城市黑臭水體治理技術

我國有大量的城市生活污水和工業廢水未經處理而直接排放到城市水體中，再加上農業廢水的排放，導致水體出現終年或季節性黑臭現象。2015年國務院頒發的《水污染防治行動計劃》，將黑臭水體治理列為工作重點之一，要求各地方人民政府必須認識到城市黑臭水體危害的嚴重性，知曉其形成機制，并積極采取有效的解決措施。

城市黑臭水體的形成機制

城市黑臭水體成因復雜，其形成是一系列人為活動引起的多種生物的、化學的和物理的變化。主要過程為：“大量外源污染物進入”“內源污染物釋放”“硬質化與渠道化河床及護岸”“攔蓄工程和大量取水減弱水動力”等原因導致“污染物分解快速耗氧”“溶解氧降低形成厭氧環境”進而“厭氧環境下污染物分解產生多種致黑致臭物質”，最終“水體發黑發臭形成黑臭水體”。

（1）水體污染物來源。河流湖泊的外源污染源頭多。其主要來源包括：一是城市工業廢水及生活污水的排入;二是地表和土壤的污染物隨雨水沖刷而匯入;三是補水水體自身含有的污染物。內源污染長期積累持續釋放。當水體處于厭氧狀態時，底泥中的大量有機物發生厭氧分解，底泥的結構發生改變，密度降低，孔隙率增大，并含有一定難溶于水的氣體，在水體浮力和擾動的作用下發生再懸浮，進而與水體接觸面積大，吸附在底泥上的污染物可大量釋放到水體中。

（2）自凈功能減弱。缺水性水動力不足和硬質化、渠道化河流極大地削弱了水體自凈能力，是導致黑臭水體的原因之一。由于我國很多地區存在水資源不足的情況，人類采取了大量的攔蓄設施進行取水，造成下游缺水，下游為了蓄住水而采取堰壩等擋水措施而形成缺水性水動力不足。渠道化、硬質化的河流建設割裂了土壤與水體的滲透關系，阻斷了水體自然循環過程，形成污染物積累;同時使水生植物無法生長，降低了植物對污染物的凈化與去除作用。

（3）水體致黑致臭的化學機制。大量污染物存在的水體處在厭氧還原的狀態，一方面大量有機物發生厭氧分解會產生懸浮物和帶色可溶有機物;另一方面水中會累積大量亞鐵離子，而有機硫分解和硫酸鹽還原會產生硫化氫，水體中的硫化氫和亞鐵離子形成黑色沉積物。懸浮物、帶色可溶有機物和黑色沉積物在多種因素綜合作用下，會使水體呈現黑色。厭氧狀態下，多種有機物分解產生有臭味的物質，主要包括甲烷、硫化氫等小分子氣體以及揮發性有機硫化物 、喬司脒和2-甲基異莰醇等化合物。

主要治理技術及措施

（1）控源截污。控源截污是黑臭水體治理的最重要措施，也是其他黑臭水體治理措施的前提。控源截污工程是通過建設雨污管網和污水處理體系，集中收集和處理污廢水及初期雨水，可以最大程度上削減入河污染量。但雨污管網和污水處理廠建設的工程量大、投資多、周期長、運營維護成本高，實施過程中面臨多方面困難。例如，很多城市老城區和城中村目前只能采取截流式合流制，在降雨較多的地區會產生較大的溢流污染。再如，城市污水處理廠存在處理能力不足和工業廢水與生活污水未分開處理等問題，造成污水處理壓力大，尾水難以達到回用標準。

（2）面源削減。面源控制技術包括低影響開發技術、初期雨水控制技術和生態護岸技術等。面源控制的難點在于工程量大，影響范圍廣，需要對整個流域實施源頭減排和過程控制等措施，系統性強，工期較長，且工程實施效果不顯著。

（3）內源清理。清淤疏浚在治理黑臭水體中能快速消除底泥上浮和削減內源釋放等問題。在重度黑臭水體治理中，清淤是必要措施。清淤雖工程量大，但一般水淺的小型水體很容易實施，工期短，見效快;大型水體的清淤難度大，非必要時一般不采取清淤的方法。

（4）水質凈化和生態修復。水質凈化和生態修復措施是長效保持水質的有力措施。水質凈化主要應用推流曝氣和高效生物膜技術來凈化河流中的污染物。生物膜組件要求河流水流平穩較緩，且需要專業維護;推流曝氣設備需要附近有電力設施供電，設備運行需要耗費較多電能，費用較高。生態修復技術通過構建良性的河水生態系統，恢復生態平衡，增加水生植物多樣性，最終提高河道整體自我凈化能力。

（5）補水活水。補水活水是提高水體水動力，增強水體自凈能力的重要措施。向水體補水，一方面可以增強水動力，增加水生植物生長范圍，提高水體自凈能力;另一方面可以稀釋水體中的污染物濃度，使其降低到水體自凈能力范圍內。補水工程需要消耗大量電能，運行費用較高，尤其是河流沿程長的情況，成為其制約因素。需要注意的是，應用補水活水技術時，應優先使用再生水補水。

綜上所述，城市黑臭水體形成機制的研究大多為分析污染物含量，缺少研究有效識別引發黑臭水體的特征污染物。黑臭水體治理技術體系已經基本形成，但治理工程實施仍存在諸多困難，如治理工程牽涉范圍廣、費用高、運行維護成本高等。在治理技術上應注重措施的綜合性和針對性，有效降低黑臭水體治理成本和運行費用，研發本土化的實用技術，才能持久地消除黑臭水體。