我國城市黑臭水體污染現狀及治理技術總述

趙 彤 倪雯倩 陳新濤 葛王杰*

（1、蘇州昂諾環?？萍加邢薰荆K 蘇州215000 2、蘇州水潤環?？萍加邢薰?，江蘇 蘇州215000）

1 研究背景

隨著我國城市規模的日益擴大，大量的氮磷營養鹽和有機污染物等隨生活污水和工業廢水大量排放入城市水體，最終導致水體普遍存在嚴重的季節性或常年的黑臭現象[1-3]。黑臭現象會破壞城市水體的生態系統，同時嚴重影響其景觀功能，有損周圍群眾的感官體驗。因此，采取有效的治理技術治理黑臭水體具有重大的生態和社會意義。

據相關統計，截至2016 年2 月，全國295 座城市存在1811個黑臭水體，其中，河流有1545 條，占抽查水體總樣本的85.4%；湖、塘合計264 個，占14.6%。如此嚴峻的黑臭水體治理工作已成為我國生態環境攻堅戰的重要環節之一[4]。為響應中央號召，貫徹落實“水十條”相關要求，各種黑臭水體治理技術應運而生。但是在實際治理工程中，這些技術是否有特定的適用場景？哪些對原水體的破壞最?。咳绾谓鉀Q以上這一系列問題對于城市黑臭水體的治理有重要的指導意義。本文從城市黑臭水體的成因以及不同治理技術的原理、優缺點和適用條件等進行敘述。

2 黑臭水體成因

2.1 外源污染物的大量排放

大量的外源性污染物的流入是造成城市水體黑臭現象的主要原因[5]。其中，主要污染物為重金屬、有機污染物及含磷化合物等。首先，過量的有機污染物極易消耗水體溶解氧，該狀態下水體復氧速率遠小于耗氧速率，從而造成水體缺氧甚至厭氧環境。其次，厭氧菌等微生物可進一步將有機污染物分解并產生致黑致臭類物質，從而導致水體的黑臭現象。

2.2 內源污染物從底泥沉積物中的釋放

在酸性、厭氧條件下，有機污染物、氨氮和磷將從底泥中釋放到水體，另外底泥中產生的甲烷和硫化氫等難溶于水的氣體在上升過程攜帶污泥進入水相，導致水體發黑發臭[6-7]。在這一過程中，往往還會伴有重金屬離子從沉積物向水體中的再次釋放。

2.3 水體水動力條件不足以及夏季高溫

城市水體多為緩流甚至停流狀態，水動力條件不足、水循環不暢使水體復氧速率小于耗氧速率，局部水域虧氧嚴重，水體自凈能力顯著削弱，導致水體出現黑臭現象[8]。另外，水溫也是導致水體季節性黑臭現象的一個重要原因。水溫的升高將加快水體中的藻類的生長、有機物及氨氮的釋放，加速溶解氧的消耗，從而加劇水體黑臭。

3 黑臭水體治理技術

為了恢復河流的生態和景觀功能，目前對城市黑臭水體的治理主要包括物理法、化學法、生物法3 種。

3.1 物理法

當下黑臭河道治理采用的最主要方法是物理法，其中主要包括底泥疏浚、引水沖淤和人工曝氣復氧等具體措施。底泥疏浚可以快速有效去除富含大量氮磷和有機污染物的表層底泥，同時增加水體的有效容量，一般可以作為黑臭河道修復的預處理手段。但該手段無疑會產生體量巨大的污泥，必然會帶來后期的處理處置等一系列問題。南京市秦淮區計劃通過以三汊河的清潔水置換或稀釋多條黑臭河道，以降低水體黑臭污染程度，但此工程只是通過稀釋的方法從表觀上降低了污染物含量，實質上對污染物并沒有徹底去除，而且所需的潔凈水量巨大，因此此方案并不是長久之計。諶偉等研究表明，通過向黑臭河道進行人工曝氣復氧，可有效降低水中氨氮和COD，從而減輕河道黑臭現象[9]。

3.2 化學法

在當下黑臭河水體治理過程中，化學法主要通過投加相應的化學藥劑，如混凝沉淀劑、除藻劑、除磷劑等?；瘜W修復技術最顯著的優點為：前期投資和運行成本較低。但是其缺點也不容忽視：長期向水體種投加化學藥劑必然會對底棲生物的生物活性產生影響，同時還有可能改變水體環境指標，不符合當下水體生態的持續性發展。所以在筆者看來，傳統單一的原位化學修復技術只能用于短期或者應急的底泥修復項目。因此尋找開發對水體環境和底棲生物影響較小的化學藥劑以及合理投加方式是化學方研究的重中之重。徐 垚等 通過點注射方式向黑臭水體中投加過氧化鈣，可有效減輕水體黑臭現象，固化內源磷向水體釋放[10]。

3.3 生物法

生物法，即利用特定微生物、細菌、真菌和水生動植物等的生命代謝活動降解或去除黑臭水體中的有機污染物、重金屬等有毒有害物質及過量營養鹽，從而達到消除黑臭的目的[11]。當下，在城市緩流河道常采取此修復方法，因為城市水體中接受的主要是生活污水，其主要的污染物為超量的有機物和氮磷營養鹽等。生活污水通常不含毒性物質，可生化性較好。生物修復法對環境副作用小、費用成本低、易實施等。該技術在應用初期，得到了廣泛重視，但其也存在很大的局限性，主要體現在以下兩個方面：(1) 用于修復的特定生物的生長培育、適應修復環境和自然強化的過程較長，因此修復效果往往不能立竿見影；(2)特定的微生物對污染物的去除和降解具有較強的選擇性，一般只能降解單一化合物，一旦化合物形態發生改變，此類微生物就變得失效，另外，真實水體的水質環境的變化波動較大，如溫度、pH、溶解氧濃度和氧化還原電位等，這就對微生物的篩選工作提出了較高的要求。

4 結語與展望

近年來，物理法、化學法和生物法等多種水處理技術廣泛應用于城市黑臭水體治理。但可以看出，單一的治理技術均存在一定的不足。以底泥疏浚為代表的物理法耗費大量的人力財力，治標不治本；化學法存在著潛在的二次污染的風險；生物法則處理效率低，恢復周期長，對水體環境要求較敏感。總的看來，單一方法修復黑臭河道的效果往往不佳。為了更有效地治理城市黑臭水體，應當以建立和恢復具有生物多樣性的生態系統結構為原則，整合各技術優勢，將其融合成為綜合性的“化學+物理吸附+生物（或微生物）修復”綜合技術，并不斷完善。