北方地區黑臭水體污水截流設計分析
摘要：黑臭水體是城市發展過程中不良產物，在南方城市居多，目前國內主要研究黑臭水體治理在南部區域，但是在北方地區，由于氣候、地理和人為開發影響，河道流域水體水量偏少，城市段河道黑臭水體中污水含量占到90%以上，對于北方地區河道黑臭水體的治理，合理的設計污水截流措施，是治理城市段河道的首要方案，要優于生物治理，本文將針對北方地區，以唐山市古冶區石榴河城市段河道黑臭水體治理為例，對污水截流設計進行研究。
關鍵詞：黑臭水體；污水截流；穿越河道；生態修復
1、石榴河黑臭水體基本情況
唐山市古冶區石榴河城市段北起趙各莊任莊子橋起南至大莊坨鄉新莊子水閘，共計11.7公里。由于石榴河沿線街道商戶私自改接排污口較多，位置分散，污水和生活垃圾直排入河，嚴重污染河道水質，造成河道水質變差，觀感性較差，形成黑臭水體，通過對上中下三個斷面的水質監測，石榴河水體指標情況為：溶解氧（DO）1.2mg/L、氧化還原電位（ORP）171.3mg/L、氨氮（NH3-N）14.0mg/L，通過指標顯示河道水體屬于輕度黑臭，但是已經接近重度黑臭分級標準。
趙各莊區域是石榴河的上游，在無水莊橋以北區域，污水管道私自排入河道現象較嚴重，是石榴河形成的黑臭水體的主要原因，河道內垃圾成堆，廚余垃圾等通過厭氧發酵也是形成黑臭水體的原因；在河道中游，古冶區交通崗西側區域，新華小巷兩側，205兩側、古堿路以東區域，分布密集的工房和小區，有龍灣、新園、東街村等，污水直接向河道排放，形成了眾多污水坑塘，污水量較大，水面大，致使河水流速低，造成厭氧發酵，形成黑臭水體；在河道下游，古冶區過85號橋南側石榴河段兩側分布著綠野新城、名門靜園、南馬路兩側棚戶區、綠野花苑、華瑞康居、華瑞新城等小區，污水直接排至石榴河。
2、黑臭水體技術方案分析
2.1污水截流方案
治理黑臭水體，首先要治理源頭，將直接排放至河道內的生活污水通過在河道兩側建設截流管道的方式，將排入河道內的污水接入管道，排入下游污水處理廠處理，可以直接實現河道內污水水源的問題，也就直接解決了黑臭水體，河道里沒有污水了，河道也就會變干凈形成清水環流，但是石榴河沿線商戶較多，由于歷史原因許多建筑直接做到了河道的護坡上，兩側建設污水截流管道難度非常大，遇到的老百姓的阻力和施工機械沒有實施空間等因素嚴重制約。
2.2生態修復水體技術
河道正常流水后水體不發生黑臭現象，滿足針對性各指標符合《城市黑臭水體整治工作指南》中的要求，采用的生物技術即能消減沿岸兩側日常排污導致的外源性污染，同時也要滿足抑制消除河道底泥引發的內源性污染，目前常用的河道黑臭水體生態修復技術主要有：投加微生物種群，利用微生物消納污染物；在河道內利用污水處理技術原理，增加曝氣等技術手段，利用接觸氧化原理處理河道內污水；利用材料技術和物理化學技術，形成可吸附污染物質的載體，達到凈化水質的效果。以上污水生態修復技術都是從目前污水處理廠技術上演變而來，但真正在北方地區實現的較少，目前河道水質差異性較大，冬天氣溫較低，運行是否穩定等因素都是制約技術可行性的難題。
2.3清淤疏浚河道底泥控制內源污染技術
由于河道內污水和垃圾排放歷史久遠，河底淤泥厚度已達到最大9米深度，最淺的地方也達到6米深，河道底泥厭氧發酵造成河水溶解氧含量降低，是形成黑臭水體的重要原因，但清理河道淤泥，工程量巨大，污泥也是嚴重的污染物會對環境造成影響，需要在河道內對淤泥進行原位修復，可以快速降低黑臭水體的內源負荷，避免其他治理措施實施后，底泥污染物向水體釋放，原位處理技術是將河道內污泥和底泥留在河底，采取措施阻止河底污泥垃圾等污染物進入水體，即切斷內污染源的污染途徑。目前，廣泛應用的原位處理技術主要有物理淋洗、覆蓋(掩蔽)、氧化、引水、固化、鼓氣和電動力學修復等技術，但目前技術方案只能緩解短時間污水污染問題，隨著時間的積累，河道底泥會增多，污染會反復。
