深圳河湾流域水质稳定达标方案探索与思考

汪振松，王政君，戴 韵，汤 钟，冷玉波，段余杰

(1.深圳市深圳河湾流域管理中心，广东 深圳 518000；2.深圳市城市规划设计研究院有限公司，广东 深圳 518000)

1 概述

治水工作是一个长期的过程，按照治水所达到的效果，大致可分为3个阶段。第1阶段是全面消黑，主要工作内容包括全面消除旱天污水直排、消除水体黑臭、工业废水和污水厂达标排放等。国家先后发布《水污染防治计划》《城市黑臭水体治理攻坚战实施方案》，支撑各地开展黑臭水体整治工作；第2阶段是长治久清，主要是在维持第1阶段黑臭水体治理成果的基础上，进一步提升和稳定水质，消除水质反复，实现稳定达标。主要工作包括大幅削减合流制溢流污染、控制城市面源污染、提升污水厂进水浓度等。《城镇污水处理提质增效三年行动方案》(2019—2021年)的实施，主要是为了加快补齐城镇污水收集和处理设施短板，提升污水处理效率；第3阶段是生态活力，治水的工作主要集中在水生态修复、增强自净能力、打造滨水岸线和景观等。截至2020年底，全国地级及以上城市2914个黑臭水体消除比例达到98.2%[1]。目前各大城市整治黑臭水体工作均已接近尾声，以消黑为目标的第1阶段治理任务基本完成[2]，即将进入第2阶段的工作。

深圳河湾流域是深圳市经济基础最好、城市建设最完善的流域，涉及南山区、福田区、罗湖区和龙岗区。根据《深圳市城市黑臭水体治理攻坚实施方案》公示，2018年深圳河湾流域有黑臭水体22条，总长度为77.57km，在2019年底全部消黑。河道水质虽有好转，但未得到根本改善，大多数监测断面在雨天出现劣Ⅴ类，无法全年稳定达标。以下笔者在黑臭水体消除的基础上，通过对深圳河湾流域全面剖析，提出下一步实现水质稳定达标的方案，并以期能为类似地区的水质稳定达标提供参考。

2 流域水环境概况

深圳河湾流域位于珠江口东侧，东起梧桐山，西至珠江口东岸，北起鸡公山、羊台山、牛尾岭，南至香港新界四方山、四排石山[3]。流域面积596km2，其中深圳侧340km2，香港侧256km2。深圳侧含深圳河干流1条，一级支流5条，入海河流5条。至2019年约有人口583万，用水量188万m3/d，污水量148万m3/d，污水总处理量204万m3/d。

深圳河口国考断面的考核目标为Ⅴ类。通过黑臭水体治理，河口水质稳步提升。根据2018、2019和2020年监测数据分析，深圳河口旱季(1—3月、10—12月)水质达标率为37%、88%和89%，雨季(4—9月)达标率为3%、15%和65%。旱季虽已基本达标，但是流域应对雨季的能力不足，雨天水质波动较大，实现深圳河口断面稳定达标仍有一定的压力。以2020年5月11日降雨为例(见表1)，流域降雨量约为37mm，多个河道断面出现劣Ⅴ类，深圳河口断面氨氮达2.57mg/L，需要4d才恢复至Ⅴ类。

表1 2020年5月11日降雨后深圳河口氨氮浓度

3 系统分析

3.1 市政污水管网

经黑臭水体整治后，深圳河湾流域雨污分流排水系统已基本形成，但是仍存在局部污水管网缺失、管段高水位运行、倒坡、变形等问题。尤其是龙岗片区，管网建设相比于流域内其它区有所滞后，李朗、东深供水渠、下水径等片区部分市政污水管网尚未建设，由沿河截流管转输至水质净化厂。至2020年底，流域市政污水管网总长度为1652km。

3.2 小区污水管网

截止2019年底，深圳河湾流域已完成正本清源的小区有5351个，完成率达96%。但是由于新增排水户私自接管、管理维护不善等原因，部分小区重回雨污混流状态，出现“返潮”现象。龙岗片区“返潮”率高达30%。另有部分城中村巷道狭窄，不具备雨污分流改造条件，采用总口截污，比如罗湖区的向西村、黄贝岭村等。

3.3 截流调蓄系统

截止2020年底，深圳河湾流域共有26条水系建设了沿河截流系统，总长度约为155.7km，基本覆盖流域主要干支流。截流形式以截流管或截流箱涵为主，另有部分截流槽分布于龙岗片区和草埔片区。除沿河截流系统，流域经黑臭水体整治后，仍存在38个总口截污和745个点截污。此外，流域内现有调蓄池2座，规模均为2万m3；在建调蓄池13座，规模为33.85万m3。

根据数据统计，2020年南山、福田和罗湖区通过截流进厂的污水量旱季约36万m3/d，雨季约48万m3/d，分别占水质净化厂处理规模的23%和26%，此部分污水量是造成溢流污染的根源。

