城市河道黑臭水體污染治理技術(shù)探析

摘要：城市黑臭河道治理是我國水環(huán)境整治的重要目標(biāo)，按照《水污染防治行動計(jì)劃》要求，至2030年，我國要全部消除城市建成區(qū)黑臭水體。在此背景下，本文通過研究城市河道黑臭水體形成的主要原因，并對其治理技術(shù)等進(jìn)行了闡述，并以實(shí)際黑臭水體修復(fù)為例，證明了多種技術(shù)聯(lián)合可對黑臭水體污染起到良好的治理效果。

關(guān)鍵詞：城市河道；黑臭水體；治理技術(shù)

中圖分類號：X522 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-672X（2018）06-0062-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.06.036

Abstract： The treatment of black and odor in urban rivers is an important goal for the improvement of water environment in China. The “Water Pollution Prevention and Control Action Plan” requires that， in 2030， black stinky water bodies in urban built-up areas be completely eliminated. The study focused on the formation and analysis of important elements such as the formation of black and odor bodies in urban rivers， and treatment technologies. Taking the repair of actual black and odorous water bodies as an example， it was demonstrated that a combination of technologies can play a good role in controlling black and odorless water bodies.

Keywords： Urban rivers； Black and odor bodies； Governance techniques

我國黑臭水體的概念始于1963年，上海自來水公司開始注意水體黑臭問題，并初步提出了黑臭指數(shù)計(jì)算的方法[1]。此后黑臭水體受到了人們越來越多的關(guān)注，相關(guān)的研究也逐漸深入，逐步從對黑臭水體的內(nèi)涵探討到黑臭水體形成機(jī)理的研究再到黑臭水體治理技術(shù)的實(shí)踐。但對黑臭水體的概念目前還沒有統(tǒng)一的科學(xué)界定，我國發(fā)布的《城市黑臭水體整治工作指南》對黑臭水體的定義為：“城市范圍內(nèi)、呈現(xiàn)令人不悅的顏色和（或）散發(fā)令人不適氣味的水體的統(tǒng)稱[2]”。黑臭水體不僅使城市整體形象大大折扣，還對城市居民生活和身體健康造成危害。黑臭水體整治是我國生態(tài)文明建設(shè)的必然要求，也是全體人民的迫切愿望。本研究對黑臭水體的形成原因和治理技術(shù)進(jìn)行了總結(jié)和分析，并以實(shí)際黑臭水體修復(fù)為例，對治理技術(shù)進(jìn)行了探討，以期借此為我國城市水環(huán)境整治提供參考。

1 黑臭水體的形成原因

水體黑臭產(chǎn)生是因?yàn)槲廴矩?fù)荷超過水體自凈能力，使水體中有機(jī)物、氨氮、溶解氧、藻類、透明度等指標(biāo)發(fā)生變化，水質(zhì)惡化。目前對黑臭水體的判定和評價(jià)也通常根據(jù)上訴指標(biāo)來判斷[3]。各指標(biāo)變化原因及和黑臭水體的關(guān)系如表1所示。黑臭水體中的致黑物質(zhì)一方面來自于含F(xiàn)e、Mn、S等元素的不溶物質(zhì)，另一方面則來自于有色腐殖質(zhì)類等物質(zhì)。黑臭水體的臭味主要來自H2S、NH3、硫醚類物質(zhì)、喬司脒、甲硫醇（MeSH）、二甲基硫醚（ DMS） 等致臭物質(zhì)。這些致黑致臭物質(zhì)的產(chǎn)生則是由于水體污染尤其是有機(jī)污染造成。

1.1 外源污染物質(zhì)進(jìn)入

城市的快速發(fā)展，工業(yè)的迅速崛起以及城市人口的激增，產(chǎn)生了大量工業(yè)污水、生活廢水，城市河道成為了這些污水的主要去處，由此引入了大量有機(jī)物、重金屬等污染物質(zhì)。大量有機(jī)物在水體中被好氧物質(zhì)分解，使水體溶解氧濃度迅速降低，水體缺氧，大量厭氧微生物迅速繁殖，將水體中的有機(jī)物分解成NH3、H2S、硫醇等物質(zhì)，引起水體發(fā)黑發(fā)臭。重金屬尤其是Fe和Mn元素的引入，是引起水體發(fā)黑的主要原因[1]。

