城市黑臭水体污染源分析及整治
收稿日期：2020－08－18
作者简介：田亮（1989—），男，河南开封人，工程师，从事市政工程施工工作E-mail ：419126114@qq．com
【水环境与水生态】
城市黑臭水体污染源分析及整治
田
亮，熊诗涛
（中国安能集团第二工程局有限公司南昌分公司，江西南昌365032）
摘
要：以鹰潭市城区东湖黑臭水体治理为例，通过分析入湖污染源并计算东湖环境容量，确定雨水溢流污染物削减率及合流管溢
流污染物削减率分别为70%和95%，
初期雨水调蓄池和合流污水调蓄池有效容积分别为7000、5200m 3，能够满足入湖水质不低于Ⅳ类水体标准，并在削减污染物入湖量及提高城市防汛能力方面发挥重要作用。关键词：黑臭水体；污染治理；环境容量；调蓄池中图分类号：TE991．2
文献标志码：A
doi ：10．3969/j．issn．1000－1379．2020．S2．047
1基本情况
鹰潭市老城区面积约10．28km 2
，现状的市政管网基本为
合流制，部分区域污水直排信江、白露河、童家河等水体，东湖的溢流污水造成城区湖水黑臭现象严重，水污染和水安全问题突出。目前正在开展雨污分流改造及东湖水环境治理，计划通过实施市政道路和小区的雨污分流、
增加东湖调蓄池及湿地，结合城市内涝治理，彻底解决老城区排水现状。
东湖位于老城区中心地带，水域总面积约13200m 2，水深1．0 2．0m ，最深处3m ，总容积约26．4万m 3
。集污范围为湖东片区约323．5hm 2、
湖西片区约66hm 2
，集雨范围为湖东片区136hm 2、湖西片区66hm 2
。区域内污水收集管网主要为截流
式合流制，截污干管铺设于东湖两岸，部分位于东湖水体中，原设计截流倍数为1，截流的污水通过东南角提升泵站排入污水处理厂。雨天时，
大量污水溢流东湖，造成水体污染严重。根据排涝泵站设计，东湖最高水位28．00m ，补水水源主要为径流雨水。东湖雨污合流溢流主要排口有8个，为治理东湖黑臭水体，前期对入湖排口构建生态预处理带、投放食藻虫、抛洒微生物、
种植水草、水循环增氧、投放水生动物等，形成一条完整的生态链进行生态治理。目前东湖水体感观比以前有所好转，黑臭得到初步遏制，但东湖生态环境仍较脆弱，藻类水华现象时有发生，水体水质有待进一步改善。
2
东湖主要污染负荷研究
2．1
污染源分析
东湖外源污染源为生活污染源及雨水径流污染。通过对
2008—2017年的1658场次降雨数据进行分析，共发生溢流次数为1141次，东湖截污干管受排污泵站能力等因素影响，实际截流倍数不到1．0，
年平均溢流次数高于114次。根据流域生活污水治理实际情况及人口数量，由《第一次全国污染源普查城镇生活源产排污水系数手册》，依据现状人口统计及规划数据，东湖纳污范围人口按51420人考虑，计算COD cr 、TP 和NH 3－N 分别为1201．2、13．5、138．9t /a 。
东湖区域建筑用地面积为141．4hm 2
，多年平均径流深
2041mm ，年平均降雨166次，雨水径流总量288．60万t /a ，初期雨水径流深度8mm ，初期雨水径流总量187．78万t /a 。结合鹰潭市城区及相近城市南昌现有城市雨水径流污染相关研究成果，按区域年径流及污染物平均浓度核算城市面源污染排放负荷
广州中专学校公办
［1］
，交通区依据《鹰潭市土地利用规划》中交通设施占中
心城区比例取0．08，
商业区/工业区/居民区平均取值0．92，计算的COD cr 、
TP 和NH 3－N 值分别为209．08、0．84、1．67mg /L 。初期雨水后径流COD cr 、
TP 和NH 3－N 平均浓度分别为40、0．4、1．0mg /L ，计算COD cr 、TP 和NH 3－N 的产生量分别为432．94、1．98、4．14t /a 。
2．2现状污染物入湖量分析
根据现有污染排放源强度分析，结合各类污染物分布情况、
排放特性、迁移、转化途径及距离等影响因素，确定各类污染物入湖系数和入湖量。东湖周边片区排水体制为截流式合流制，生活源主要为溢流污染，入湖系数取0．14；径流污染根据地形、人口、面积、降雨和管网等因素进行修正，入湖系数取0．9。
2．3水环境容量计算
东湖水环境的质量目标为Ⅳ类
［3］
，根据
《全国水环境容量核定技术指南》，不考虑混合区的水环境容量时，水体所能接受的最大允许污染物负荷量计算公式为