3.4 水质净化厂

深圳河湾流域已建成11座水质净化厂，现状总规模为233.6万m3/d；在建3座，建成后总处理能力为258.6万m3/d。现状总处理能力为污水量的1.57倍。2018—2020年流域内污水处理量呈先上升后下降的趋势，如图1所示。2020年11座厂日均处理量为200万m3/d，平均负荷率约85.6%，运行压力较大。雨季处理量明显高于旱季处理量，表明雨季有大量雨水进厂，一方面增加了水质净化厂的运行负荷，同时也降低了进厂浓度。进水BOD5浓度低于100mg/L的厂主要在深圳河龙岗片区。由于提标改造，流域内各厂出水水质较好，COD、BOD5、氨氮和总磷达地表水Ⅳ类标准，总氮达一级A标准。在各厂互联互通方面，已形成6条厂间调配通道，但是厂间调配以单向为主，且行政区之间缺乏调配，韧性不足。

图1 深圳河湾流域水质净化厂2018—2020年处理量变化图

3.5 暗涵

深圳河湾流域共有54段暗涵，总长约70.9km。在黑臭水体整治前，暗涵主要采用总口截污，在下雨时产生严重的溢流污染。2018—2020年，流域内凤塘河、新洲河北环段、皇岗河、金塘街渠、笔架山河等暗涵整治完毕，暗涵排口截污纳管，总口打开。暗涵整治后能够保证晴天水质，并且释放河道清洁基流。但是采用截污挂管的整治方式，并未从根源上雨污分流，导致雨天仍有溢流污染发生。2021年3月6日，对新洲河北环暗涵出口进行了持续加密监测，数据显示晴天总口出水基本稳定，随着下午4点降雨的发生，主要污染物指标有较大幅度的增加，降雨期间暗涵出口的水质仍不稳定，如图2所示。

图2 新洲河北环暗涵出口在降雨时的水质变化

3.6 排口

通过黑臭水体整治，流域内旱天污水直排已基本消除，但仍存在“跑冒滴漏”现象。由于正本清源不彻底等原因，仍存在部分混流排口。混流排口全部采用截流，保障旱季水质，但是在雨季会产生溢流污染。福田区7条河道明渠段排口总数为227个，其中混流排口数有74个。

3.7 污染源

城中村是流域重要的污染源。深圳湾流域城中村分布较分散，主要包括云石村，西仔围，白芒，麻磡村等，占流域面积的3%；深圳河流域城中村分布较集中，主要在龙岗区和黄贝岭等，占流域面积6.2%。此外，“三产”、“三池”也会产生严重污染。利用爬虫技术对流域内“三产”污染源进行抓取，结果显示菜市场、农贸市场、大排档、洗车、修车等共有2800处以上，管控任务艰巨。

3.8 主要问题

深圳河湾流域在消除黑臭水体后，要实现水质稳定达标，其主要问题在于流域正本清源、雨污分流不彻底，河道仍存在部分混流排口，截污系统仍在发挥兜底保障作用，导致雨季溢流污染的发生。同时，截流也会增加水质净化厂的雨季运行负荷，降低进厂浓度。为增加截流调蓄能力而建设大量调蓄池，投资巨大。

4 影响因素分析

影响水质稳定达标的因素主要包括：溢流污染、面源污染、底泥、尾水排放及水动力等。溢流污染是导致河道雨天水质超标的主要原因。根据程鹏等人的研究[4]，深圳河湾流域全年溢流污染占入河总污染负荷(除去水质净化厂尾水)的68%，雨季升至85%。其次是面源和底泥污染。在尾水方面，水质已达到准Ⅳ类标准，不再成为限制性因素，反而可以作为补水水源改善水质。此外，由于深圳湾为半封闭海湾，潮水的顶托使污染物进入深圳河干流后下泄不畅，相比于非感潮河道或河口有水闸的河道，水质恢复较慢，也成为影响深圳河水质的因素。

4.1 溢流污染

溢流污染对河流水体的危害主要有：营养盐超标、病原菌增多、溶解氧降低等[4]。根据2021年降雨期间监测数据，深圳河湾流域有溢流风险点约72个，包括晴天偶尔溢流点位12个，小雨溢流点位26个，中大雨溢流点位34个。其中，雨天溢流量大、溢流水质差的点位有14个。

溢流污染受到降雨、生活污水、管网沉积物、截流和溢流形式等诸多因素的影响[5]，而且存在初期效应，在溢流初始阶段污染负荷较高。

4.2 面源污染

在降雨作用下，大气沉积物被雨水淋洗带到地面或地面累积污染物被径流冲刷，经由排水系统收集、输送，或直接通过地表排入河流等受纳水体，形成面源污染。城市雨水径流污染具有随机性强、面积广、成分复杂等特点。随着黑臭水体整治中点源污染治理的推进，面源污染在流域水体污染中所占的比重越来越大。据估计，淮河流域入河面源污染占到50%[6]。

