城市黑臭水體治理技術(shù)及其發(fā)展趨勢分析

陳 晨

（江蘇環(huán)保產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院股份公司，江蘇 南京 210000）

工業(yè)時代深入發(fā)展帶來的環(huán)境污染問題，對于人們的居住環(huán)境、身體健康都將會產(chǎn)生巨大威脅。城市黑臭水體作為水污染的一種形式，直接影響到所在城市的供水質(zhì)量。只有在分析成因的基礎(chǔ)上，采取對應(yīng)治理技術(shù)進(jìn)行處理，方可有效改善城市系統(tǒng)的供水質(zhì)量。本文對當(dāng)下城市黑臭水體的治理技術(shù)及其發(fā)展趨勢進(jìn)行深入分析，對該種污染現(xiàn)象的治理有一定的實(shí)用價值。

1 城市黑臭水體形成誘因分析

總體而言，城市黑臭水體形成需要具備如下幾個誘因：第一，水中氧氣的快速消耗。當(dāng)城市水體內(nèi)部融入了大量的外源性有機(jī)物，水分中含有的溶解氧就會因?yàn)橛袡C(jī)質(zhì)的分解得到快速的消耗，當(dāng)水中的溶解氧含量處于較低水平的情況下，大量的有機(jī)物就會在厭氧菌的影響下進(jìn)行進(jìn)一步的分解，最終形成包含硫化氫、氨等在內(nèi)的致臭物質(zhì)，使水體產(chǎn)生臭味[1]。第二，內(nèi)源方面的污染。在水體發(fā)生污染現(xiàn)象之后，水體內(nèi)部的污染物通過沉降或者是顆粒吸附作用，可以在水底的泥土中累積，在厭氧的環(huán)境下，這些底泥會產(chǎn)生甲烷、硫化氫等難溶于水的氣體，而氣體在對外界釋放的過程中，會將污泥帶入水相中，促使水體顏色逐漸變黑。此外，大量營養(yǎng)物質(zhì)的產(chǎn)生會導(dǎo)致水體內(nèi)藻類的過量繁殖，而這些過量繁殖的藻類在死亡之后，經(jīng)過分解及礦化之后，很容易形成耗氧有機(jī)物和氨、氮等物質(zhì)，這類物質(zhì)本身帶有較為強(qiáng)烈的臭味。第三，水體的不流動以及氣溫升高。在水體生態(tài)功能完全喪失的情況下，其流動性相對較低，甚至于完全消失，這會直接拉低水體的復(fù)氧能力。在局部水域缺氧較為嚴(yán)重的情況下，對藍(lán)綠藻快速繁殖提供了相應(yīng)的水動力條件，進(jìn)一步增加了水華爆發(fā)的風(fēng)險，水質(zhì)也得到了進(jìn)一步的惡化。水體自身溫度的快速提高，會使得微生物和藻類分解的速度持續(xù)提升，消耗大量的水中溶解氧，進(jìn)一步加劇水體的黑臭現(xiàn)象。

2 城市常用黑臭水體治理技術(shù)分析

2.1 物理治理技術(shù)

水體中的污染物濃度超出其自凈能力承受范圍極限的情況下，就會產(chǎn)生水體的黑臭現(xiàn)象。常用的物理黑臭水體治理技術(shù)是以污染物的來源作為基礎(chǔ)，或者是將其他水域的水體調(diào)動起來參與到黑臭水體的治理過程中，比如截污清淤、人工曝氧增氧、調(diào)水稀釋等，能夠?qū)崿F(xiàn)最大面積削減水體污染物的目的。其中的人工曝氧增氧技術(shù)是在河道水體的適當(dāng)位置處進(jìn)行人工曝氧增氧，確保有機(jī)質(zhì)得到明顯的氧化，逐步降低直至消除水體的黑臭現(xiàn)象，技術(shù)本身具備著投資較少、起效較快等特點(diǎn)。雖然這一技術(shù)使得水體自身的可生化性有所提升，促使有機(jī)質(zhì)的氧化降解速度提高，但這一技術(shù)無法徹底解決城市水體的黑臭問題。可以通過與化學(xué)氧化法等其他技術(shù)進(jìn)行聯(lián)用，取得較好的黑臭水體凈化效果。除此之外，河道底泥疏浚法在黑臭水體的治理過程中也呈現(xiàn)出了較為良好的效果。在輕質(zhì)疏浚材料逐步發(fā)展以及疏浚清淤方法體系逐漸完善的影響下，這一方式對于水體產(chǎn)生的二次污染影響逐漸降低[2]。