W c =31．54（QC s +KC s V /86400）
夜扣宫门
（1）
式中：V 为湖泊水体积，m 3，取264000m 3
；
Q 为平衡时流入与流
出湖泊的流量，m 3/s ；C s 为湖泊水质组分浓度，mg /L ；K s 为一级反应速率常数（1/d ）。
根据太湖流域上游河网污染物降解释放规律相关研究
［4］
，
其上游河网COD cr 、
TP 和NH 3－N 的综合降解系数分别为0．0216 0．1974、0．0027 0．0591和0．0152 0．3123。根据鹰潭河湖系统水网特征、现状水质及污染物排放情况，确定COD cr 、TP 和NH 3－N 的综合降解系数分别为0．05、0．01、0．04。
611第42卷S2人民黄河Vol ．42，Sup．2
2020年12月YELLOW ＲIVEＲ
Dec．，2020
表1东湖现状污染物入湖量计算t/a 名称COD cr TP NH3－N 生活污染源168．171．8919．45
城市径流污染源389．661．783．73
统计的现状入湖总量557．833．6723．18理论环境容量234．890．410．30
由表1可知，控制城市径流污染是削减东湖现状入湖COD
cr
负荷的最佳途径，但无法有效削减NH3－N入湖量，控制生活污染源是削减东湖现状入湖NH3－N负荷的最佳途径，但仅控制生活污染源入湖COD cr负荷无法满足目标环境容量，同时控制生活污染源与城市径流污染源才能保障TP满足目标环境容量。
3MIKE水动力水环境软件模拟
3．1模型构建
梳理东湖周边现状管网及排水通道情况，明确纳污范围及汇水分区，建立东湖周边地表径流污染模型及东湖二维地形模型，形成东湖水环境模型，研究区面积约3．3km2，雨污管56条
（管径为600 1200mm）。研究区管网概化结果见图1
。
图1研究区管网概化
3．2降雨数据
鹰潭市2017年降雨量2162mm，降雨量＞1mm的时长414h，降雨量1 8mm的时长约350h。
3．3溢流污染分析
现状东湖沿岸截流倍数n=1条件下，2017年溢流116次，溢流量124．75万m3，最大溢流量4．9m3/s，COD cr溢流负荷约为106．38t/a，TP溢流负荷约为1．39t/a，NH
3
－N溢流负荷约为11．25t/a。以TP为例，主要受湖西侧雨污水合流管溢流污染及湖东侧径流污染，基本每月均有不同程度污染。
4调蓄池容积设计
4．1东湖东侧调蓄池容积确定
东湖东侧雨污分流工程改造完成后，集雨范围由原来的136hm2减小至88hm2，生活污染源大幅削减，但集水范围内径流污染源仍较高，通过新建雨水调蓄池及人工湿地等措施，净化初期雨水。该雨双鱼座什么性格
水调蓄池用于储存初期雨水，净化后排放雨水水质达到Ⅳ类水体标准。雨水调蓄池位置设置在截流干管末端（东湖东侧入湖口处），目标削减率为70%。雨水调蓄池有效容积计算公式［5］为
V=10DFψβ（2）式中：V为调蓄池有效容积，m3；D为调蓄量，mm（规范取4 8 mm）；F为汇水面积，hm2，排水管网改造后集雨范围为88hm2（改造前为136hm2）；Ψ为径流系数，取0．73；β为安全系数，可取1．1 1．5，本文取1．3。
在不同调蓄量情况下，对比项目投资估算及污染物去除率等目标（见图2和表2），应以较低的造价达到径流污染控制目标，因此选取调蓄池有效容积为7000m3
。
图2分流制雨水调蓄池有效容积选取
表2不同调蓄量下调蓄池容积选取
调蓄量/mm截流水量/（万t·a－1）排放水量/（万t·a－1）调蓄池容积/m3投资估算/万元污染物去除率/%是否推荐635965*********．22不推荐843896980272069．62推荐1050828351332075．13不推荐
4．2东湖西侧调蓄池容积确定
东湖西侧合流制管网城市生活污染源与径流污染源的污
染物产生量均较高，需通过新建调蓄池及截流井同时削减，使
旱季污水及初期雨水全部进入截污干管。当遇持续降雨时，新
建的截流井水位升高，部分合流污水通过闸门进入调蓄池，蓄
满后通过截流井内溢流堰溢流至东湖，目标削减率为95%。新
建调蓄池有效容积计算公式［5］为
逃税V=3600t
i （n－n
）Q个人所得税如何计算
dr
β（3）
式中：t i为调蓄池进水时间，h，一般可取0．5 1．0h，本文取1．0h；n为调蓄池建成运营后的截流倍数；n
