城市黑臭水體修復技術進展研究

摘要：城市的快速發展及人口的急劇增加，導致城市水體黑臭現象更加頻繁，這對人體健康及生態安全構成了一定的威脅，也使得黑臭水體修復技術研究成為熱門領域。本文從城市黑臭水體治理技術進展著手，歸納了從第一代到第三代治理技術以及當今新技術的發展進程，對不同技術的處理效果和成本進行比較，重點闡述當前主流的符合我國國情的生態修復技術方法，以期為我國城市黑臭水體的治理提供技術參考。

關鍵詞：黑臭水體;傳統治理技術;新技術

中圖分類號：X52 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2019）06-00-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2019.06.051

Abstract：With rapid development of cities and rapid increase of population， the phenomenon of black and odor in urban water becomes more frequent， which poses a threat to human health and ecological security. Therefore， the research of black and odor water restoration technology has become a hot field. Starting from the progress of the treatment technology and methods of urban black and odorous water body， this paper summarizes the development process of the first generation to the third generation treatment technology and the new technology nowadays. This paper compares the treatment effects and costs of different technologies， focuses on elaborating the current mainstream conformity. In terms of ecological restoration technology and methods， it can provide technical reference for the treatment of urban black and odorous water.

Key words：Black smelly water; Traditional treatment technology; New technique

隨著城市人口增加以及經濟快速發展，其伴生而來的生產、生活污水流入內河，由于內河納污容量有限，在長期接納大量污染物后，水體自凈能力不足，逐漸變黑發臭成為黑臭水體。黑臭水體不僅污染城市生存環境、危害人體健康，還帶來經濟損失。

為貫徹落實國務院2015年出臺的《水污染防治行動計劃》，指導地方各級人民政府加快推進城市黑臭水體整治工作，住建部同年出臺了《城市黑臭水體整治工作指南》，提出要在2030年前達到城市建成區黑臭水體總體得到消除的目標。指南為黑臭水體的治理劃定了大致框架，介紹了一般化技術路線。但在實踐過程中，指南主要作為前提，具體修復技術的選擇還需因地制宜，且當前國內黑臭水體整治重點在實現生態效益與社會經濟效益雙贏，單純依靠傳統廢水處理技術遠不足以解決問題，需要開發更為綠色可持續的修復方法，在對黑臭水體治理的基礎上注重對現有河流的保護，從根本上杜絕污染產生。

指南指出，城市黑臭水體的整治應按照“控源截污、內源治理;活水循環、清水補給;水質凈化、生態修復”的基本技術路線實施，其中控源截污和內源治理是選擇其他技術類型的基礎與前提。控源截污是指通過控制城市排污口和管網減少污染物排入，方法相對單一，因此本文不作贅述，主要著眼于介紹黑臭水體的物理、化學及生物等修復技術以及新技術的發明。

1 城市黑臭水體修復技術的發展

下文從時間線角度出發，簡要介紹城市黑臭水體的修復技術發展進程。

1.1 第一代技術

20世紀末，隨著國內對黑臭水體整治的重視出現了黑臭水體修復的第一代技術。第一代技術以物化、生化為中心，主要有引水沖污、底泥疏浚、投加藥劑、曝氣等方法。具體如下：

（1）引水沖污，指通過引水將原水體中的污染物沖出，實質上是對水體污染物的稀釋擴散，局部而言常被視為解決水體富營養化相對簡單、易行和代價較低的辦法，但引水沖污未真正去除水體中的污染物，存在污染物轉移問題，同時費用較高，效益低，難以長期實施;

（2）底泥疏浚，一般在污染源得到控制或完成截污后進行，底泥疏浚通常被認為是消除內源污染的重要措施，但其產生的底泥和惡臭也成為新的污染，成本也相對較高，很難經常性實施;

（3）投加藥劑，投加化學藥劑改善黑臭水體水質有快速和高效的特點，可起到應急作用，但化學藥劑易受水體環境變化影響，缺乏長效性，且藥劑對水生生物具有一定的毒性，隨著食物鏈傳遞可能對人體健康造成影響;

（4）曝氣復氧，通過增加水體中溶解氧的含量，增強水體的自凈能力，在英國泰晤士河、韓國釜山港灣等有過應用，缺點是運行費用較高，曝氣過程中可能造成底泥懸浮反而惡化水質。

第一代技術在初步運用過程中雖能有效地消除水體的黑臭現象，但其運行成本較高，經濟效益差，最大的弊病在于治標不治本。

1.2 第二代技術

為了解決第一代技術存在的經濟成本問題，第二代技術引入了成本相對可控的生物技術，其以生化為中心，主要通過投加微生物菌劑和促生劑。

投加微生物菌劑是通過直接向黑臭水體中投加由一種微生物或多種微生物組成的微生物制劑，加快水體污染物的降解和轉化，從而改善水環境質量的方法[1]，該技術在黑臭河道治理工程中運用廣泛，微生物促生劑的投加能有效激發“土著”微生物的活性并促進“土著”微生物的生長，強化水體自凈能力，加速有機污染物分解。然而微生物菌劑和促生劑一般是液體或粉末狀，需要一定擴培時間才能加入水體，菌種具有時效性且要連續投加，治理時間較長，此外微生物活性易受到外界環境條件影響，在開放水域使用時易流失，運行費用偏大。因此單純的生物技術在黑臭水體的整治中往往達不到治理預期。

1.3 第三代技術

21世紀以來，在前兩代技術研究的基礎上，第三代技術更加注重整個水生態系統的修復，立足點更全面，更為符合國家生態文明建設的要求，通過合理利用植物對水體進行修復，主要包括生態浮島、生態護坡、人工濕地等。

