北方地区黑臭水体污水截流设计分析
摘要：黑臭水体是城市发展过程中不良产物，在南方城市居多，目前国内主要研究黑臭水体治理在南部区域，但是在北方地区，由于气候、地理和人为开发影响，河道流域水体水量偏少，城市段河道黑臭水体中污水含量占到90%以上，对于北方地区河道黑臭水体的治理，合理的设计污水截流措施，是治理城市段河道的首要方案，要优于生物治理，本文将针对北方地区，以唐山市古冶区石榴河城市段河道黑臭水体治理为例，对污水截流设计进行研究。
关键词：黑臭水体；污水截流；穿越河道；生态修复
1、石榴河黑臭水体基本情况
唐山市古冶区石榴河城市段北起赵各庄任庄子桥起南至大庄坨乡新庄子水闸，共计11.7公里。由于石榴河沿线街道商户私自改接排污口较多，位置分散，污水和生活垃圾直排入河，严重污染河道水质，造成河道水质变差，观感性较差，形成黑臭水体，通过对上中下三个断面的水质监测，石榴河水体指标情况为：溶解氧（DO）1.2mg/L、氧化还原电位（ORP）171.3mg/L、氨氮（NH3-N）14.0mg/L，通过指标显示河道水体属于轻度黑臭，但是已经接近重度黑臭分级标准。
赵各庄区域是石榴河的上游，在无水庄桥以北区域，污水管道私自排入河道现象较严重，是石榴河形成的黑臭水体的主要原因，河道内垃圾成堆，厨余垃圾等通过厌氧发酵也是形成黑臭水体的原因；在河道中游，古冶区交通岗西侧区域，新华小巷两侧，205两侧、古碱路以东区域，分布密集的工房和小区，有龙湾、新园、东街村等，污水直接向河道排放，形成了众多污水坑塘，污水量较大，水面大，致使河水流速低，造成厌氧发酵，形成黑臭水体；在河道下游，古冶区过85号桥南侧石榴河段两侧分布着绿野新城、名门静园、南马路两侧棚户区、绿野花苑、华瑞康居、华瑞新城等小区，污水直接排至石榴河。
2、黑臭水体技术方案分析
2.1污水截流方案
治理黑臭水体，首先要治理源头，将直接排放至河道内的生活污水通过在河道两侧建设截流管道的方式，将排入河道内的污水接入管道，排入下游污水处理厂处理，可以直接实现河道内污水水源的问题，也就直接解决了黑臭水体，河道里没有污水了，河道也就会变干净形成清水环流，但是石榴河沿线商户较多，由于历史原因许多建筑直接做到了河道的护坡上，两侧建设污水截流管道难度非常大，遇到的老百姓的阻力和施工机械没有实施空间等因素严重制约。
2.2生态修复水体技术
河道正常流水后水体不发生黑臭现象，满足针对性各指标符合《城市黑臭水体整治工作指南》中的要求，采用的生物技术即能消减沿岸两侧日常排污导致的外源性污染，同时也要满足抑制消除河道底泥引发的内源性污染，目前常用的河道黑臭水体生态修复技术主要有：投加微生物种群，利用微生物消纳污染物；在河道内利用污水处理技术原理，增加曝气等技术手段，利用接触氧化原理处理河道内污水；利用材料技术和物理化学技术，形成可吸附污染物质的载体，达到净化水质的效果。以上污水生态修复技术都是从目前污水处理厂技术上演变而来，但真正在北方地区实现的较少，目前河道水质差异性较大，冬天气温较低，运行是否稳定等因素都是制约技术可行性的难题。
2.3清淤疏浚河道底泥控制内源污染技术
由于河道内污水和垃圾排放历史久远，河底淤泥厚度已达到最大9米深度，最浅的地方也达到6米深，河道底泥厌氧发酵造成河水溶解氧含量降低，是形成黑臭水体的重要原因，但清理河道淤泥，工程量巨大，污泥也是严重的污染物会对环境造成影响，需要在河道内对淤泥进行原位修复，可以快速降低黑臭水体的内源负荷，避免其他治理措施实施后，底泥污染物向水体释放，原位处理技术是将河道内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进入水体，即切断内污染源的污染途径。目前，广泛应用的原位处理技术主要有物理淋洗、覆盖(掩蔽)、氧化、引水、固化、鼓气和电动力学修复等技术，但目前技术方案只能缓解短时间污水污染问题，随着时间的积累，河道底泥会增多，污染会反复。
