沙 桐，王 洋，汪 聪，王少伦，吴 凡，韩卫强，杨敬畏

(北京市市政工程设计研究总院有限公司，北京 100082)

近年来，随着黑臭水体治理工程的稳步实施，城市黑臭水体治理取得了阶段性的成效[1]，并总结了丰富的经验，但是仍存在一些比较突出的问题，特别是在水系发达的村镇地区黑臭水体仍存在，严重破坏人居环境，影响村镇的外在形象及可持续发展。目前，黑臭水体治理工程报道的案例覆盖了城市[2-3]及城郊接合部[4]。然而，针对水系发达的村镇地区的黑臭水体治理工程案例鲜有报道，需要进一步总结黑臭水体成因独特性和治理方案的代表性。

因此，本研究选取典型的珠江三角地区水系发达的某联围流域作为研究目标。首先对某联围流域的概况及黑臭水体现状进行阐述。其次对技术路线进行梳理，分析本研究区域的重难点问题，然后结合本研究流域的地域特征，探讨黑臭水体综合整治工程中的关键技术——控源截污技术，归纳截污纳管不同布置形式的优缺点，以及面源控制中合流制溢流(CSO)污染的控制对策和相应参数的确定，同时介绍了本研究流域黑臭水体治理过程中具体的实施方式。最后，提出了适用于水系发达地区的黑臭水体治理经验，以期为其他类似的地区水环境综合整治工程在设计前期提供参考和借鉴。

1 研究区域概况及黑臭水体现状

1.1 研究区域概况

本文研究流域由3个镇区组成面积为118 km2、位于中顺大围以北、由北侧鸡鸦水道和南侧小榄水道合围而成的区域，总计205条河涌，总河长为289.84 km，河网密度达到2.4 km/km2，是中国河网密度较大的地区之一，具有珠三角地区典型的地域特征。项目完工后河涌水质实现全面消除黑臭水体、基本消除劣V类水体的水质目标。

1.2 黑臭水体现状

通过对研究区域内黑臭水体情况摸底排查，共排查出重度黑臭河涌8条、黑臭河涌98条、劣V类河涌126条。经过统计研究区域内共计有26 942个排口，其中污水排口共15 927个，合流排口共7 306个，雨水排口共3 709个，大部分河涌受到周边的居民生活、工业造成的点源污染、鱼塘养殖及农业面源的污染、河涌底泥积累的污染。本研究区域黑臭河涌、底泥积累河涌如图1～图2所示。

图1 该研究区域黑臭河涌

图2 该研究区域底泥积累河涌

2 技术路线梳理及重难点问题分析

2.1 技术路线梳理

近5年的黑臭水体治理工作中，虽然各地出现了不同的治理方法和思路，但广东省住建厅始终坚定不移地推行“控源截污、内源治理”为主、“活水循环、生态修复”为辅的技术路线，控源截污和内源治理是选择其他技术类型的基础与前提[5]。本工程同样坚持该技术路线，同时因地制宜、因河施策地开展治理工作。在坚持该技术路线下，已取得了显著的效果，如贵州省安顺市的黑臭水体综合治理实践[6]。

2.2 重难点问题分析

本研究区域河涌纵横交错，各镇区的中心区域建筑物成片状分布，其他区域建筑物均沿河建设成带状分布，建筑物独特的分布形式以及现状条件使得黑臭水体综合整治的技术适用性和限制因素与城市有所区别，主要体现在以下几点。(1)污水收集率低、外水入渗严重，污水管网覆盖率低，同时普遍存在雨水管道混接、管道漏损、管养滞后，导致大量外水进入管网内，使得末端污水厂各项污染指标浓度偏低，水厂一直以高水位运行，经过实测，工程区域内某镇污水厂的年均进水CODCr质量浓度为95 mg/L。根据调查，我国南方地区的管道地下水入渗量可达3 800～6 300 m3/(km2·d)，而德国仅为1 296 m3/(km2·d)，是德国的3～5倍，所以解决污水管网渗漏的问题非常关键[7]。(2)点源无序排放、分布广而散，村镇地区的生态发展空间有限，居民建筑杂乱分布，房屋后穿插着鱼塘及农田，远离河涌后排房屋的污水收集困难，后排房屋将污水排入鱼塘内，鱼塘换水直接排入河涌对周边的河涌造成严重的污染。(3)实施条件受限，施工困难，河涌两侧道路及河涌宽度较窄的条件下，加大了沿河及沿路铺设新建截污管道的设计难度，同时施工难度大大增加。(4)工业废水偷排严重，主要以加工产业为主的中小企业大部分分布在河涌沿线，工厂废水偷排至河涌内现象较为严重。