为系统原截流倍数，取1．0；Q dr为截流井以前的旱时污水流量，实测流量为0．038 0．046m3/s；β为安全系数，一般取值1．1 1．5，本文取1．3。
在不同截流倍数情况下，对比项目投资估算及污染物削减率等目标（见图3和表3），选取调蓄池有效容积为5200m3
。
图3合流制调蓄池有效容积选取
（下转第120页）
711
城市全面推广，可以降低整个黄河流域二氧化碳浓度和地温，从而改变气候环境，促进降雨形成。
（3）建设湿地，增强固碳能力。湿地被称为地球之肾，具有水质净化、调节小气候、生态保护、生物原料、提供水源等多种功能。湿地内丰富的植物落，能够吸收大量的二氧化碳，并放出氧气，其固碳能力非常强悍［9］，利用这个能力减少温室效应的同时，提供各类生物资源。北方湿地在20世纪初多数破坏殆尽，应通过综合治理将湿地恢复起来，降水量丰富的流域应建立湿地，就晋中地区来说潇河、清漳河、浊漳河流域是建立湿地的上佳之地。
（4）建设人工湖泊，降温吸碳。湖泊对有效降低气温、吸收二氧化碳的作用是非常大的，在北方地表水过度开发、淤积和黑臭水体的存在，导致湖泊数量急剧减少，水生态遭到破坏。但是随着生态修复和河长制的实施，为建设人工湖泊创造了条件，通过储存降水，改善局部小气候，恢复水生态系统，加速固碳。人工湖泊可以与人文景观、湿地等相结合，实现绿生态与经济高质量发展。
（5）兴建雨水集蓄工程，实现雨洪资源化。黄河流域的降水主要集中在7—9月，占年降水量的50%
以上，旱涝交错，在降水减少趋势明显的当今，雨水集蓄工程显得尤为重要，典型的大型水利设施有水库，目前在黄河流域布局已经成型，接下来重点应该投向中小型水利设施建设。从集雨面分类包括城镇集雨、公路集雨、山头集雨、村庄集雨等，从蓄水设施分类包括塘坝、蓄水池、拦河坝、水窖等，将城镇集雨作为主战场，广泛建设雨水集蓄工程，不仅削弱洪峰流量、解决城市排涝、提供山区水源，还能改善生态环境，加速植物生长，提升二氧化碳吸收。
（6）发挥小水电站作用，减排固碳。在降雨偏丰的地区，利用中小河流开发小水电站是提供清洁能源，减少二氧化碳非常有效的措施，我们应该积极鼓励和扶持小水电站发挥产能，减少火力发电量，从而起到二氧化碳减排的目的，同时还有防洪减灾、农田水利保障、生态和水资源保障等作用，改善农田和生态环境，同时增加二氧化碳吸收量。在水库、水电站、湖泊、大型蓄水池探索开发水面光伏发电［10］，不占用多余土地，可以起到减排作用。
参考文献：
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148－152．
【责任编辑吕艳梅】
櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂（上接第117页）表3不同截流倍数下调蓄池容积选取
截流倍数截流水量/
（万t·a－1）
排放水量/
（万t·a－1）
调蓄池
容积/m3
投资
估算/万元
溢流污染物
去除率/%
径流污染物
去除率/%
是否推荐
15100．8020．473825112089．1890．15不推荐20110．3910．885150158094．3894．77推荐25117．793．485875241098．2498．32不推荐
5结语
（1）通过对东湖现状污染源进行分析，计算出东湖水环境容量COD cr、TP和NH3－N分别为234．89、0．40、10．30t/a。以2017年实测降雨模拟东湖受面源污染及溢流情况，确定东湖东侧分流制管网下初期雨水调蓄池有效容积为7000m3，东湖西侧合流制管网下调蓄池有效容积为5200m3。
（2）通过新建2座调蓄池，使得入湖污染源基本达到目标污染物削减量，减少对东湖的水体污染，改善水生态环境，使东湖水质达到地表水环境IV类水水质目标。
参考文献：
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好听的歌名［4］冯帅，李叙勇，邓建才．太湖流域上游河网污染物降解系数研究［J］．环境科学学报，2016，36（9）：28－37．
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【责任编辑张华兴】
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