2.2 化學(xué)治理技術(shù)

黑臭水體的化學(xué)治理技術(shù)就是將化學(xué)藥劑投放到黑臭水體中，使得化學(xué)藥劑能夠和水體中的污染物發(fā)生混凝、化學(xué)沉淀等反應(yīng)，將污染物質(zhì)從水體中進(jìn)行有效地沉淀分離，或者是氧化分解成為各類無毒的物質(zhì)[3]。這一技術(shù)能夠在較短的時間內(nèi)實(shí)現(xiàn)顯著降低水中污染物含量的目的。最為常用的化學(xué)治理藥劑，包含了石灰、氫氧化鈣和過氧化鈣。在治理城市黑臭水體的過程中，過氧化鈣進(jìn)一步提升微生物降解的速度及水體氧化還原的電位，借此來顯著降低臭味化合物的生成。除此之外，過氧化鈣能夠進(jìn)一步強(qiáng)化生物降解的速度以及化學(xué)沉淀的方式，將水體中過量的氮、磷元素有效取出。但需要注意的一點(diǎn)是，單純使用化學(xué)藥劑進(jìn)行黑臭水體的治理，無法對其水質(zhì)的長期穩(wěn)定性提供保障，甚至很容易造成黑臭問題的反彈現(xiàn)象。部分外來的化學(xué)物質(zhì)在使用的過程中，很有可能會對水體造成二次的污染現(xiàn)象，無法做到從根本上治理黑臭水體，為此這一方式絕大部分應(yīng)用于那些小型、封閉且具備嚴(yán)重黑臭現(xiàn)象的水體中。

2.3 微生物修復(fù)治理技術(shù)

用于黑臭水體治理的微生物修復(fù)技術(shù)，主要是將微生物制劑或者是酶制劑投放到黑臭水體中，或者是將降解污染物的酶以及促進(jìn)微生物生長的維生素等生物激活制劑投入其中。微生物修復(fù)技術(shù)在黑臭水體治理的過程中具備著顯著的過程穩(wěn)定，操作簡單等諸多優(yōu)勢，并且在與其他方法聯(lián)合使用的時候，具備著十分顯著的黑臭水體凈化效果。但這一方式很容易在應(yīng)用過程中受到溫度、水體酸堿度以及水中溶解氧含量等因素的影響，導(dǎo)致其單獨(dú)使用的治理效果相對較為一般。同時，外來的菌種與水體中原有的土著微生物群體存在著一定的生存競爭關(guān)系，對黑臭水體的治理修復(fù)效果會產(chǎn)生較大程度的負(fù)面影響。

3 各類黑臭水體的具體治理措施

3.1 生態(tài)基流的黑臭水體治理

對于北方而言，其降水量相對較少，在部分缺水型的城市中，河道的水分來源除了天然降雨之外，污水處理廠處理后的水也是其主要來源，城鎮(zhèn)污水處理廠出水一級A的標(biāo)準(zhǔn)也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了地表水的V類水體。這類水體因自身具備的較低的水環(huán)境容量，且污水承載能力相對有限，在具體的治理過程中需要深度對污水處理廠的尾水進(jìn)行處理，使其能夠達(dá)到地表水體IV類的有關(guān)水質(zhì)要求[4]。除此之外，需要在全面發(fā)揮雨水補(bǔ)充作用的前提下，將低影響開發(fā)理念作為指導(dǎo)，在河道內(nèi)部對雨水進(jìn)行合理的儲存、利用以及凈化。同時還需要將橡膠壩等水利設(shè)施在河道內(nèi)進(jìn)行合理的設(shè)置，確保河道水位能夠始終處于正常的生態(tài)水位線，并借助人工濕地等生態(tài)方式，對河道的水體水質(zhì)進(jìn)行生態(tài)進(jìn)化。

3.2 雨水、污水混合黑臭水體治理

雨水在落入地表之后，可以混合各類污染物質(zhì)和生活污水，借助雨水管道直接排放到城市的水體中，這也是當(dāng)前城市水體污染現(xiàn)象越發(fā)嚴(yán)重的主要原因。根據(jù)相關(guān)資料顯示，雨水中的氮、磷元素含量較為豐富，雨水和污水的混流會使得城市水體的黑臭現(xiàn)象進(jìn)一步加劇。這種雨水和污水混流型的河道，本質(zhì)上屬于季節(jié)性的河道，具備著較大的治理難度，往往在經(jīng)歷一場大雨之后，水體的生態(tài)系統(tǒng)便會自行崩潰[5]。故此，這類型河道的黑臭水體治理重點(diǎn)是排口溢流的有效控制。簡單而言，可以從海綿城市的理念出發(fā)，對雨水進(jìn)行滲透、滯留、儲蓄、凈化等諸多方面的處理，真正做到從源頭上對水體的污染源頭進(jìn)行控制。由于在城區(qū)進(jìn)行源頭控制具備著較大的難度，可以針對雨污的排口開展末端處理工作，最為經(jīng)濟(jì)的方式就是使用多級旋流沉砂器。

