业化进入高速发展期，城市河道污染形成的黑臭水体已成为城市发展亟待解决的问题。国务院颁发“水十条”政策要求，2030年城市建成区黑臭水体总体消除。因此，国内外专家针对城市黑臭水体开展了一系列的研究，徐平波[1]研究表明水体污染源头到终端的一体化治理措施能消除城市黑臭水体；田丽玲[2]研究表明运用生态修复工程处理城市河流“黑臭水体”；王宇亭[3]构建了城市黑臭水体治理效果与经济协调发展状况的评价模型；郭跃华[4]采用低压纯氧设备在排污口应急处理进行了应用；谢晴[5]在不同河段设计实施生境重构组合技术处理城市黑臭水体。胡洪营[6]对黑臭水体治理技术进行比较和分析，并对昆山市同心河和奥林匹克森林公园水质为例，分析了水体黑臭原因分析和治理后长效机制保持措施的重要性；李广胜[7]采用曝气复氧+微生物菌剂方法对短期无法完全截污的黑臭河道进行试验，试验过程中发现水体NH3-N最高去除率达到57%，COD去除率稳定在45%，可有效消除水体黑臭。同时，国内外关于反硝化滤池的研究和应用案例很多，包括脱氮机理和微生物群落研究[8]，C/N、水力停留时间、温度等因素对脱氮的影响[9～11]，不同类型滤料和碳源的脱氮效果等[12,13]，污水处理厂采样反硝化滤池提标至一级A标准，调试中可达到TN≤5mg/L[14,15]。

然而，针对黑臭水体的应急工程，需要一种处理水体时间短、效率高、占地面积小且成本低的工程。本文以东莞市刘周排渠排污口应急处理工程为案例，针对有闸站的重污染排渠的特点，制定应急工艺及规模，有效的降低河流的水体污染浓度，为我国城市黑臭水体治理提供参考。

2 工程概况及现状

2.1 工程概况

根据《东莞市茶山镇河长制“一河一策”实施方案 (2017-2020)》，刘周排渠长3.02 km，河道宽8～11 m，水深约1.3～2.5 m，集雨面积7.13 km2。旱季时，上游污水通过排渠入东引运河出口处排入干管排入茶山镇污水处理厂，干管管径为1 m，雨季时，上游污水由刘周排站排入东引运河，排站总排水能力为22.5 m3/s。刘周排渠将实施截污支管网建设，预计2020年前可完成上游截污，改善排渠水环境质量。近期旱季时，截污干管可保证无污水外排入东引运河，雨季时，随着排渠水位上升，开启排涝水泵，大量污染严重的混流污水排入东引运河，严重影响东引运河水质。因此解决雨污混流水的外排问题，建设应急处理工程，能有效减少排入东引运河的污染物总量，改善运河水质。

根据东莞市环境保护局对东莞市排污口的排查，对于有闸站的重污染排渠排污口建设有闸和泵站，排渠水位较低时泵站不运行，高出一定水位后向外围水系强排。目前此类排渠大多截污不完善，上游存在大量直排污水口，排渠水质黑臭现象严重，对东莞水系考核断面的水质达标影响较大，因此在截污未完善之前对其排污实行总口截污，建设应急处理工程以确保旱季和初小雨时排入外围水系的水质达标，具有重要作用。

2.2 现状水质

2018年3月23日项目组对万江区刘周排渠断面范围内的污染物展开调研，综合考虑其水质状况、建设条件等因素，选取刘周排闸排污口采取工程措施控制污染物，削减内河涌的污染负荷，以期降低其对考核断面的压力。

根据现场踏勘情况看，排污口污染物浓度均较高：刘周排渠水体黑臭严重，散发恶臭，水面呈黑色且漂浮大量油污。现场情况如图1所示。项目组对3个典型闸站的水样进行水质监测分析。具体监测数据如表1。

表1 刘周排渠排污口水质监测结果 mg/L

由表1可以看出，项目组调研的排污口，污染物浓度均高于地表水环境质量标准Ⅴ类，甚至高于污水处理厂一级A排放标准。刘周排渠水质黑臭现象严重，COD、氨氮、总磷值达到152 mg/L、16.46 mg/L、3.02 mg/L；刘周排渠上游污水量约为2万m3/d，经排站内截污干管接入污水处理厂处理，因此，在旱季，刘周排渠无污水外排。雨季时，排渠集雨范围内的雨水随污水一期排入东引运河，严重影响运河水质。另一方面，由于截污干管位于排渠出口，排渠上游污水直排，水质恶化严重，水体黑臭现场严重。