针对以上的重难点问题，本研究流域通过管道检测与修复工程排查现状管道的完整性并修复有缺陷的管道，错混接改造工程解决雨水管道的混接现象。针对工业废水偷排严重的现象，通过加强管理手段进行监督与控制；针对鱼塘水排放的问题，广东省农业农村厅下发《珠三角百万亩养殖池塘升级改造绿色发展三年行动方案》的通知，通过养殖池塘升级改造和尾水治理，实现鱼塘养殖绿色发展；针对点源污染分布广而散、实施条件受限的问题，通过不同形式的截污管道的布置形式予以解决。

根据全国城市黑臭水体整治监管平台发布的消息，部分地区在具体实施黑臭水体治理过程中，截污纳管设施设置不合理，导致在治理技术上走了弯路。针对城市建成区外(包括城乡接合部、村镇地区等)的面源污染控制工作仍存在诸多难点[8]。因此，本文重点分析截污纳管不同的布置形式，比较分析其中的优缺点，做到因地制宜，污染源应收尽收，亦重点阐述合流制区域如何确定相关参数，实现与完全分流制相同的污染物控制目标，达到面源污染的有效控制。

3 控源截污技术的探讨

根据《城市黑臭水体整治工作指南》中明确城市黑臭水体的整治应按照“控源截污、内源治理；活水循环、清水补给；水质净化、生态修复”的基本路线具体实施。控源截污和内源治理是选择其他技术类型的基础与前提，因此，控源截污及内源治理是水体综合整治的关键技术，其中控源截污是取得水体综合整治效果的关键。

控源截污技术即防止外来的各种污水、污染物等直接或随雨水排入城市水体，主要包括截污纳管和面源污染控制两项技术。本文将结合实际工程内容对控源截污技术重点阐述。

3.1 截污纳管

本研究区域通过分析河涌现状情况、河涌周边建筑分布情况、河涌的自身的形态结构，提出几种不同形式管道布置的方案进行比较，截污方案综合比较如表1所示。

表1 截污方案综合比较

以上5种方案各有优缺点，需要因地制宜进行设计截污管道，同时可以多方案进行组合。本研究流域范围内，比较普遍的情况有3种。(1)河涌两侧分别有4～5 m宽的村路(具备施工条件)，在每家出户的排水管的位置设置小方井收集生活污水，集中汇入至沿河涌两侧村路上布置的截污管道内，此情况下采用的是方案一，如图3所示。(2)河涌两侧村路狭窄(不具备施工条件)，考虑涌内埋管的布置形式，此情况下采用的是方案二。(3)河涌两侧建筑临河而建，建筑物另外一侧有施工条件的村路，考虑在路上布置截污干管，直排河涌的排口通过挂管的形式收集污水，长度不宜超过100 m，同时每间隔20 m设置清扫口便于清掏，有条件的地方上岸后接入截污干管内，此情况下采用的是方案四与方案五的组合，如图4所示。由于本研究流域河涌宽度普遍较窄，方案三在涌内设渠将侵占河道断面并影响行洪，不适合在本工程中采用。

图3 方案一的布管形式

图4 方案四与方案五组合的布管形式

3.2 面源控制

根据对河涌流域污染现状进行分析，项目流域CSO污水污染和初雨的面源污染是造成水质污染的主要原因。本研究流域针对合流制排水系统溢流污染以源头-过程-末端3个阶段采取相应的对策进行控制。具体方式如下。

(1)源头控制

污染发生源的对策，应对雨水箅、垃圾存放处以及路面实施清扫，对相对污染较轻的屋顶雨水做好分离，已减少污染源随地表径流排入合流制排水系统。

雨水径流控制的对策，利用储存、渗透设施进行流量控制也是合流制排水系统改善对策之一，可解决雨水内涝并涵养地下水。储存、渗透设施能控制雨水排入管道，减少未处理水的排放量和排放次数。

(2)过程控制

管道设施改善的对策，比如加强养护管理、实施流量控制、截流系统的合理化、截流量的合理化等方法对合流制排水系统的改善。

储存和渗透的对策，利用储存、渗透设施进行流量控制也是合流制排水系统改善对策之一，可解决雨水内涝并涵养地下水。储存、渗透设施能控制雨水排入管道，减少未处理水的排放量和排放次数。公园、操场、广场等的公共设施和住宅区的空地、道路等都可实施储存。

