初期雨水對黑臭水體的形成影響及其處理

王水云 李緒忠 肖偉龍

長沙有色冶金設計研究院有限公司 湖南 長沙 410019

隨著城鎮化率提高，雨污水產量顯著加大，大量未處理的雨污水排入水體，導致了黑臭水體的產生。目前，黑臭水體的治理取得了階段性的成果，但是各地對《城市黑臭水體整治工作指南》提出的技術路線難以綜合實施，針對不同水體分析治理的對策千篇一律，黑臭水體治理工作治標不治本，“治理-污染-治理”現象仍然存在。其主要原因是不同區域城市黑臭水體治理工作存在較大的技術難題和管理難題，并且忽略了導致水體黑臭的源頭治理工作，特別是外源污染對黑臭水體形成的影響。

1 黑臭水體的現狀和成因

1.1 黑臭水體的現狀

城市江河湖泊水體的健康不僅影響居民休閑生活和城市的景觀生態，還在改善城市小氣候、貯水調洪和海綿城市的建設中也起到重要作用。幾十年來，公眾環境保護意識淡薄、水域大面積污染、水體黑臭現象層出不窮，嚴重破壞了城市美好形象。根據生態環境部公布信息：截至2018年底，我國城市黑臭水體數量總認定數2100個，治理完成83%；城市黑臭水體公里數8021公里，治理完成76%，其中，每公里黑臭水體的治理投資費用高達504萬元。但調查發現，黑臭水體治理存在整治工作系統性差，上下游水體協調性差，整治工程內源治理不到位， 缺乏生態修復工程措施，集中于截污工程的工作未到達預期效果等問題。

這與《水污染防治行動計劃》的目標還存在一定的差距，且“先污染后治理”或者是“邊污染邊治理”的歷史路線應該改正，預防黑臭水體的形成、維護城市水體的健康比治理更為重要。

1.2 黑臭水體的成因

目前，黑臭水體的形成機理獲得了廣泛研究，但是結果不太全面，對黑臭水體的評價指標也尚未統一。客觀上來說，水體黑臭的現象在水里，但是根源卻在岸上，因具體的區域環境條件而各有不同，大致分為以下三個方面的原因：

1.2.1 外源污染的進入

外源污染包括點源污染和面源污染，是導致水體黑臭的首要成因，帶有長期性破壞的基本特點。初期雨水直排、排污口直排污廢水、雨季管道溢流、農業污染等使得水體富集了許多超過其環境容量、造成水體黑臭的有機污染物、重金屬等。在水體中的微生物分解有機物，消耗大量氧氣，水體耗氧量大于水體復氧，導致水體長時間處于缺氧狀態，致使厭氧細菌大量繁殖，降解有機物質，產生氨（NH3）、硫化氫（H2S）等臭氣，且研究發現發現黑臭水體中生成的硫醚類化合物、喬司脒和2-二甲基異莰醇等也是致使水體發臭的物質。

1.2.2 內源污染的釋放

底泥包括有機底泥和無機底泥，黑臭底泥上浮是水體黑臭的重要成因。進入水體的部分污染物沒有被微生物降解，而是通過沉積、遷移、轉化作用進入水體底泥，在沖刷或者人為影響下，吸附在底泥顆粒上的有機物和無機鹽釋放至水體表面，使水體發黑。

1.2.3 水體環境因素

水體環境因素主要包括水體溫度、pH、微生物種類及其生態環境、氣候、季節、水動力條件等。呂佳佳分析溫度、水深對黑臭水形成的影響發現，當水體溫度大于25℃，水深大于0.9米時，黑臭水體容易形成。而且，目前認為與水體黑臭有關的好氧放線菌在25℃時繁殖速率達到頂峰，水體黑臭程度最大，因此，在黑臭水體的治理過程中，控制水環境因素也是必要的一步。

1.3 黑臭水體的處理

黑臭水體的處理方法大致分為物理法、化學法以及生物法。物理法和化學法在一些處理實例中效果良好，對于某些只采用生物法處理效果不達標的污水水體有較好作用。但是，從長遠來看，黑臭水體的治理工作是防止黑臭水體的形成。事實上，住建部頒布的《城市黑臭水體整治工作指南》提出了外源減排是黑臭水體治理的基礎，主要是解決城市污水管網設施落后、點源污染和面源污染控制處理不妥善，大量污染物進入水體破壞其水系統環境給水體造成的危害。因此，完善城市截污系統，將雨污水截流納入城市污水處理廠或者其它處理設施，或者通過改善城市整體環境、收集城市初期雨水，以控制面源污染的方式從源頭上削減進入水體的污染物。

2 初期雨水對形成黑臭水體的影響

初期雨水是指降雨初期的雨水溶解了空氣中酸性氣體、工廠廢氣、汽車尾氣等污染性氣體，降落后沖刷屋面、城市道路等，使晴天時沉積在屋面道路表面上的污染物和沖刷而出的自身材料混合到雨水中，形成有機物、重金屬、氮、磷濃度高于城市生活污水的雨水。許靜監測了西安建筑科技大學環工樓春季降雨的屋面初期雨水，測得CODMn、NH3-N的最高值分別為30mg/L、10mg/L，濃度是地表水V類標準的數倍。對深圳大工業區初期雨水水質污染特征研究發現，在工業區居住區，初期雨水的COD、TN、NH3-N、TP濃度最高分別達1467mg/L、29.43 mg/L、19.64 mg/L、3.16mg/L，工業區其它區域的相應污染物濃度也高于城市生活污水和周圍環境水體中的相應值。杜玉來對合肥市經開區初期雨水水質分析發現，CODCr、TN、NH3-N和TP的降雨徑流事件平均濃度分別是地表水Ⅴ類標準的2.00～6.44倍，2.98～8.25倍，1.47～5.15倍，2.13～3.18倍。使用綜合化學指標法表征黑臭水體時，程江等對平原河網地區水體黑臭預測評價也是采用了CODMn、BOD5、NH3-N、TP和DO的關鍵指標。實際上，不同的城市，城市不同功能分區、不同的下墊面之間的初期雨水污染物濃度會存在一定的差異，但是測得的污染物濃度仍然與《地表水環境質量標準》存在差距，未經收集處理排放至城市水體，會影響水體黑臭現象的產生。

3 結語

總之，黑臭水體的治理工作如火如荼，針對降雨造成的面源污染對水體造成的危害和雨水的資源化利用也越來越受重視。因此，不同地區應根據當地情況建立長期有效的監測機制，分析初期雨水的污染物成分和水量，確定合理的初期棄流量，設置適宜的收集處理裝置，以減輕城市面源污染對城市水體的影響，減少黑臭水體的產生，加強雨水資源回收利用。