3 排污口应急处理方案

3.1 处理工艺

根据河流的特点，本项目制定了针对性的刘周排渠工艺方案，主要处理雨季时的混流污水，采用混凝沉淀+高效脱氮滤池工艺，保证出水水质达到一级A排放标准，旱季时河道水位保持低于排涝水位1 m左右，使河道具有一定的调蓄容量。

工艺流程：抽取雨季时刘周排渠混流污水→混凝沉淀→强化脱氮滤池→达标一级A排放标准后排入东引运河。

3.2 处理规模

3.2.1 初雨水水量计算

根据对东莞市2010～2014年降雨情况的分析，全年降雨强度在7 mm以下的降雨天数占总降雨天数的67.9%，加上旱季未降雨天数，如果收集流域范围内7 mm降雨量的初期雨水，则可以保证全年83.7%(306 d)的天数泵站可不外排污水。因此本项目按照7 mm的初期雨水降雨量作为处理规模，初期雨水量计算公式如下：

R=P×α×A×10-3

(1)

式(1)中：R为初雨径流量，m3；P为降雨量，mm；α为径流系数，无量纲；A为集雨面积，m2；10-3，单位换算系数。

根据资料，刘周排渠全流域集雨面积7.13 km2，全长为3.02 km。降雨条件(包括强度、历时、雨峰位置、前期雨量、强度递减情况、全场雨量、年降雨量等)和地面条件(包括覆盖、坡度、汇水面积及长宽比、地下水位等)是影响径流系数的两大基本因素[16]，根据2城市综合径流系数表，本项目选择径流系数为0.45(表2)。

表2 城市径流系数Ψ值

根据以上参数计算可得初期雨水量情况如表3所示。

表3 刘周排渠初期雨水量

3.2.2 河道可利用的调蓄容量

刘周排渠长3.02 km，河道宽8～11 m，水深约1.3～2.5 m，河道能容纳水量约为4～5万m3，因此，可在旱季对河道内续存的污水进行处理达标后排放，降低河道水位，预留2.3万m3左右的调蓄容量，用于收集流域内7 mm初期雨水。

初期雨水经调蓄后，可在3 d内全部处理完，因此本项目设计处理能力为：8000 m3/d。

3.2.3 进出水水质

根据2018年3月23日现场调查数据，刘周排渠污染物浓度为：COD：152 mg/L、NH3-N：16.46 mg/L、TN：17.8 mg/L：TP：3.02 mg/L，同时综合考虑东莞市环境保护局2017年10月份对各排污口的水质调查数据，COD：22～93 mg/L、NH3-N：2.41～14 mg/L、TP：0.46～1.76 mg/L，因此设计进出水水质见表4。

表4 设计进出水水质

3.4 平面布置图

刘周排站混凝沉淀+滤池处理装置平面布置如图2所示，占地约1000 m2，拟选址位于刘周排站西北侧空地。根据茶山镇总体规划的用地属性，项目拟选址用地应为农林用地，目前为空地和停车场。

图2 刘周排渠方案设计平面布置

4 处理效果

由图3可知，2018年4月，取刘周排渠现场水样在实验室搭建模拟装置(图4)，根据模拟装置实验数据表明，河道污染物浓度下降明显，COD的去除率达到66.57%，氨氮的去除率达到72.96%，总磷的去除率达到80.79%。

图3 刘周排渠应急处理装置处理效果

图4 脱氮滤池实验室模拟装置

5 结论

(1)针对性刘周排渠黑臭水体现状，主要处理雨季时的混流污水，采用混凝沉淀+高效脱氮滤池工艺，保证出水水质达到一级A排放标准，旱季时河道水位保持低于排涝水位1m左右，使河道具有一定的调蓄容量。

(2)根据实验室搭建的强化脱氮滤池模拟装置实验数据表明，河道污染物浓度下降明显，COD的去除率达到66.57%，氨氮的去除率达到72.96%，总磷的去除率达到80.79%。