基流匱乏型城市黑臭河流的治理模式及其主要技術方法 ——以賈魯河為例

基流匱乏的重污染城市黑臭河流治理是世界性難題。以鄭州市賈魯河為實例，針對城市黑臭河流天然徑流少、河道補給水多為生活及工業廢水、河流生態功能基本喪失等污染特征，本文提出了基于廢水資源化再生利用與水質目標管理結合的基流匱乏型城市黑臭河流的“三級循環、三級控制、三級標準”治理模式;針對水體黑臭問題成因，研發經濟有效的污染控制與治理新技術，實現流域排污總量與環境容量的科學銜接，為解決同類型河流水資源短缺與水質目標的達成提供了切實可行的治理模式與途徑，并對我國今后黑臭河流治理提供了建議。

工業企業、城市生活等點源導致河流水體普遍受到耗氧有機物和NH3-N的污染，河流黑臭成為中國河流水環境的首要問題。黑臭河流是河水中污染物厭氧分解釋放的“表象”與“味道”，由于水體流動性差、水體缺氧乃至厭氧條件下污染物轉化并產生NH3-N、H2S、揮發性有機酸等惡臭物質以及鐵、錳硫化物等黑色物質，目前還沒有明確的黑臭河流評價體系。根據國家重大水專項相關研究成果，建議其閾值為：DO(溶解氧)1毫克/升、臭閾值100、透明度25厘米、色度20，當其中任意一個指標值超過閾值時，則可判定其為黑臭水體。生態基流是維持河流生態系統運轉的基本流量，因河道筑壩、渠道化、硬質化，極端降水事件增多，導致壩下長期無水、河道不能蓄水、河道長期干旱，這些河流為基流匱乏河流，它們主要承接污水處理廠廢水、農田尾水與農村生活污水。由于其易污染、水體流動性弱、環境容量小、自凈能力差等特點，很容易導致水體溶解氧的大量消耗，造成了水體缺氧而呈黑臭狀態。近幾十年來，黑臭水體的范圍和程度不斷加劇，在全國大部分城市河段中，流經繁華區域的水體絕大部分受到不同程度的污染。尤其是各大流域的二級與三級支流的黑臭問題更加突出，且劣化程度逐年提高，已成為我國許多大、中城市共同存在的污染問題，嚴重影響居民生活、城市形象和生態環境。

賈魯河水體污染狀況

淮河是國家“九五”開始重點治理的“三河三湖”之首，曾因水污染事故頻發而引發國內外廣泛關注。2014年國家環境質量狀況公報數據表明，淮河干流水質全年都在Ⅳ類以上，但以黑臭河流為主的劣Ⅴ類水體超過23%。以河南省為例，60條河流中，除5條斷流外，其余55條有34條河流已經喪失了城市一般景觀功能，已經成為或即將成為“黑臭”河流，位于淮河上游基流匱乏的二級支流賈魯河為其中的典型代表。

賈魯河的“三級循環、三級控制、三級標準”治理模式

賈魯河流域一方面集中反映了淮河污染的嚴重性;另一方面作為淮河上游最發達地區，經濟發展與環境保護的矛盾日益突出。2005年以來，其水污染控制工作得到了國家、河南省及鄭州市的高度重視，通過提高城市污水處理廠處理能力和出水水質要求，深化工業污染防治等措施，使賈魯河流域水質得到一定程度的改善，但依然不能滿足《河南省水環境功能區劃》Ⅳ類水體要求。在現有廢水處理工藝技術水平下，流域內城市污水和工業企業廢水全部達標排放，也很難保障賈魯河水質達標。

基流匱乏型黑臭河流治理的主要技術方法

基流匱乏型重污染黑臭河流治理是世界性難題，技術減排仍是黑臭河流治理的重要手段。針對賈魯河流域污染的特點，以“點—線—面—管”相結合的原則，建立了支撐“三級控制”的典型行業水污染控制、城市混合污水深度處理和尾水生態凈化處理與修復等關鍵技術體系，覆蓋了流域典型行業、城鎮生活和區域尾水等主要污染源的控源減排。

