農村小流域黑臭水體治理探討

張 瑞 姚建華 孔德峰 李 娜

（寧夏環境科學研究院（有限責任公司）寧夏銀川 750000）

引言

通過對某鄉鎮小流域水體的溶解氧和氨氮進行檢測，水體溶解氧最高值分別為1.02mg/L、3.94mg/L、6.87mg/L、4.61mg/L，水體氨氮最高值分別為17.2mg/L、259mg/L、29mg/L、79.5mg/L，根據城市黑臭水體分級標準，判斷某渠（溝）水體出現輕度黑臭和重度黑臭的情況，對鄉鎮生態景觀環境造成了較大負面影響，也間接威脅著周邊居民身體健康。因此，探討該鄉鎮小流域黑臭水體的治理途徑非常必要。

1 農村小流域黑臭水體的危害

黑臭水體一般指由于過量容納污物（超出水體水環境容量、自我凈化能力）而導致溶解氧低于2.00mg/L，氨氮大于8mg/L，顏色呈黑色或泛黑色、氣味不佳的水體。可分為輕度黑臭和重度黑臭。輕度黑臭水體溶解氧0.2-2mg/L，氨氮8.0-15mg/L；重度黑臭水體溶解氧>2mg/L，氨氮>15mg/L 屬于重度黑臭。某鄉鎮小流域黑臭水體檢測結果如表1。

表1 某鄉鎮小流域黑臭水體溶解氧和氨氮檢測結果

如表1 所示，該鄉鎮小流域水體出現重度黑臭水體。黑臭水體水質一般低于V 類水質，且會散發氨、硫化氫等氣體，不僅會直接導致居民出現心煩氣躁、頭痛等亞健康表現，而且會損害居民中樞神經、消化系統、內分泌系統，間接威脅居民健康生活。同時黑臭水體感官黃灰色、發黑發臭特點，也損害了鄉鎮景觀。

2 農村小流域黑臭水體形成的原因

2.1 外源污染排放

氮是引起水體富營養化的主要營養物質，氮源污染會引發諸多水體污染問題。通過對某鄉鎮小流域黑臭水體氨氮檢測結果進行分析可知，2# 溝起點、2# 溝終點氨氮檢測結果較高，分別為74.8mg/L、79.5mg/L，7# 溝終點3#、5# 溝起點1# 氨氮檢測結果也較高，分別為79.5mg/L、259mg/L。但4# 溝起點、3# 溝終點、4#溝終點水體中氨氮檢測數值較低，分別為0.141mg/L、0.128mg/L、0.157mg/L，這可能是由于被調查鄉鎮溝渠水源補給多源于地表徑流匯集，在豐水期，地表徑流存在源短流急的特點，伴隨水土流失問題；而在枯水期，則由于水位較低，蓄水能力差，水質調節能力下降，加之入庫徑流量下降，無法及時稀釋外界排放的污染物，導致氨氮強度增高，進而促使流域面臨著生態用水量不足問題。

與4#溝起點、3#溝終點、4#溝終點水體狀態相對的是，2#溝起點、2#溝終點黑臭水體均呈現出灰色、有異味、渾濁狀態，5# 溝起點1#、7# 溝終點3# 黑臭水體則呈現出無色或黑色、有異味、渾濁狀態。這可能是由于2# 溝起點、2# 溝終點為溝渠岸、灘地，周邊多種植農作物，邊坡穩定性不足，促使水力持續侵蝕兩岸邊坡。再加上溝渠、耕地間沒有設置隔離帶，導致農業種植面源污染直接進入溝渠流，農業肥料、化學除草劑除蟲劑等成為溝渠段主要污染源之一。

1# 渠溶解氧檢測結果為1.02mg/L，氨氮檢測結果為17.2mg/L，樣品性狀為微黃色、有異味、渾濁，5# 溝中段2#水體性狀與1#渠水體性狀相同，溶解氧、氨氮檢測結果均1# 渠溶解氧、氨氮檢測結果近似，分別為0.31mg/L、29mg/L。這可能是由于當地畜禽養殖地分布較為密集，沒有配置規模養殖適用的糞污處理裝置。而部分溝渠段畜禽糞污直接進入1# 渠、5# 溝中段等溝渠流域，則成為黑臭水體形成的原因之一[1]。

某鄉鎮小流域黑臭水體溶解氧和氨氮檢測結果中存在黑色、有異味、渾濁的水體，為5# 溝起點1#，該點位氨氮檢測結果最高，為259mg/L，溶解氧檢測結果為0.29mg/L。這一現象的出現可能是由于被調查鄉鎮垃圾轉運體系還沒有建立，垃圾沿溝渠堆積情況較為常見。再加上鄉鎮經濟的快速發展促使小流域溝渠周邊基礎建設事業蓬勃發展，但是被調查鄉鎮并沒有進行污水排放管道的全面覆蓋，也沒有進行有力設施的配套設置，導致生活污水經旱廁、明溝等渠道直排現象較為嚴重。同時還存在鄉鎮小規模企業、加工坊偷排現象，加劇了小流域黑臭水體的形成。