4 城市黑臭水體治理積水未來發(fā)展趨勢

4.1 生物促生技術(shù)的發(fā)展

城市水體內(nèi)部通常都含有為數(shù)較多的具備自我潔凈作用的微生物，在水體遭到污染之后，這類生物的生物活性以及數(shù)量會遭到一定的負(fù)面影響，這也是城市黑臭水體自凈能力始終無法得到有效提高的重要原因。生物促生技術(shù)可以通過向城市黑臭水體內(nèi)投入一定數(shù)量的生物促進(jìn)劑，進(jìn)一步加快水體內(nèi)原有微生物的繁殖速度，最終實(shí)現(xiàn)黑臭水體有效治理的目標(biāo)。在沒有曝氣的情況下，通過固體生物促進(jìn)劑的加入，能夠有效地將水體內(nèi)部的污染物質(zhì)進(jìn)行清除。此外，也可以使用間歇性的曝氣和生物促進(jìn)劑投放結(jié)合的策略，在有效發(fā)揮二者協(xié)同優(yōu)勢的前提下，確保水體內(nèi)富余的氮、磷等元素能夠有效去除，最終實(shí)現(xiàn)黑臭水體水質(zhì)顯著改善的目標(biāo)。這一技術(shù)在未來推廣需要解決的一個重要問題就是其治理成本。

4.2 水體自潔能力的全面發(fā)揮

任何治理技術(shù)的應(yīng)用只能夠在一段時間內(nèi)改善黑臭水體的水質(zhì)，想要最為根本地解決城市黑臭水體的問題，需要進(jìn)一步強(qiáng)化水體的自我潔凈功能。在未來的黑臭水體治理過程中，會更加重視水體流通性的提升，這也是水體自潔能力提高的有效途徑。當(dāng)水體處于流動狀態(tài)的情況下，可以有效將污染物含量進(jìn)行稀釋，削弱污染物在水體中的聚集現(xiàn)象。當(dāng)前我國城市的黑臭水體絕大部分處于一種靜止的死水態(tài)，這一類型的水體即便是使用了相應(yīng)的黑臭水體治理技術(shù)，也很容易因?yàn)槠淞魍ㄐ匀狈Γ瑢?dǎo)致在短期內(nèi)出現(xiàn)黑臭問題的反復(fù)，故此水體自凈能力的強(qiáng)化是我國今后黑臭水體治理技術(shù)發(fā)展的一個重要方向。

4.3 生物修復(fù)技術(shù)的優(yōu)化發(fā)展

生物修復(fù)技術(shù)作為一種成本投入較低且作用時間相對較長的修復(fù)技術(shù)，在當(dāng)前應(yīng)用過程中很容易受到周邊植被生長周期、環(huán)境以及氣候等因素的影響，使得這一技術(shù)的應(yīng)用周期有所延長，效率降低，且無法進(jìn)行有效的應(yīng)用控制。故此這一技術(shù)在未來的發(fā)展過程中，可以通過各類生物修復(fù)強(qiáng)化技術(shù)的優(yōu)化以及聯(lián)合應(yīng)用，在提升其黑臭水體修復(fù)工作效率的前提下，顯著降低各類不良因素對于黑臭水體治理效果的影響。

5 總論

城市黑臭水體的存在，不但對于當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境產(chǎn)生了強(qiáng)烈負(fù)面影響，并且黑臭水體滲入地下水中，也會對當(dāng)?shù)鼐用竦纳眢w健康產(chǎn)生一定程度的威脅。當(dāng)前較為常用的物理、化學(xué)以及微生物修復(fù)技術(shù)，在黑臭水體治理過程中都存在著明顯的優(yōu)劣勢。在今后的技術(shù)發(fā)展過程中，需要重視水體自凈能力的提高以及技術(shù)劣勢的彌補(bǔ)，并做到針對不同類型的黑臭水體采取不同的配套治理措施，以此來顯著改善城市內(nèi)部的黑臭水體問題。