典型行業水污染控制方面，研究并應用了基于兩級分離內循環厭氧為核心的生物制藥廢水處理技術、生物制藥廢水雙膜(UF+RO)深度處理分質回用技術、毒害污染物識別與處置技術、工業園區綜合廢水生物強化處理技術、工業園區污水廠生化尾水深度處理與回用技術、工業園區先進管理技術。采用基于兩級分離內循環厭氧為核圖1“三級循環、三級控制、三級標準”治理模式示意圖心的生物制藥廢水處理技術、生物制藥廢水雙膜(UF+RO)深度處理分質回用技術，為高濃度生物發酵制藥有機廢水的能源化、資源化處理提供系統集成創新技術。針對一般性工業園區典型污控技術、工藝以及設施應用效果及運行管理現狀，基于重點污染物總量減排、特征因子達標排放和生態健康風險控制要求，通過“物化—生化—物化”技術集成優化，構建“生化預處理、生物強化處理、尾水深度凈化”技術體系，顯著提高了污水廠主體處理系統的納污能力、抗沖擊能力和應急處理能力;通過增加特征污染物排放標準和引入生物毒性評價標準，形成了以“接管企業間接排放標準、園區污水廠綜合排放標準、工業衛生再生利用標準”為核心的長效管理和評估體系。

尾水生態凈化處理與修復方面，突破了高效穩定人工濕地技術、表流型和潛流型人工濕地處理系統的耦聯技術、近自然河道污染生態削減技術、近自然人工灘地—土壤側滲聯合凈化技術。基流匱乏型黑臭河流主要來水為經過深度處理的城鎮污水和工業廢水、COD和NH3-N的濃度遠高于地表水V類水質、難以通過一般的地表生態凈化處理手段達到水功能區劃要求等特點，需要構建重污染河道水體凈化的強化與修復技術。高效穩定人工濕地技術將鐵屑與濕地基質(粉煤灰、爐渣、碎石)等常用人工濕地基質混合，形成內電解微循環，促進城市與工業尾水中難降解污染物降解、轉化，使得COD、NH3-N去除率比對照高出30%以上，TP去除率高出20%以上。表流型和潛流型人工濕地處理系統的耦聯技術將潛流型、表流型的人工濕地系統進行串、并聯，運用間歇式進水的方式將兩種類型人工濕地系統進行優化組合，發揮了單項技術的優勢，實現了互補，達到提高COD、TN和TP綜合去除的效果，也有效地減少濕地的堵塞。

“三三三”流域治污模式應用實例及實踐成效

經過5年多的實踐，在“三級控制”方面，通過上述關鍵技術的研發與示范推廣，建成了河南拓洋制藥廢水處理、五龍口混合型城市污水深度處理與回用、賈魯河生態凈化工程等5項示范工程。在“三級標準”應用方面，基于水質目標管理，建立了環境容量與總量控制相結合的小流域間接排放標準，并在賈魯河、雙洎河等子流域得到推廣應用;制定了發酵、制藥等流域重污染典型行業污水排放標準，并初步探索了基于河流生態健康保障的流域功能與生態健康標準。在“三級循環”應用方面，實現企業內部中水循環利用、區域尺度尾水綜合利用，流域范圍河道生態補給利用。

通過“三三三”模式的綜合應用，在賈魯河流域削減COD1.1萬噸/年和NH3-N1000余噸/年，相關技術在流域內近20家企業得到推廣應用，直接經濟效益2500余萬元/年;建成賈魯河生態凈化工程18.5千米，處理水量20萬立方米/天，削減COD49%、NH3-N76%和TP36%，透明度增加85%，河流出現黃河鯉魚等土著種，水生態質量顯著好轉。實現大王莊主控斷面2014年COD23.37毫克/升和NH3-N2.05毫克/升，基本達到了“水清岸綠、鳥鳴魚戲、人水和諧”的景觀。2015年6月5日(世界環境日)，中央電視臺財經頻道“經濟半小時”欄目對賈魯河的水質改善作了專題報道。“三三三”流域治污模式也從側面被實踐證明了是根治黑臭河流切實可行的系統治污模式。