2.2 內源污染釋放

內源污染主要是被調查鄉鎮水體本身持續衍生死亡生物群落累積、水體長時間沉積底泥釋放的污染物，以及沉積底泥再次懸浮、水產養殖餌料投放以及代謝產物、大面積水體表面降塵的存在，確定內源污染釋放與黑臭水體形成之間的聯系。

對于被調查鄉鎮，結合表1 數據進行分析可知，1#渠溶解氧檢測結果為1.02mg/L，3# 溝中段溶解氧檢測結果為6.87mg/L，3# 溝終點、4# 溝起點溶解氧檢測結果均為3.94mg/L，5# 溝終點3# 溶解氧檢測結果為4.61mg/L，7# 溝起點1# 溶解氧檢測結果為4.49mg/L，其余點位溶解氧檢測結果均小于1.0mg/L。而流域溶解氧檢測結果過高與水溫度、水湍流程度、水深具有直接關系。在流域水溫度處于較低水平時，溶解氧檢測結果處于較高水平；在水溫度、黏度、密度一定的情況下，水的湍流程度（流動速度）越大，越有利于大氣中氧氣溶解到水中，水中的溶解氧檢測結果越高；在水溫度、水湍流程度一定的情況下，水位越高，流域與大氣中氧氣接觸面積越大，則流域溶解氧檢測結果越高。

除上述因素以外，水中微生物（底泥和水中）含量、水生動物呼吸狀況、水上游植被狀況也會影響水體溶解氧檢測結果。5# 溝中段2# 水體中溶解氧檢測結果為0.31mg/L、7# 溝終點3# 水體中溶解氧檢測結果為0.23mg/L，5# 溝起點1# 水體中溶解氧檢測結果為0.29mg/L，表明水生動物以及微生物含量較豐富，且水上游植被較密集，可以抑制水中溶解氧含量的上升。

總的來說，內源污染受水體溫度高階梯變化、水體動力不足兩個方面因素影響。前者主要是由于鄉鎮污水持續排入溝渠導致水體整體溫度上升，水體內部藻類殘體分解有機物、微生物分解產生氨氮速度加快，加劇了水體氧損耗，致使水體進入了厭氧狀態[2]。特別是在夏季溫度高于25℃的時期，放線菌高速繁殖，硫酸鹽還原菌等微生物快速活動，導致水體中硫化氫氣體產生量更大，發黑發臭現象更為突出，對生態安全造成了較大的威脅；而在氣溫較低的冬季，地表無徑流匯集，溝渠內冰蓋下水體流動性較差。雖然此時水體微生物活性較低，導致大部分污染沉入水底，但是也會因水體復氧速率衰減而致使污泥淤積、局部水域氧虧嚴重，進而出現水體黑臭情況。

3 強化農村小流域黑臭水體治理的途徑

3.1 治理溝渠外源污染

溝渠外源污染治理主要包括封育隔離、污水收集管網建設、面源控制等。根據不同污染源，可以選擇相應的治理措施。

3.1.1 封育隔離

針對農村小流域黑臭水體，短期內可以選擇封育隔離的方式。即沿著溝渠，在耕地分布過多、水土沖刷過于嚴重的位置進行封育區劃定，逐級修建植物隔離帶，禁止農業種植、生活垃圾堆放、畜禽養殖活動。同時以畜禽規范化管理為重點，從限制養殖區規模入手，利用溝渠、山塘的攔蓄作用，推動糞污漚肥換田，逐步減少面源污染物入溝渠，為農田氨氮生態溝渠系統建設奠定基礎。同時為了保障溝渠流下游生態水量，可從水體自凈入手，建設生態泄流孔，保證流域水流速度。

3.1.2 完善污水收集處理網

針對主要外源污染，可建議被調查鄉鎮進行村民生活污水收集管網的進一步完善。對于部分生活污水管網無法覆蓋的區域溝渠沿岸，可以利用分散式處理方法。結合實地調查結果，合理收集小規模畜禽以及散養廢棄物，合理處理。

對于次要外源污染，在污水站點建設的基礎上，被調查鄉鎮應建設穩定塘、前池，凈化農田徑流。同時根據農業農村廳總體部署和相關要求，設置“溝渠長制”，由專門人員進行溝渠生態岸線管理，明確責任主體，落實工作人員。對于已經完成的生態溝渠項目，則建立健全運行維護管理機制，從源頭排查污染源，改善流域水質。

3.1.3 控制面源

對于被調查鄉鎮流域黑臭水體而言，面源污染不僅包括種植業污染，而且包括鄉鎮面源以及居民生活污水。其中鄉鎮面源主要源于合流制排水管網溢流污水、分散直排初期雨水、分流制排水管網初期雨水等。根據不同面源污水來源，被調查鄉鎮應全面開展管道、檢查井缺陷調查，配合開展就地初始設施、調蓄設施維護，加強排水口治理力度，避免因倒灌而引發的合流溢流污染問題。同時應用溢流污水沉淀、過濾快速處理等技術，進行分流制改造，為污染截流倍數提升提供依據。