1.2 底泥懸浮

底泥中沉積了大量污染物質(zhì)，當(dāng)其受到擾動，再次懸浮時(shí)，底泥中的污染物質(zhì)會再次釋放到水體中，加重水體污染。段余杰[4]等在其研究中發(fā)現(xiàn)，底泥懸浮后，水體中的懸浮顆粒物濃度馬上有了明顯增加，氨氮濃度迅速升高，透明度和溶解氧含量則急劇下降，表明了底泥懸浮對水質(zhì)的不利影響。同時(shí)，底泥也是放線菌、藍(lán)藻等生物的聚集生長地，這些生物會使底泥中的污染物質(zhì)發(fā)生甲烷化、反硝化，產(chǎn)生的喬司脒是引起水體黑臭的重要物質(zhì)。

1.3 水體自凈能力差

因地理氣候條件等原因，一些河道水體水量小，且補(bǔ)給能力不足，流速較緩，水體基本處于靜止。當(dāng)水體受到污染時(shí)，幾乎沒有能力對污染物進(jìn)行凈化，導(dǎo)致水體黑臭。

2 黑臭水體治理技術(shù)

根據(jù)黑臭水體產(chǎn)生的原因，《城市黑臭水體整治工作指南》將治理技術(shù)分為外部污染源攔截、內(nèi)部污染源控制、水質(zhì)凈化和活水循環(huán)4大類方法[2-3]。

2.1 外部污染源攔截

水體黑臭的起因是大量外源污染物質(zhì)的進(jìn)入，因此外源物質(zhì)攔截是治理的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。根據(jù)污染物的進(jìn)入方式，可將污染源分為點(diǎn)源和面源。點(diǎn)源包括城市生活污水、工業(yè)污水、餐飲企業(yè)廢水以及規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖污水等，面源包括初期雨水、農(nóng)田徑流等。點(diǎn)源污染通常根據(jù)污染物類型，選擇適宜的預(yù)處理方式，預(yù)處理達(dá)標(biāo)后排入水體或排入城市污水處理廠進(jìn)一步處理后再排入水體，面源污染目前通常與海綿城市建設(shè)相結(jié)合，采取雨水花園、透水磚代替硬化路面鋪裝等方式來減輕徑流污染。良好的污水收集處理系統(tǒng)和完善的排污管網(wǎng)建設(shè)是外部污染攔截的關(guān)鍵。

2.2 內(nèi)部污染控制

在對外部污染物進(jìn)行控制后，還需對已進(jìn)入水體的污染物進(jìn)行清理，此階段的控制主要包括底泥處置和漂浮物、懸浮物等垃圾清理。污染物質(zhì)進(jìn)入水體后，在水體中不斷積累，其中大部分沉積在水體底泥中，因此對底泥清淤疏浚是黑臭水體治理的重要手段，目前常用的清淤疏浚方式主要有絞吸挖泥船清淤、氣力泵清淤、不排水機(jī)械清淤、水力沖挖式清淤等。除底泥清淤外，還需加強(qiáng)管理，定期清除河面垃圾，保證河面清潔[4-5]。

2.3 水質(zhì)凈化

水質(zhì)凈化是通過去除水體中的溶解性污染物質(zhì)，降低化學(xué)需氧量、氨氮、總氮、總磷、重金屬等污染物濃度，來增加溶解氧濃度、提高水體透明度，使水體質(zhì)量得到改善。根據(jù)修復(fù)手段的不同，水質(zhì)凈化可分為物理凈化、化學(xué)凈化和生物生態(tài)凈化等方法。物理凈化目前主要是通過曝氣來增加溶解氧濃度，相比于直接向水體曝氣，底泥曝氣更能提高修復(fù)效率。化學(xué)凈化主要通過化學(xué)試劑的投加來絮凝沉淀污染物、對水體污染物進(jìn)行氧化和沉淀以達(dá)凈化目的，目前常用的化學(xué)試劑主要有鐵鹽、鋁鹽等用于絮凝的絮凝劑、雙氧水等用于氧化的氧化劑以及生石灰等用于沉淀的沉淀劑。生物生態(tài)凈化是通過向水體中引入活性微生物、種植功能性水生植物，利用微生物、水生植物的代謝截留等作用來對污染物質(zhì)進(jìn)行吸收、轉(zhuǎn)化和截留。生物、生態(tài)技術(shù)相比于物理化學(xué)方法，能從根本上降解污染物并重新構(gòu)建健康的水生生態(tài)系統(tǒng)，恢復(fù)水體功能，是目前研究最多的水質(zhì)凈化方法。三種水質(zhì)凈化方法對比如表2所示。

2.4 活水循環(huán)

活水循環(huán)主要通過向水體中引入干凈的水源，將水體中的污染物進(jìn)行稀釋和擴(kuò)散，以達(dá)到水質(zhì)改善作用。常用的清潔水有地表水和循環(huán)利用的再生水。科學(xué)的活水引入能縮短黑臭水體治理周期，這在太湖的治理修復(fù)中得到了證明[5]，但此方法成本較高，難以長時(shí)間持續(xù)治理。