基流匱乏型黑臭河流治理建議

加強河流黑臭評價標準研究

水體黑臭評價作為一種特殊的水質評價，目前在國內外尚無確定性的專門評價方法和標準，直接影響到黑臭河流的治理工作。比對國際標準，現行的水質Ⅳ類、Ⅴ類標準缺少透明度、嗅味、葉綠素、特征污染物等評價指標。在水質常規指標中，DO作為單一臨界指標法中使用的判別指標，是判別水體黑臭的關鍵指標。但由于導致水體發黑發臭的因素很多，其值受到河流地理位置、水文水利條件、周邊物理環境以及物理化學性質的影響，因此加強黑臭河流評價的綜合指標體系研究，可為更科學的提出治理措施提供理論依據。

加強控源減排嚴格控制各種污染源

黑臭河道整治的關鍵是截污治污，否則不能從根本上改善水質。解決水體黑臭、提高DO的主要技術途徑包括河流水文條件改善、COD控制、NH3-N控制。其中NH3-N已成為各大流域主要耗氧污染物，是未來河流水質的重點控制指標。完善與推廣基于流域水質目標管理的基流匱乏型重污染河流“三三三”治污模式，抓住城市生活污水、典型工業行業、農業面源污染等重點污染源，形成基流匱乏型黑臭河流“控源減排”成套技術。加強市政污水管網建設，盡可能地將污水納管后經污水處理廠處理后再排放，嚴格控制進入河道的各種污染源。

提高廢水深度處理與回用

水的流動性差是基流匱乏型黑臭河流形成的關鍵原因。城市污水通過凈化作為缺水城市水源補充是一個主流方向。基流匱乏型河流一方面受河流自然凈化能力不足影響，另一方面農灌及河道補水需求旺盛也是造成其基流匱乏的原因。進一步提高廢水處理深度、提高水的處理率與回用率、加強生態凈化是解決基流匱乏型河流水資源短缺問題、實現污染減排與水質達標的必要措施。應該加強基流匱乏型河流“生態調水”和“尾水深度凈化”，并以河流環境容量推算污染物受納總量、污染物排放限值等控制標準，利用再生水作為河道補水并構筑生態水系改善河流水文條件。

加強流域生態風險評價研究

基流匱乏型河流其生物毒性及安全性越來越受到關注。健康的生態系統是穩定的和可持續的，在時間和空間上，能夠維持它的組織結構和系統內部的調節。生態風險評價是評估由于一種或多種外界因素導致可能發生或正在發生的不利生態影響的過程。城市工業混合尾水對斑馬魚有顯著的內分泌干擾毒性和遺傳毒性，經生態凈化處理能有效削減水體中30%～40%的內分泌干擾毒性和40%～60%的遺傳毒性。需加強重點行業企業和集中式污水處理廠有毒有害物質排放的生態風險評價，同時加強生物修復技術使用的區域環境生態風險評估方法、評價標準和評價體系研究。

強化水質目標管理建立長效管理機制

流域當前水環境管理普遍存在“流域排放達標—水質達標”與“區域總量控制—水質達標”的“雙脫節”現象，水資源與水環境管理缺乏統籌考慮，難以滿足新形勢下流域水質目標管理需求。2015年4月國務院發布的“水十條”表明，向水污染宣戰的槍聲已經打響。這是一場需要持之以恒、全力以赴的戰役。對于這場戰役來說，要想取勝，最重要的是以水質目標管理為導向，以創新治污模式為統領，關鍵技術為支撐，并貫徹落實到地方的水環境保護工作實踐之中去。在黑臭河道治理過程中要多方聯動，多措并舉，形成工作合力。建立長效管理機制，回歸河道自然本色：水清、水通、水美。

轉載：河南省海綿城市工程技術研究中心

來源 ：

原創2017-08-15中國給水排水water8848

同時對改造和新建工程進行了能耗追蹤，一期和二期噸水電耗從改造前的；降至3；三期新建工程噸水電耗為3，出水標準提高而能耗降低，主要源于采用微動力混合池型，取消推流器，降低推流器電耗；同時，懸浮填料填充率增加，大幅提高氧利用率，降低曝氣能耗。