3.1.4 治理水中氨氮

流域中氨氮的去除難度較大，常用的過氧化氫、臭氧、高錳酸鉀、一氧化氯等流域污染治理藥劑并無法發揮良好效果，活性炭也無法吸附氨氮。此時，根據流域中氨氮含量較高的地位，可以選擇氯化法、沸石吸附法。其中氯化法主要是依據氯氮比大于7.6/1 的標準，向水中輸入氯氣，利用氯氧化氨氮的原理，獲得良好的氨氮去除效果。但是需要注意的是，氯化法雖然具有占地少、投資少、操作便捷、不受流域溫度影響的特點，但是極易因氯與黑臭水體中其他有機污染物反應生成有機鹵化物，加劇一次污染，加上氯為易爆炸、劇毒化學品，使用環節存在較大危險。因此，除了在氯化前后均加入粉末活性炭外，還應優先選擇氨氮含量在1.0mg/L 以下的3#溝起點、3#溝中段、5#溝終點3#進行氯化法應用。

對于氨氮暗梁超出1.0mg/L 的2#溝起點、2#溝終點、4# 溝中段、7# 溝起點1# 等點位，則可以利用沸石吸附法進行處理。即利用粒徑為0.3mm～1.2mm 的天然離子交換劑——沸石，每立方米投入14.4kg。在沸石壽命到期后，可以利用氯化鈉溶液進行再生，造價較低，且不受溫度影響，適用于農村黑臭水體治理。

3.2 治理溝渠內源污染

在外源污染得到初步控制后，黑臭水體底泥就成為流域治理主要對象。首先需要對底泥淤積嚴重的溝渠段進行清理，初步解決底泥污染問題。其次，需要對處于厭氧狀態的溝渠段進行曝氣處理，促使水體含氧量提升，在一定程度上解決水體發黑發臭情況。

3.2.1 清理淤泥

在淤泥清理過程中，應貫徹“灰綠結合”的方針，將綠色系統作為灰色系統的補充，完善生態系統建設，為流域自凈能力提升提供依據。具體包括原位提升、旁路提升兩種手段。前者特指將內源污染清除后，檢測底泥成分，將清出的毒害污染物含量較低的淤泥進行干化處理，為兩岸溝渠堤加固、植被栽種提供支持；后者則是在局部進行曝氣強化處理，或者放置生物飄帶，降低有機物污染程度。

此外，對于部分污染底泥堆積量較大的重度發黑發臭水體，則可以應用精確薄層生態疏浚手段，重新構建生態系統，在最大限度降低污染物濃度的同時，滿足鄉鎮水體生態景觀建設要求。

3.2.2 活水循環

考慮到被調查鄉鎮枯水期溝渠水量較少，且溝渠流置換時間較長，可以應用灌渠引水方式，提高溝渠水深、流速，為水生生物生長提供良好環境。同時利用流域淤泥清除機遇，局部挖深為“溝渠灘——溝渠塘”結構，結合水深、水質，栽培水生生物，豐富植物群落，為活水循環奠定基礎。在這個基礎上，通過提升泵站與風力利用，驅動水體流動。或者利用閘壩+潮差循環作用，調整溝渠支流水力學，在控制流域水量、水位的同時，提升水體氧濃度恢復、污染物降解速度。一般在水體完成1 次循環，對水中氨氮的去除率可以達到20%，對水中化學需氧物以及生物需氧物的去除率可以達到40%左右，為水質盡快達到地表IV 類標準提供支持。

3.2.3 調水+清水補給

為了進一步提高被調查鄉鎮黑臭水體的自我凈化能力，可以利用綜合調水+清水補給手段。通過雨洪水、清潔地表水、閘壩再生水等水源補充，可以促使水體環境容量增加，加劇水體流動，奠定水體水質改善基礎。對于生態基流處于較小程度的水體，通過生態調水或清水補水，可以促使中下游溝渠水污染物濃度下降15%左右，總氮、總磷含量分別下降20%左右；而對于緩流區、水流停滯區，通過內循環水力調控（8.0m3/s）或外循環水力調控配合曝氧（向水體內增加溶解氧），可以促使溝渠水水質維持在IV～V 類。

此外，被調查鄉鎮應嚴格監管流域環境，從水功能區、入溝渠排污口入手，強化公眾監督，及時懲處不同類型的環境違法行為，為黑臭水體治理效果的提升提供支持。

結語

綜上所述，農村小流域黑臭水體會破壞水生態環境，威脅流域內居民身體健康。小流域黑臭水體形成原因復雜，與外源農業種植污染、畜禽養殖污染、生活污水排放以及內部水動力不足、有機物分解耗氧均具有較大關系。

因此，根據小流域黑臭水體形成原因，應貫徹內源與外源兼治的原則，圍繞黑臭水體形成、遷移、去向，進行源頭減量、過程攔截、末端消除綜合防控方案的制訂。并從資源循環利用視角入手，優先選擇低成本、生態化的水污染治理技術，為美好農村流域生態環境的建設提供支持。