黑臭水體通常情況復(fù)雜，單一的修復(fù)手段難以實(shí)現(xiàn)較好的治理效果，因此在實(shí)際黑臭水體治理中，通常會結(jié)合多種治理手段進(jìn)行綜合治理。比如，英國泰晤士河受工業(yè)建設(shè)影響，黑臭嚴(yán)重，在其治理中采用了源頭污染攔截、提升了污水收集處理能力，并完善了管網(wǎng)收集系統(tǒng)，再加以水質(zhì)凈化，最終修復(fù)達(dá)到了工業(yè)化以前的水體狀況。北京的馬草河治理前水質(zhì)為劣Ⅴ類，黑臭情況嚴(yán)重，在治理中通過清淤疏浚，改善了底泥污染，結(jié)合生態(tài)浮床對水質(zhì)進(jìn)行凈化，并輔以曝氣來提升溶解氧濃度，最終馬草河黑臭消失，水生生態(tài)系統(tǒng)得到恢復(fù)。

3 案例研究

研究以湖南某黑臭河段為例，探討黑臭水體治理方法及效果。治理前改河段基本為靜止?fàn)顟B(tài)，水動力差，水體黑臭情況嚴(yán)重。兩岸綠化較少，岸坡垃圾較多，有多處存在生活污水直排。治理前水質(zhì)狀況如表3所示，根據(jù)水體情況，制定如下治理方案。

（1）完善周邊管網(wǎng)，阻斷生活污水直排。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，直排河段的生活污水是因周邊排水管網(wǎng)破裂，污水溢流造成。因此對排污管網(wǎng)進(jìn)行了修復(fù)，阻斷了生活污水直排。

（2）底泥清淤。采用絞吸挖泥船對底泥進(jìn)行清淤，減輕底泥懸浮引起的污染。

（3）曝氣充氧。采用曝氣裝置對水體進(jìn)行曝氣，以增強(qiáng)水體溶解氧濃度。

（4）微生物投加。治理初期，水中有機(jī)物濃度高，向水體中引入微生物以降解有機(jī)物濃度。

（5）植物修復(fù)。以浮床的方式種植水生植物，水生植物不僅可對有機(jī)物等污染物質(zhì)進(jìn)行吸收還能為微生物提供良好的棲息環(huán)境，有助于污染物質(zhì)的微生物降解。

（6）生態(tài)修復(fù)。清理兩岸垃圾，在兩岸種植適宜的水生植物，根據(jù)水質(zhì)情況，投入適量浮游動物等水生生物，逐步構(gòu)建健康的水生生態(tài)環(huán)境。

修復(fù)后的水體各指標(biāo)如表3所示，由表3可知，黑臭水體經(jīng)污染攔截、水質(zhì)凈化、生態(tài)構(gòu)建等修復(fù)治理后，各污染物質(zhì)得到了明顯降解，溶解氧、透明度等得到了顯著提高，水質(zhì)獲得了極大改善。

4 結(jié)束語

城市河道黑臭的產(chǎn)生，是在社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中因重工業(yè)建設(shè)、輕環(huán)境保護(hù)而出現(xiàn)的水環(huán)境污染現(xiàn)象。外源污染的進(jìn)入和含有積聚污染物的底泥懸浮是引起水體黑臭的根本原因。在多年的治理修復(fù)探索中，形成了外源截留、內(nèi)源控制、水質(zhì)改善和活水循環(huán)治理思路。我國城市河道黑臭治理任重道遠(yuǎn)，需對黑臭水體進(jìn)行全面的了解，并根據(jù)不同水體的污染特征和所處環(huán)境狀況，制定最為科學(xué)合理的修復(fù)方案。

參考文獻(xiàn)

[1]胡洪營，孫艷，席勁瑛等.城市黑臭水體治理與水質(zhì)長效改善保持技術(shù)分析[J].環(huán)境保護(hù)，2015，43（13）：24-26.

[2]林培.《城市黑臭水體整治工作指南》解讀[J].建設(shè)科技，2015，（18）：14-15.

[3]王旭，王永剛，孫長虹等.城市黑臭水體形成機(jī)理與評價(jià)方法研究進(jìn)展[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2016，27（4）：1331-1340.

[4]段余杰，劉小寧，陳光耀等.底泥再懸浮對上覆水水質(zhì)的影響研究[J].生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)，2017，26（5）：837-842.

[5]李家才.總量控制與太湖流域水污染治理——《太湖流域水環(huán)境綜合治理總體方案》述評[J].環(huán)境污染與防治，2010，32（4）：96-100.

收稿日期：2018-04-19

作者簡介：樊亮亮（1980-），女，本科，高級工程師，研究方向?yàn)榻o水排水。