住房和城鄉建設部

主辦單位：

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會務費：

住宿：

基流匱乏的重污染城市黑臭河流治理是世界性難題。以鄭州市賈魯河為實例，針對城市黑臭河流天然徑流少、河道補給水多為生活及工業廢水、河流生態功能基本喪失等污染特征，本文提出了基于廢水資源化再生利用與水質目標管理結合的基流匱乏型城市黑臭河流的“三級循環、三級控制、三級標準”治理模式;針對水體黑臭問題成因，研發經濟有效的污染控制與治理新技術，實現流域排污總量與環境容量的科學銜接，為解決同類型河流水資源短缺與水質目標的達成提供了切實可行的治理模式與途徑，并對我國今后黑臭河流治理提供了建議。

工業企業、城市生活等點源導致河流水體普遍受到耗氧有機物和NH3-N的污染，河流黑臭成為中國河流水環境的首要問題。黑臭河流是河水中污染物厭氧分解釋放的“表象”與“味道”，由于水體流動性差、水體缺氧乃至厭氧條件下污染物轉化并產生NH3-N、H2S、揮發性有機酸等惡臭物質以及鐵、錳硫化物等黑色物質，目前還沒有明確的黑臭河流評價體系。根據國家重大水專項相關研究成果，建議其閾值為：DO(溶解氧)1毫克/升、臭閾值100、透明度25厘米、色度20，當其中任意一個指標值超過閾值時，則可判定其為黑臭水體。生態基流是維持河流生態系統運轉的基本流量，因河道筑壩、渠道化、硬質化，極端降水事件增多，導致壩下長期無水、河道不能蓄水、河道長期干旱，這些河流為基流匱乏河流，它們主要承接污水處理廠廢水、農田尾水與農村生活污水。由于其易污染、水體流動性弱、環境容量小、自凈能力差等特點，很容易導致水體溶解氧的大量消耗，造成了水體缺氧而呈黑臭狀態。近幾十年來，黑臭水體的范圍和程度不斷加劇，在全國大部分城市河段中，流經繁華區域的水體絕大部分受到不同程度的污染。尤其是各大流域的二級與三級支流的黑臭問題更加突出，且劣化程度逐年提高，已成為我國許多大、中城市共同存在的污染問題，嚴重影響居民生活、城市形象和生態環境。

賈魯河水體污染狀況

淮河是國家“九五”開始重點治理的“三河三湖”之首，曾因水污染事故頻發而引發國內外廣泛關注。2014年國家環境質量狀況公報數據表明，淮河干流水質全年都在Ⅳ類以上，但以黑臭河流為主的劣Ⅴ類水體超過23%。以河南省為例，60條河流中，除5條斷流外，其余55條有34條河流已經喪失了城市一般景觀功能，已經成為或即將成為“黑臭”河流，位于淮河上游基流匱乏的二級支流賈魯河為其中的典型代表。

賈魯河的“三級循環、三級控制、三級標準”治理模式

賈魯河流域一方面集中反映了淮河污染的嚴重性;另一方面作為淮河上游最發達地區，經濟發展與環境保護的矛盾日益突出。2005年以來，其水污染控制工作得到了國家、河南省及鄭州市的高度重視，通過提高城市污水處理廠處理能力和出水水質要求，深化工業污染防治等措施，使賈魯河流域水質得到一定程度的改善，但依然不能滿足《河南省水環境功能區劃》Ⅳ類水體要求。在現有廢水處理工藝技術水平下，流域內城市污水和工業企業廢水全部達標排放，也很難保障賈魯河水質達標。

基流匱乏型黑臭河流治理的主要技術方法

基流匱乏型重污染黑臭河流治理是世界性難題，技術減排仍是黑臭河流治理的重要手段。針對賈魯河流域污染的特點，以“點—線—面—管”相結合的原則，建立了支撐“三級控制”的典型行業水污染控制、城市混合污水深度處理和尾水生態凈化處理與修復等關鍵技術體系，覆蓋了流域典型行業、城鎮生活和區域尾水等主要污染源的控源減排。

