城市黑臭水體治理技術探討

譚紅芳

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引言

隨著城市的快速發展，城市人口快速增長，城市工業廢水與居民生活污水的排放量也逐漸增加，城市水體污染形勢越發嚴峻。城市黑臭水體是城市水體污染的一種極端現象。

國務院2015年頒布實施的《水污染防治行動計劃》明確提出到2020年，地級及以上城市建成區黑臭水體均控制在10%以內，到2030年，城市建成區黑臭水體總體得到消除[1]。城市黑臭水體整治已經成為地方各級人民政府改善城市人居環境工作的重要內容。

城市黑臭水體是指城市建成區內，呈現令人不悅的顏色和（或）散發令人不適氣味的水體的統稱[2]。黑臭水體主要針對感官性指標，老百姓不需要任何技術手段就能判斷。但整治黑臭水體，不能光憑感覺。

《城市黑臭水體整治工作指南》于2015年9月11日，由住房和城鄉建設部對外發布。指南中根據黑臭的程度的不同，可將其細分為“輕度黑臭”和“重度黑臭”兩級，分級標準如下表所示：

表1

1 城市黑臭水體治理技術

國內外針對城市水體的黑臭治理均遵循“控源—凈化—修復”的思路。依據黑臭水體治理技術路線，可將治理技術措施分為“控源截污技術、內源治理技術、水質凈化技術、補水活水技術和生態修復技術”五大類。

1.1 控源截污技術

外源污染是城鎮水體黑臭的主要成因。外源處理技術是阻止污染物進入河道水體最直接的方法，主要指截斷進入城市水體的污染源，包括合流管的改造、減少初期雨水進入水體的可能性等。

控源截污技術主要有截污納管和面源控制技術。

截污納管可以從源頭控制污水向城市水體排放，主要用于城市水體沿岸污水排放口、分流制雨水管道初期雨水排放口、合流制污水系統沿岸排放口等永久性工程治理。截污納管是黑臭水體整治最直接有效的工程措施，也是采取其他技術措施的前提。

面源控制技術主要用于城市初期雨水、冰雪融水、地表固體廢棄物等污染源的控制與治理。由于海綿城市與黑臭水體的整治技術在面源污染控制中有些許相似之處，因此可以將海綿城市“慢排緩釋”和黑臭水體“源頭控制”的整治概念相結合，把大部分的雨水污染留在源頭[3]。在實際工程案例中，透水鋪裝、下凹式綠地、生態護岸和雨水花園等是使用最為廣泛并且效果良好的措施。

1.2 內源治理技術

內源污染就是水體“內部”的污染物，主要可以通過垃圾清理、清淤疏浚和水生植物殘留體清理達到減少和消除的目的。

城市水體沿岸垃圾清理是污染控制的重要措施，其中垃圾臨時堆放點的清理屬于一次性工程措施，應一次清理到位。

清淤疏浚是清除內源、控制水體污染的有效措施之一。其方法主要有兩種，一種是抽干湖河水后清法（干法），另一種是直接從水中清除淤泥，常用的工具是挖泥船。清淤疏浚特別需要注意的是應安全運輸和處理處置底泥，防止二次污染。

水生植物殘留體清理是指對于水生植物、季節性落葉和水華藻類等殘體進行打撈和清理，避免植物殘體發生腐爛，進一步向水中釋放污染物和消耗水體氧氣。

1.3 水質凈化技術

物理法、化學法以及生物法等都是水質凈化常用的方法。

一般情況下，物理凈化方法比較適合應用到流動性較差水體治理中，故在城市黑臭水體治理中使用最為廣泛。人工曝氣充氧是最為簡單直接的處理技術，可以有效提高水體溶解氧濃度和氧化還原電位，緩解水體黑臭情況[4]。劉麗香等人的研究結果表明[5]，純氧曝氣復氧效率最高，達70%。葉輪吸氣推流式機械曝氣復氧效果可達50%～62.8%，而鼓風曝氣復氧效果僅在6%～25%之間。單獨曝氣能有效地去除黑臭水體中的污染物，NH4+-N、CODCr，和BOD的去除率范圍分別為3.2%～45.6%、19.5%～84.8%和 56.4%～88.2%，同等條件下，曝氣與其他技術結合使得污染物去除率顯著增加，綜合治理后水中污染物去除率在46.8%～98.7%之間，底泥曝氣下污染物的去除率比水曝氣下污染物的去除率高20%以上。另外，曝氣強度影響細菌的優勢類群，曝氣增加了氨氧化菌和反硝化菌的數量及組成。

化學凈化方法主要是通過添加化學試劑引發污染物反應的方式，實現水體凈化目標。使用的化學試劑包括氧化劑 H2O2、CaO2等、化學絮凝劑 Al鹽、Fe鹽等、化學沉淀劑CaO等。其中絮凝沉淀和化學除藻是最常用的。總的來說，化學處理技術可以在短時間中將水質的污染迅速降低，對感官感受有較大的改善，具有較明顯的整治效果。但是此方法不能從根本上解決水體黑臭的問題，并且容易引發二次污染。

生物凈化方法則常采取活性微生物方式，實現污染物質截留和吸收。微生物修復技術是根據微生物對污染物的生物代謝作用達到水體凈化的目的。它操作簡便、經濟高效、修復時間短、沒有二次污染且對周圍環境影響小。但是對環境條件的要求相對較高，并且其處理效果容易被其他因素影響。姚舒欣研究表明[6]，微生物菌劑的投加可以快速有效的降解水體中NH4+-N等污染物，但隨著反應時間的變化，底泥持續的向水體釋放污染物，水體中的污染物濃度都會發生回升現象，若不進行底泥清除需要多次投加才能夠實現水體的修復。

1.4 補水活水技術

補水活水技術主要有清水（或再生水）補給、水動力保持等措施。

補給水能快速提高水體溶解氧，并兼有造流、凈化抑藻和修復底泥等作用。實際項目中運用非常廣泛。

1.5 生態修復技術

主要采用人工濕地、生態浮島、生物膜技術等生態修復技術，利用土壤-微生物-植物生態系統有效去除水體中的有機物、氮、磷等污染物；綜合考慮水質凈化、景觀提升與植物的氣候適應性，盡量采用凈化效果好的本地物種，并關注其在水體中的空間布局與搭配。

人工濕地是通過在河道種植沉水、挺水、浮水植物等措施，利用基質-微生物-植物生態系統去除水體中污染物的一種技術。常用的沉水植物有：黑藻、狐尾藻、苦草、金魚藻、馬來眼子菜，菹草、茨藻等。常用的挺水植物有蘆葦、香蒲、菖蒲和美人蕉等。常用的漂浮植物有水葫蘆、水芹菜，浮萍等。

生態浮島技術是以特殊高分子材料為載體構造人工浮島，以水生植物為修復主體的修復技術，利用水生植物的水體凈化功能對黑臭水體進行凈化。

生物膜法是將纖維和卵石等材料作為微生物生長和繁殖的載體，通過微生物的生長代謝對水體中的污染物質進行降解。

2 結束語

水體治理是一項系統性的工作。健全的法律法規體系，完善的監督管理機制，精準科學制訂黑臭水體攻堅戰方案，持之以恒的水體治理和管理工作，是決定水體污染防治成敗的最重要因素。