5 水质稳定达标方案探索

5.1 收集：坚持污水管网全覆盖、全分流、全收集，完善和优化污水收集系统

5.1.1污水管网盲区消除

对市政污水系统进行查漏补缺，尤其是龙岗片区。避免使用沿河截流管转输市政污水，确保污水全部纳入市政污水收集系统[7]。

5.1.2污水系统优化

定期摸查雨污混接错接点，并进行整改。对局部管径过小、倒坡或其他原因导致压力过大的管段进行优化。

5.1.3小区正本清源复核

对已完成正本清源的小区和城中村进行复查和整改，减少源头混流。城中村应结合城市更新进行雨污分流改造。

5.2 截流：针对突发漏排污水和初期雨水，优化截流系统作为保护屏障

5.2.1沿河截流系统贯通及优化

对流域内“总口”和截流槽进行整改，通过雨污分流予以消除。短期内无法达到雨污分流的区域改造为沿河截污，再逐步进行雨污分流。对沿河截流系统局部破损或缺失段进行修补，剥离接入的市政污水。

5.2.2排口溯源整治

对截流系统晴天来水进行分析，排口及支流(涵)按照排水类型、集雨区性质、出口高程等情况进行分类造册、溯源整治，剥离截流系统中的污水，降低旱季水量。

5.2.3排口改造，截流初雨

远期针对沿河截流系统中每个排口的具体形式，对排口进行精准截流改造，截流初雨至初雨处理系统，进一步保障河道水质。

5.3 调蓄：因地制宜实施污染雨水调蓄控制

初雨调蓄池是水体水质保障的重要组成部分，能够控制溢流污染、削减面源污染，远期还可用于调蓄雨水资源[8]。调蓄池的布局应统筹考虑城中村等重污染区域的分布、雨季溢流量、用地保障和系统完整性等多个因素。尽量设置在城中村等污染严重区域的下游，并且统筹协调污染雨水收集、进水水量和水质控制、排空、出水输送通道、处理方式等各环节。

5.4 处理：污水处理提质增效

5.4.1进厂浓度提升

外水来源主要包括清洁基流、地下水、总口、混流排口、施工降水等，“减外水”主要采取以下措施：对基流进行复核，对排口的外水溯源，重点关注流量大、浓度低的排口；对排查单位、勘察设计单位和施工单位进行统筹，实现三方联动，在排查、设计和施工3个环节查漏补缺，不断完善排查成果；继续推进正本清源、雨污分流计划，实现雨污分流后取消截污点；开展清水混入外水管成因调查，开展清基剥离及总口整治工程，减少清基入流；对施工降水进行处理后释放到河道，减少施工降水的混入。

5.4.2污水系统韧性规划

根据地形条件、现状水质净化厂分布情况、城市道路交通条件，在流域内构建应急调配系统，在污水处理设施事故期、检修期及提标改造期，将服务范围内的污水调配至其他设施进行处理，避免直排自然水体造成严重污染，提升污水系统的韧性[9]。至2030年，深圳河湾流域内厂间调配通道增加至13条。

5.5 管控：污染源长效管控

5.5.1实行污染物排放许可证，所有固定污染源实现“一证式”管理

严格实施《控制污染物排放许可制实施方案》和《深圳经济特区污染物排放许可证管理办法》，对所有固定污染源实行排放许可证管理，从源头减少进入河道的污染物。

5.5.2加强涉水面源污染长效治理工作

全面推进“三产”、“三池”涉水污染源以及城市面源的长效治理，严格监管执法。布局海绵设施源头削减污染，推动流域雨季水质稳定达标。

5.6 调度：全要素运行调度

打破行政、行业壁垒，构建流域“厂-网-河-城”全要素智慧水务系统，充分发挥设施功能，对设施进行统一调度，厂网河高效联动运行，保障河道水质稳定达标，实现“一网全感知、一图展全景、一中心管控、一体化协同、一源全共享、一机通水务”的总体目标[10]。

6 结语

随着国家生态文明建设的不断推进和人民环境保护意识的不断加强，对城市水环境提出了更高的要求。深圳河湾流域是典型的城市型流域，在完成黑臭水体消除后，水环境目标提升至水质稳定达标。通过对深圳河湾流域污水系统各要素系统分析，提炼影响水质稳定达标的关键因素，并制定涵盖源头、过程和末端的水质稳定达标方案，为其它类似流域的后续水环境治理提供方法和思路。下一步需要耦合流域内“厂、网、河、城”各要素搭建水动力和水质模型，对污水系统现状及水质稳定达标方案进行定量评估，从而优化方案各参数，达到流域精细化治理，最终实现流域长治久清。