典型行業水污染控制方面，研究并應用了基于兩級分離內循環厭氧為核心的生物制藥廢水處理技術、生物制藥廢水雙膜(UF+RO)深度處理分質回用技術、毒害污染物識別與處置技術、工業園區綜合廢水生物強化處理技術、工業園區污水廠生化尾水深度處理與回用技術、工業園區先進管理技術。采用基于兩級分離內循環厭氧為核圖1“三級循環、三級控制、三級標準”治理模式示意圖心的生物制藥廢水處理技術、生物制藥廢水雙膜(UF+RO)深度處理分質回用技術，為高濃度生物發酵制藥有機廢水的能源化、資源化處理提供系統集成創新技術。針對一般性工業園區典型污控技術、工藝以及設施應用效果及運行管理現狀，基于重點污染物總量減排、特征因子達標排放和生態健康風險控制要求，通過“物化—生化—物化”技術集成優化，構建“生化預處理、生物強化處理、尾水深度凈化”技術體系，顯著提高了污水廠主體處理系統的納污能力、抗沖擊能力和應急處理能力;通過增加特征污染物排放標準和引入生物毒性評價標準，形成了以“接管企業間接排放標準、園區污水廠綜合排放標準、工業衛生再生利用標準”為核心的長效管理和評估體系。

尾水生態凈化處理與修復方面，突破了高效穩定人工濕地技術、表流型和潛流型人工濕地處理系統的耦聯技術、近自然河道污染生態削減技術、近自然人工灘地—土壤側滲聯合凈化技術。基流匱乏型黑臭河流主要來水為經過深度處理的城鎮污水和工業廢水、COD和NH3-N的濃度遠高于地表水V類水質、難以通過一般的地表生態凈化處理手段達到水功能區劃要求等特點，需要構建重污染河道水體凈化的強化與修復技術。高效穩定人工濕地技術將鐵屑與濕地基質(粉煤灰、爐渣、碎石)等常用人工濕地基質混合，形成內電解微循環，促進城市與工業尾水中難降解污染物降解、轉化，使得COD、NH3-N去除率比對照高出30%以上，TP去除率高出20%以上。表流型和潛流型人工濕地處理系統的耦聯技術將潛流型、表流型的人工濕地系統進行串、并聯，運用間歇式進水的方式將兩種類型人工濕地系統進行優化組合，發揮了單項技術的優勢，實現了互補，達到提高COD、TN和TP綜合去除的效果，也有效地減少濕地的堵塞。

“三三三”流域治污模式應用實例及實踐成效

經過5年多的實踐，在“三級控制”方面，通過上述關鍵技術的研發與示范推廣，建成了河南拓洋制藥廢水處理、五龍口混合型城市污水深度處理與回用、賈魯河生態凈化工程等5項示范工程。在“三級標準”應用方面，基于水質目標管理，建立了環境容量與總量控制相結合的小流域間接排放標準，并在賈魯河、雙洎河等子流域得到推廣應用;制定了發酵、制藥等流域重污染典型行業污水排放標準，并初步探索了基于河流生態健康保障的流域功能與生態健康標準。在“三級循環”應用方面，實現企業內部中水循環利用、區域尺度尾水綜合利用，流域范圍河道生態補給利用。

通過“三三三”模式的綜合應用，在賈魯河流域削減COD1.1萬噸/年和NH3-N1000余噸/年，相關技術在流域內近20家企業得到推廣應用，直接經濟效益2500余萬元/年;建成賈魯河生態凈化工程18.5千米，處理水量20萬立方米/天，削減COD49%、NH3-N76%和TP36%，透明度增加85%，河流出現黃河鯉魚等土著種，水生態質量顯著好轉。實現大王莊主控斷面2014年COD23.37毫克/升和NH3-N2.05毫克/升，基本達到了“水清岸綠、鳥鳴魚戲、人水和諧”的景觀。2015年6月5日(世界環境日)，中央電視臺財經頻道“經濟半小時”欄目對賈魯河的水質改善作了專題報道。“三三三”流域治污模式也從側面被實踐證明了是根治黑臭河流切實可行的系統治污模式。