(3)末端控制

对雨天排放的合流污水进行处理时，需考虑合流污水流出水量和水质变动大(特别是降雨初期为高浓度)、流出持续时间不规律等的特性，采取对策和措施。

CSO调蓄池是实现过程控制的重要措施之一。CSO调蓄池在欧美发达国家是最常用的CSO污染控制措施，在其过去水环境治理中发挥了重要作用。根据国外经验总结得出CSO调蓄池在投资经济性、可实施性等方面具有较大优势。目前，国内也有越来越多的城市通过建设CSO调蓄池来解决CSO污染控制的问题。

本研究流域确定以“分流制为主、合流制为辅”的排水体制，工业区、居住小区实施雨污分流及错混接改造，根据实际情况无条件实施雨污分流的城中村采用合流制，尽可能缩小合流制区域实行雨污分流。截污工程预期目标为“旱季污水零排放，中雨小雨少溢流”。为达到该目标，除了建设截污管网工程，根据调蓄目的、排水体制、管网布置、溢流管下游水位高程和周围环境等综合考虑后确定对难以进行雨污分流改造的城中村建设CSO调蓄池，对CSO溢流污染进行控制[9]。

3.2.1 调蓄池排空时间及规模确定

调蓄池排空时间与实际降雨间隔、污水处理能力有直接关系，通过实际降雨场次及降雨间隔数据的分析，中山市75%～80%的降雨间隔大于24 h，50%场降雨间隔大于48 h，为降低污水处理设施规模，调蓄池排空时间按24 h，如图5所示。

图5 典型年调蓄排空时间-控制场次关系图

采用中山市典型年2010年降雨数据(1 min间隔数据)作为典型降雨。一般2 mm以下降雨不产流，超过2 mm降雨场次为71场。全年总计降雨历时355 h，降雨量为1 720 mm。平均降雨历时5 h，雨后对管网的影响时长为3 h，每次降雨事件持续影响时长为8 h。因此，以单次降雨8 h进水时长计算调蓄池规模。典型年降雨历时统计如图6所示。

图6 典型年降雨历时统计图

根据中山市典型年2010年降雨数据确定调蓄池设计参数，同时也采用《城镇雨水调蓄工程技术规范》合流制排水系统径流污染控制时的计算公式进行复核，安全系数取1.2，进水时长取1 h，得到的调蓄规模与确定的规模接近。

3.2.2 截流倍数的确定

截流倍数对污水管网、污水处理厂、调蓄池等系统设施的规模有较大影响。为合理确定截流倍数，计算在不同截留倍数下，对应的截流水比例(表2、图7)，分析截流倍数取何值时，合流制对污染物的控制可达到分流制的效果，本研究流域以CODCr为典型指标进行分析，以此确定截流倍数，如图8所示。

表2 截流倍数-截流水比例关系

图8 合流制、分流制截污效果对比

由图8可知，合流制截流比例在35%时，截留效果与分流制相当。截流比例为35%对应的截流倍数为3，因此，本研究流域合流制区域确定的截流倍数为3。旱季截流的污水送入污水处理厂，降雨期间管网收集的超过污水处理厂处理能力的污水调蓄池临时储存，降雨停止后送入污水厂进行处理，以达到径流污染控制目标。部分工业厂区内部、居住小区内目前是合流制将由镇区实施雨污分流改造，同时对污水管道未覆盖的区域进行市政道路上的支干管完善工程，以便工业厂区及居住小区雨污分流改造后接入市政污水管道内。

4 结语

水环境整治工程为民生工程，始终坚定不移地推行“控源截污、内源治理”为主、“活水循环、生态修复”为辅的技术路线，设计思路上坚持以人民为中心的发展思想，确保黑臭水体治理效果与群众的切身感受相吻合，赢得群众满意。因此，工程技术上应多策并举，顺应“一河一策”“一湖一策”治理理念。

控源截污是黑臭水体治理的重要举措，其中截污纳管应根据河涌综合整治的要求、河涌现状情况、河涌周边建筑分布情况及河涌自身的形态结构和风格、风貌等因素进行考虑，切莫千篇一律，否则不但不能保证控源截污效果，反而会对河涌造成破坏，得不偿失。

村镇地区普遍存在可利用的建设用地有限、征地问题制约项目的推进等问题，因此，排水体制的选择是关键。本研究流域通过充分与镇区对接后，确定的原则如下：居民区因地制宜，能分尽分；对于易分流区域沿河，设置污水收集管道；对于难分流区域采用截流式合流制解决近期污染物入河问题；对于现阶段污水厂不能实现雨季全流程处理的，通过新建调蓄池控制溢流污染。