黑臭水體產生的原因及治理技術

張 倩 郝 坤

1.邯鄲市規劃設計院，河北邯鄲 056002；2.北京水星環境有限公司，北京 100000

城市水體黑臭問題主要由水體中藻類和細菌的新陳代謝以及人類向水體中過度排放污染物引起的[1]。目前，國內外的學者和工程師對城市水體黑臭化產生的原因和內在機理進行了大量的研究，海口、北京、貴陽等一些國內城市針對黑臭水體實施大量工程，但是依然存在較多的瓶頸和不足。基于前人在黑臭水體治理領域的研究基礎，本文對城市水體黑臭化產生的原因及國內外現有治理技術進行了論述，為邯鄲市的黑臭水體治理指出了工作方向。

1 城市黑臭水體形成原因

1.1 城市黑臭水體污染源

外來有機污染物的輸入（外源輸入）。COD、氮、磷等有機污染物入河是城市水體黑臭化的主要原因之一。隨著生活污水等污水的直排入河，大量有機污染物、有機還原氮、磷等外源污染物大量消耗水中的耗溶解氧，導致水體溶解氧濃度降低，最終轉化成缺氧或厭氧狀態。厭氧微生物大量繁殖產生甲烷、硫化氫、氨氣等惡臭氣體，逸出水面造成水體黑臭[2]。

（1）污水直排入河。新建城區均采用雨污分流制，老舊城區存在部分雨污合流制。截流后尚有部分污水直排入河，加之初期雨水入河成為了河水污染的主要外源之一。新建區采用雨污分流體制，但由于建設尚不完善，管網系統尚未形成，排水暫無出路等原因，在雨水、污水管道之間私接、亂接現象嚴重，生活、餐飲、工廠等產生的污水直排入河，水體污染十分嚴重。

（2）面源污染。在河道流域范圍內未發展畜禽養殖業、水產養殖業、農業和礦石開采業的區域，初期雨水沖刷造成的徑流污染為主要的面源污染。

（3）合流管道淤積嚴重，加劇雨天污染。合流管道管徑相對旱流污水較大，旱流污水管道流行時間長，流速低，容易造成管道淤積。雨天當沖刷流速達到一定臨界值，雨水將會同淤泥一并排入河道，加劇雨天溢流污染的程度。同時這種淤泥污染還會造成初雨效應的延后，形成雨水污染的中期甚至后期效應。

1.2 水體底泥再懸浮及污染物的釋放（內源釋放）

底泥再懸浮是導致水體黑臭的重要因素之一。水體的自然流動、人類活動等因素的外來擾動使得沉積于水體的底泥再次懸浮，經過一系列物理、化學、微生物的復雜作用，底泥中的污染物形態發生轉化、溶解后向水體中釋放，造成水體二次污染。另外，大量底泥為微生物的的生長繁殖提供良好的生存基質和空間，放線菌等微生物通過代謝作用致使底泥發生甲烷化、反硝化等一系列反應，氣體上浮帶動底泥上浮，引起水體黑臭[3]。

1.3 水體不流動和水溫升高的影響

水流速度緩慢、水循環不暢是引起城市水體黑臭的另一個重要原因。平原城市由于地勢平緩、河流縱向坡度很小，加之水量不足，水體流動非常緩慢，淤泥沉積，使得河床逐漸抬高；此外，考慮城市景觀因素，河流流經城市段多設置道閘壩蓄水，水流經過閘壩時水體流態發生改變、發生涌水，水流不暢，嚴重者形成死水，導致水體水質惡化；此外，河岸的硬質護砌，阻斷了水體的自然循環，污染物積累，上述因素的綜合作用結果使得水體自凈能力顯著減弱，水體惡化敏感性增強，水體出現黑臭。

熱電廠、鋼鐵廠等排出的冷卻水、污水處理廠排放的尾水等水溫較高，排入城市水體會導致水體局部溫度升高，水體溶解氧含量降低，微生物加快分解有機物及氨氮速度，加速溶解氧消耗，加劇了水體黑臭的發生。

1.4 渠岸硬質化，水生生態環境惡劣

城市水體為城市重要的雨水和防洪排澇通道，承擔著汛期城市安全排水的重要任務。硬質護岸抗沖刷能力強，利于城市的行洪排澇，但是在一定程度上破壞了城市河道生態環境。硬質護岸多采用混凝土、漿砌塊石等材料，其阻滲功能隔絕了水體和外界的換聯系，不利于水體自凈能力的發揮和生態系統的恢復。