3黑臭水體治理工程實例介紹
3.1黑臭水體整體工程方案
根據石榴河城區段流經的區域特點，將石榴河分成三部分，上游為趙各莊區域，以北環為界，中游以85號地道橋為界，下游至林西道。趙各莊區域石榴河受地形影響，河道坡度較大，平均坡度在0.64%，河道內水流較快，水位較淺，采用生物處理技術效果不好，考慮流量少，采用截流方式，建設納污系統，收集沿線污水；中游區域地形變緩，河道變寬，其中北寺道口以北區域排污管較少，集中在205區域，采用集中截污方式，由于此段河道內已經排入礦井疏干水，水量較大，將河道內全部水量納入污水干管內不現實，方案將在污水口集中的區域建設污水收集系統，排入污水干管；下游區域與中游類似，但是由于小區是集中排放，污水直排管道較少，但是水量較大，截留的方案采用局部設置管道接入污水干管中。根據以上方案分析，采用污水截流方案，河道內污水可大部分收集，只有部分疏干水排入河道，疏干水水質良好，方案可解決城區河道黑臭水體問題，根據市政專項規劃預測水量和實際污水流量分析，污水干管設計在上游管徑為d800-d1000，中下游管徑為d1200，排入下游污水處理廠集中處理。
3.2污水截流干管設計重點難點分析
3.2.1污水截流干管選線
對于收集沿線河道兩側的直排污水，污水截流干管的選線涉及到工程的可實施性和工程造價，石榴河兩岸都是震后修建的老房子，標準低，距離河道近，設計污水管道管徑較大，埋深較大，選線重點考慮的因素是：河道兩側哪側污水直排管道的數量多；穿越河道的次數少；施工時有機械作業面；對周邊環境破壞的程度低；距離建筑物滿足凈距要求。石榴河截留工程污水干管選線上游主要位于河道左岸，中游段由于河道部分沒有污水接入且河道較彎曲，管道取直方式設計在河道右岸，部分設計在市政道路下，下游河道較直，但考慮拆遷和現狀因素管線沒有設計到排放口較多的一側，繼續設計在河道右岸，減少過河次數。
3.2.2穿越河道污水管道施工技術方案
由于污水干管只布置在河道一側，另一處污水支管需要穿越河道進入污水管道，由于河底淤泥較深，地下水位淺，河道內施工難度大，設計需要考慮管道基礎、回填、抗浮、河道護坡和擋墻、支護、臨時道路、圍堰等技術難題。本工程采用過河管道基礎下換填0.3米厚級配碎石，級配碎石下換填2米厚山皮石，并考慮0.5米的拋石擠淤量；過河管道上頂加500mm厚,管道兩側加1000mm厚C20混凝土包封，防止管道上。恢ёo采用鋼板樁加內支撐方式，降水采用井點降水方式；圍堰上頂寬4米，高4米，放坡1:1.5，圍堰采用壤土，填筑時先拋塊石（不小于1米）擠淤，壤土上方墊20mm厚級配碎石，填筑不得用河道開挖土方，迎水面采用1米寬砂袋圍堰，圍堰采用3根DN600單根長度10米的雙壁波紋管（環剛度6）排水，完工后拆除圍堰。
3.2.3合流管道雨污水拆分設計
由于現狀直排河道的管道大部分是合流管，在接入污水干管的同時還要考慮雨污分流措施，防止雨水排入污水管道對下游的沖擊，截流井設計有槽式和堰式截流井，由于本工程污水干管埋深比河道低，埋深相對現狀管道較深，有條件采用槽式截流井，溢流管采用上游管道參數，截流管道采用實際污水量設計計算。
結語
對于北方地區黑臭水體治理重中之重是截流污水，其次是采用其他手段減內源污染，合理優化污水截流干管的選線，減少過河和收水支管的長度，節省用地和滿足行洪要求是干管成果設計的關鍵，如何設計好過河管道和拆分雨污水也是整個截流工程能否實現污水全部收集的關鍵，同時在工程實施的過程中滿足沿線居民的排放需求和出行安全，合理解決實際問題是工程進展順利的保障。
參考文獻
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