（1）生態浮島是一種以植物為主體的治理技術，主要針對富營養化水體，其以高分子材料為載體，以水生植物群落為主體，利用物種間共生關系、水體空間生態位和營養生態位的原理，建立高效的人工生態系統，凈化污染水體，對氮、磷營養鹽和有機物等均有一定的去除效果，是黑臭水體修復的重點發展方向;

（2）生態護坡是一項利用植物群落進行坡面保護和侵蝕控制的途徑與手段，是一項建立在可靠的土壤工程基礎上的生物工程，這種方法是為了解決原先的黑臭水體中硬化河床無法建立河岸、河道本身堤岸與河床的生態群落，導致無法利用河堤和河床自身的生態系統來凈化修復水體的問題;

（3）人工濕地技術即模擬自然濕地來構造濕地系統，依據土壤與植物組成的生態系統的物理、化學及生物共同作用，達到降解黑臭水體中污染物的目的。

生態修復相較于單純的物理、化學與生物修復更全面，規模也較大，但其周期相對較長，見效慢，且我國黑臭水體污染狀況差異較大，運用大規模生態修復在經濟方面也不實際，因此根據我國具體國情研發高效的新技術刻不容緩。

1.4 新技術

隨著廢水治理技術以及人們認識物質量級的更新，近幾年黑臭水體的修復技術也引進或推出不少新技術，結合筆者工作經驗，在此主要介紹兩種較為可行的新技術。

1.4.1 高級氧化技術

高級氧化技術主要應用在工業廢水處理中，在黑臭水體治理方面案例較少，但隨著高級氧化技術的發展與創新，也已開始被學者應用于黑臭水體治理研究。高級氧化技術的優點是對各類有機物的去除效果非常好，但其處理難度較高、能耗大，目前發展起來的只有微電解催化氧化技術和光催化氧化技術。高級氧化技術在污廢水處理方面雖然潛力很大，但因為成本極高，至今仍很少被實際應用，而多用在應急處理方面。

1.4.2 太陽能推流曝氣技術

太陽能推流曝氣技術是一種專門針對水庫湖泊治理的技術，尤其在黑臭湖泊治理中效果最佳，該技術有投資小，效率高的特點[2]。通過將底層水體提升至表層水體來實現水體的交換;同時表層水體又以層流狀的形式向外擴散形成表面流，從而增加覆蓋面積，加快氣-液界面的氧交換，實現水體污染物的高效分解。

2 目前國內主流生態修復技術與存在問題

針對我國目前黑臭水體的污染與治理現狀，響應生態文明建設的理念要求，當前對黑臭水體的修復更注重生態修復，修復技術主要是以生態浮島、生態護坡和強化生物技術為主，伴有一些新技術的應用，應用過程中一些問題值得我們思考。

2.1 生態浮島的應用及存在問題

生態浮島在我國黑臭水體修復中應用廣泛，例如溫州市珊溪水庫水源地保護工程使用組合式生態浮島的方法，根據水庫地形，選擇合適人工生態浮床布置，并結合太陽能水質凈化系統，對入庫水體實施治理，治理區域氮、磷去除率達到40%以上。但該技術容易受季節影響，尤其是低溫環境和風浪天氣，生態浮島通常設置在小型水域，面積也不宜過大，導致無法對整個區域單獨使用該技術，須與其他修復方法相結合，且由于其管理難度大，暫時也難以成為主要技術。

2.2 生態護坡的應用及存在問題

生態護坡相較于傳統的河道護坡，結構更具有安全性和穩定性，除能保障護坡的基本能力不變外，該項技術還能最大程度維持原有生態系統的動態平衡，保證水體的自然凈化能力。我國對生態護坡技術的研究起步較晚，20世紀90年代開始生態護坡的應用，如江蘇省蘇州河、秦淮河生態修復治理都取得了不錯的成效[3]。

生態護坡雖然能夠解決黑臭水體污染的部分問題，但由于其面積容積有限，易受水力條件影響，枯水期系統容易受到破壞，再次恢復花費時間，導致了其效果不盡人意。

2.3 強化生物技術的應用及存在問題

為了強化凈化水質，目前流行在河道內置氧化塘，即在河道內布置生物填料并輔以曝氣，同時投加一定量高效降解菌，借助強化生物作用促進所投入的菌種與水域底質產生共代謝作用，有針對性地降解水體中目標污染物，應用前景廣闊。強化生物技術的問題在于填料容易被垃圾纏繞，且輔以曝氣增加了處理成本。

3 結論與建議

城市河道黑臭水體治理是當前我國水環境綜合整治的重要目標之一，治理及修復涉及各學科，不僅包含污染控制學相關內容，還包括經濟學、社會學、生物學、化學及工程學等，是一項非常復雜且需要長期堅持的工程。國內雖然已有大量研究實例，但效果遠沒有達到預期。未來，我們國家應該加大對黑臭水體機理和技術的研究，對當前的技術創新進行耦合，有機結合相關技術，以較低成本達到整治黑臭水體的目的，滿足人與自然和諧可持續發展的要求，營造生態宜居的城市環境。

參考文獻

[1]譚曉林，袁星.微生物強化技術在黑臭水體治理中的應用[J].中國水運，2018，18（5）：110-112.

[2]劉強，賈紫永，伍靈等.太陽能推流曝氣技術在黑臭湖泊治理中的應用研究[J].當代化工研究，2017（11）：22-23.

[3]汪德誠.淺析河道整治中的生態護坡技術[J].山西建筑，2019，45（02）：173-175.

[4]徐響.城市雨源型季節性黑臭水體治理對策研究[J].環境與發展，2019（01）：23-24.

收稿日期：2019-02-20

作者簡介：鄭進熙（1989-），男，漢族，碩士，工程師，研究方向為水污染控制及水體綜合整治。