2 城市黑臭水體整治技術

參照《城市黑臭水體整治工作指南》相關要求，城市黑臭水體治理的基本技術路線為“控源截污、內源治理；活水循環、清水補給；水質凈化、生態修復”。

2.1 控源截污（截斷外源）

“黑臭在水里，根源在岸上，關鍵在排口，核心在管網”。做好黑臭河道治理首要是控源截污，控源截污包括截污納管和面源控制2部分內容。

2.1.1 截污納管

截污納管采用截流或雨污分流方式從污染源頭將污水、初期雨水截流，使其納入污水處理系統，杜絕了其直排入城市水體的可能，多用于沿岸合流系統、雨水排放口等永久性工程治理。截污納管實施后，效果立竿見影，是最直接有效的工程措施，也是采取清淤、生物處理等技術措施的重要前提。

2.1.2 面源控制

面源污染主要為初期雨水和地表固體廢棄物，包括沿河居民傾倒生活垃圾產生的污染。面源控制可結合海綿城市的建設，采用低影響開發技術、初期雨水凈化技術以及生態護岸等。

2.2 內源控制

內源控制技術就是采用一系列工程措施清除水體中的淤泥、垃圾等污染物，從水體內部消除污染源。對于內源性污染，主要的控制措施是河道清淤，減少水體內在污染源，治理效果也是非常顯著的。清淤工程結束后可以實施底質改良凈化利用投加水體凈化劑，降解底泥中有機質等污染物，避免內源污染物質向水體中釋放。

2.3 活水循環、清水補給

活水循環可通過提高水體的流動性達到緩流水體的黑臭治理與水質保持的目的。采用設置提升泵站、水系合理連通等方式，推動滯留水體的流動。清水補給的機理為注入清潔水對污染物的稀釋及進一步的分解。快速的水流速度能加快水氣交換速度，為水中提供大量的氧氣，從而有效防止水體污染。

2.4 生態修復

2.4.1 生態凈化

（1）微生物強化技術。黑臭水體的微生物強化技術是通過微生物的降解作用來實現的。在實際應用中，主要通過投加微生物菌劑、酶制劑種或者直接向黑臭河道投加微生物促生劑，促進“土著”微生物的生長等方法來加快微生物降解水體污染物的速度。

（2）生物膜技術。生物膜技術是一種“附著生長型”污水處理方法。生物膜上附著生長著大量微生物，與污水接觸過程中，微生物通過截留、吸附、降解等多種手段消除水體污染物，提升黑臭水體水質。生物膜法的本質是采用人為干預手段強化天然河流中生物凈化過程。近年來，生物膜技術日益得到設計人員的重視，礫石接觸氧化法、排水溝（渠）的接觸氧化法等在設計中應用較多。

（3）水生植物凈化技術。水生植物是水體自凈性能發揮的重要組成部分，植物通過代謝作用使進入環境中的污染物質無害化。在黑臭水體治理工程中，所選擇植物往往需要通過小試甚至中試來確定其處理效果后方可大范圍實施，選用的首層植物需有很強的繁殖能力和抗逆能力、且易栽培管理、可資源化利用、具有觀賞性等特點。常用的植物凈化技術有人工濕地、氧化塘、生態浮床、人工浮島等。

2.4.2 人工增氧

水體缺氧是水體黑臭的根本原因。人工增氧使得水體中溶解氧增多，微生物代謝能力增強，對水體黑臭的消除具有顯著的效果。但是，曝氣增氧需消耗大量的能力，噪音大；此外，在低水位或者通航的航道采用曝氣增氧還會造成底泥懸浮，惡化水質。

3 邯鄲水體綜合治理方案

本文以流經邯鄲市區的滏陽河、沁河水體整治為例，從黑臭水體現狀、成因以及治理技術等幾個方面探討了河道黑臭水體的治理問題，為改善邯鄲市水環境狀況提供依據。

3.1 黑臭水體成因分析

（1）未經處理直接排入河道的生活污水；（2）河流底泥二次污染；（3）沿線市場、垃圾污染物、初期雨水等面源加重水質污染；（4）局部河段淤堵，水體富營養化。滏陽河、沁河的黑臭水體綜合了上述特征，因此在治理上有一定的復雜性。

3.2 治理方案

滏陽河：控源截污、岸線整治相結合。

沁河：控源截污、清淤疏浚、岸線整治、調水引流相結合。

4 結語

城市水體黑臭化是多種因素綜合作用的結果，黑臭水體整治措施的制定需針對黑臭成因展開研究，需因地制宜，采用一種或多種措施共同作用，還清水體水質。同時，如何長效保持水體治理效果及保護現有的潔凈河流，是黑臭水體整治工作面臨的另一挑戰，需要研究人員、工程人員進一步的深入研究和探索。