3黑臭水体治理工程实例介绍
3.1黑臭水体整体工程方案
根据石榴河城区段流经的区域特点，将石榴河分成三部分，上游为赵各庄区域，以北环为界，中游以85号地道桥为界，下游至林西道。赵各庄区域石榴河受地形影响，河道坡度较大，平均坡度在0.64%，河道内水流较快，水位较浅，采用生物处理技术效果不好，考虑流量少，采用截流方式，建设纳污系统，收集沿线污水；中游区域地形变缓，河道变宽，其中北寺道口以北区域排污管较少，集中在205区域，采用集中截污方式，由于此段河道内已经排入矿井疏干水，水量较大，将河道内全部水量纳入污水干管内不现实，方案将在污水口集中的区域建设污水收集系统，排入污水干管；下游区域与中游类似，但是由于小区是集中排放，污水直排管道较少，但是水量较大，截留的方案采用局部设置管道接入污水干管中。根据以上方案分析，采用污水截流方案，河道内污水可大部分收集，只有部分疏干水排入河道，疏干水水质良好，方案可解决城区河道黑臭水体问题，根据市政专项规划预测水量和实际污水流量分析，污水干管设计在上游管径为d800-d1000，中下游管径为d1200，排入下游污水处理厂集中处理。
3.2污水截流干管设计重点难点分析
3.2.1污水截流干管选线
对于收集沿线河道两侧的直排污水，污水截流干管的选线涉及到工程的可实施性和工程造价，石榴河两岸都是震后修建的老房子，标准低，距离河道近，设计污水管道管径较大，埋深较大，选线重点考虑的因素是：河道两侧哪侧污水直排管道的数量多；穿越河道的次数少；施工时有机械作业面；对周边环境破坏的程度低；距离建筑物满足净距要求。石榴河截留工程污水干管选线上游主要位于河道左岸，中游段由于河道部分没有污水接入且河道较弯曲，管道取直方式设计在河道右岸，部分设计在市政道路下，下游河道较直，但考虑拆迁和现状因素管线没有设计到排放口较多的一侧，继续设计在河道右岸，减少过河次数。
3.2.2穿越河道污水管道施工技术方案
由于污水干管只布置在河道一侧，另一处污水支管需要穿越河道进入污水管道，由于河底淤泥较深，地下水位浅，河道内施工难度大，设计需要考虑管道基础、回填、抗浮、河道护坡和挡墙、支护、临时道路、围堰等技术难题。本工程采用过河管道基础下换填0.3米厚级配碎石，级配碎石下换填2米厚山皮石，并考虑0.5米的抛石挤淤量；过河管道上顶加500mm厚,管道两侧加1000mm厚C20混凝土包封，防止管道上浮；支护采用钢板桩加内支撑方式，降水采用井点降水方式；围堰上顶宽4米，高4米，放坡1:1.5，围堰采用壤土，填筑时先抛块石（不小于1米）挤淤，壤土上方垫20mm厚级配碎石，填筑不得用河道开挖土方，迎水面采用1米宽砂袋围堰，围堰采用3根DN600单根长度10米的双壁波纹管（环刚度6）排水，完工后拆除围堰。
3.2.3合流管道雨污水拆分设计
由于现状直排河道的管道大部分是合流管，在接入污水干管的同时还要考虑雨污分流措施，防止雨水排入污水管道对下游的冲击，截流井设计有槽式和堰式截流井，由于本工程污水干管埋深比河道低，埋深相对现状管道较深，有条件采用槽式截流井，溢流管采用上游管道参数，截流管道采用实际污水量设计计算。
结语
对于北方地区黑臭水体治理重中之重是截流污水，其次是采用其他手段减内源污染，合理优化污水截流干管的选线，减少过河和收水支管的长度，节省用地和满足行洪要求是干管成果设计的关键，如何设计好过河管道和拆分雨污水也是整个截流工程能否实现污水全部收集的关键，同时在工程实施的过程中满足沿线居民的排放需求和出行安全，合理解决实际问题是工程进展顺利的保障。
参考文献
[1]住建部.城市黑臭水体整治工作指南[Z].2015.
[2]李胜海，许晓毅.污水截流井设计计算方法探讨[J].中国给水排水,2006(22):24.
[3]贺卫宁，胡远来，韩彬，唐胡钰，陆先镭.浅议污水截流井的设计优化[J].给水排水,2013,39(7):88.
使用微信“扫一扫”功能添加“谷腾环保网”