基流匱乏型黑臭河流治理建議

加強河流黑臭評價標準研究

水體黑臭評價作為一種特殊的水質評價，目前在國內外尚無確定性的專門評價方法和標準，直接影響到黑臭河流的治理工作。比對國際標準，現行的水質Ⅳ類、Ⅴ類標準缺少透明度、嗅味、葉綠素、特征污染物等評價指標。在水質常規指標中，DO作為單一臨界指標法中使用的判別指標，是判別水體黑臭的關鍵指標。但由于導致水體發黑發臭的因素很多，其值受到河流地理位置、水文水利條件、周邊物理環境以及物理化學性質的影響，因此加強黑臭河流評價的綜合指標體系研究，可為更科學的提出治理措施提供理論依據。

加強控源減排嚴格控制各種污染源

黑臭河道整治的關鍵是截污治污，否則不能從根本上改善水質。解決水體黑臭、提高DO的主要技術途徑包括河流水文條件改善、COD控制、NH3-N控制。其中NH3-N已成為各大流域主要耗氧污染物，是未來河流水質的重點控制指標。完善與推廣基于流域水質目標管理的基流匱乏型重污染河流“三三三”治污模式，抓住城市生活污水、典型工業行業、農業面源污染等重點污染源，形成基流匱乏型黑臭河流“控源減排”成套技術。加強市政污水管網建設，盡可能地將污水納管后經污水處理廠處理后再排放，嚴格控制進入河道的各種污染源。

提高廢水深度處理與回用

水的流動性差是基流匱乏型黑臭河流形成的關鍵原因。城市污水通過凈化作為缺水城市水源補充是一個主流方向。基流匱乏型河流一方面受河流自然凈化能力不足影響，另一方面農灌及河道補水需求旺盛也是造成其基流匱乏的原因。進一步提高廢水處理深度、提高水的處理率與回用率、加強生態凈化是解決基流匱乏型河流水資源短缺問題、實現污染減排與水質達標的必要措施。應該加強基流匱乏型河流“生態調水”和“尾水深度凈化”，并以河流環境容量推算污染物受納總量、污染物排放限值等控制標準，利用再生水作為河道補水并構筑生態水系改善河流水文條件。

加強流域生態風險評價研究

基流匱乏型河流其生物毒性及安全性越來越受到關注。健康的生態系統是穩定的和可持續的，在時間和空間上，能夠維持它的組織結構和系統內部的調節。生態風險評價是評估由于一種或多種外界因素導致可能發生或正在發生的不利生態影響的過程。城市工業混合尾水對斑馬魚有顯著的內分泌干擾毒性和遺傳毒性，經生態凈化處理能有效削減水體中30%～40%的內分泌干擾毒性和40%～60%的遺傳毒性。需加強重點行業企業和集中式污水處理廠有毒有害物質排放的生態風險評價，同時加強生物修復技術使用的區域環境生態風險評估方法、評價標準和評價體系研究。

強化水質目標管理建立長效管理機制

流域當前水環境管理普遍存在“流域排放達標—水質達標”與“區域總量控制—水質達標”的“雙脫節”現象，水資源與水環境管理缺乏統籌考慮，難以滿足新形勢下流域水質目標管理需求。2015年4月國務院發布的“水十條”表明，向水污染宣戰的槍聲已經打響。這是一場需要持之以恒、全力以赴的戰役。對于這場戰役來說，要想取勝，最重要的是以水質目標管理為導向，以創新治污模式為統領，關鍵技術為支撐，并貫徹落實到地方的水環境保護工作實踐之中去。在黑臭河道治理過程中要多方聯動，多措并舉，形成工作合力。建立長效管理機制，回歸河道自然本色：水清、水通、水美。

轉載：河南省海綿城市工程技術研究中心