城市黑臭水體的綜合治理措施及應用實踐

文_喬妮 慶陽市固體和危險廢物污染防治管理中心

1 城市黑臭水體案例概況

以榆林市榆溪河為例，位于陜西省北部，屬于無定河的支流，先匯入無定河，最后流入黃河。榆溪河全長106公里，流域面積5530平方公里，是榆陽區內最長的河流，也是當地工農業生產和生活用水的主要來源。近年來，因經濟社會發展與城市基礎設施建設之間存在不協調、不充分的問題，導致榆溪河流域出現水污染現象，呈現出從下游向上游、從干流向支流、從城市向農村蔓延的趨勢。因河水黑臭嚴重，對周邊群眾生活帶來極大影響。隨著水污染防治行動的開展，當地政府決定對黑臭水體進行綜合治理，改善水質的同時，提升周邊居民的生活環境質量。

2 黑臭水體的判斷標準和形成原因

2.1 黑臭水體的判斷標準

城市水系發黑變臭，多是河流中的污染物含量高，導致水體中的氧氣供應和需求失去平衡。因黑臭水體成因復雜、影響因素多，目前并沒有明確的定義。一般情況下，以《地表水環境質量標準》為依據，城市黑臭水體的水質劣于V類標準，水體中溶解氧濃度＜2mg/L。2015年的《城市黑臭水體整治工作指南》中，對城市黑臭水體的定義是：根據人們的感官判斷，散發出不適氣味或有讓人不悅顏色的水體。總結起來，城市黑臭水體的特征包括：①水體有機污染嚴重，存在富營養化現象；②顏色呈黑色、泛黑色，給人帶來較差的感官體驗；③水體散發出刺激性氣味，讓人產生厭惡感；④水體的透明度差。

2.2 黑臭水體的形成原因

黑臭水體的形成，是大量有機物進入水體，在微生物的分解作用下，將水中的溶解氧消耗掉，導致水體缺氧。然后厭氧微生物繁殖，將有機物分解為黑臭物質，例如FeS、MnS、H2S等，最終水體變黑變臭。黑臭水體并非一日形成，而是多種因素的長期、共同作用，總結起來包括外源污染、內源污染、水動力不足。

（1）外源污染

就目前而言，外源污染是城市水體黑臭的主要原因。近幾十年，我國經濟社會快速發展，尤其是城市化、工業化進程加快，人口數量增多，生產和生活中的垃圾、污物排放量增加。與此同時，城市的污水處理系統不完善，基礎設施缺乏、管網發生損壞，導致污染物進入河流水體。以上海蘇州河、長沙圭塘河為例，均是外源污染引起的水體黑臭。

（2）內源污染

內源污染是在微生物的作用下，污染物質逐漸沉積在河道內，并且和水體發生交互作用，常見的污染物有泥沙、垃圾、腐殖質等。以底泥為例，是內源污染物富集的區域，底泥中含有豐富的N、P元素和有機污染物，受到人為擾動或水力沖刷，這些污染物就會釋放出來，形成大量的懸浮顆粒，繼而造成水體黑臭。以云南滇池、江蘇滆湖為例，均是內源污染引起的。另外，水中有機物含量增加，放線菌、藍藻等微生物產生的甲烷，容易黏附在底泥表面，是水體發臭的原因；而懸浮顆粒物中的FeS、MnS，氧化后是水體變黑的原因。

（3）水動力不足

除了外源性、內源性污染外，水動力不足也是水體黑臭的一個原因。調查發現，一些城市的河湖處于封閉、半封閉的狀態，河道內水體流動性差，無法攜帶大量氧氣進入水體，久而久之水體變黑發臭。另外，對城市水系進行不合理開發，占用河道兩岸，水利工程設計不科學等，會影響整個水系的生態環境，因異質性降低、污染物累積，最終因動力不足導致水體黑臭。

通過調查分析，明確榆溪河水體黑臭的原因如下：①部分區域需要進行清淤，已經清淤的區域底泥中存在超過允許標準的污染物質。②因建設情況復雜，市政污水系統建設不完善，部分污水處理站進出水管網未建設，導致污水排入了湖中造成水體污染。③因水域狹長，受工程項目的建設影響，沒有清潔水源補充，形成死水區域，導致水動力條件差，水質容易惡化變壞。

3 城市黑臭水體的治理措施

3.1 外源減排

針對外源污染引起的水體黑臭，首先應外源減排。①截污納污，需要開挖管道，雖然一次性投資較大，但能從源頭上控制污染物直接排放。②面源控制，采取生態護坡、初期雨水收集、截污溝等技術，消減雨水徑流中的污染物含量。③直排污水原位處理，對直接排放的污水、輕度污染的地表水進行處理，避免污水直接排進水體。

3.2 內源控制

內源污染引起的水體黑臭，以內源控制方案為主。一種是清淤疏浚，能快速降低水體中的內源污染負荷，缺點是施工中可能造成二次污染，且淤泥需要妥善處理。另一種是清理水體植物殘體，例如落葉、水生植物和藻類，避免污染物累積，從而保護水質、改善水流動力。

3.3 補水活水

針對水動力不足引起的水體黑臭，可采取補水活水方案：①區域性調水，用引流清潔的地表水及地下水，對水系進行補水，加快污染物的輸移、擴散速度，實現水質改善。該方案適用于半封閉性、緩流型和滯流型水體水質的長效保持。②中水回用，城市污水和雨水經過有效處理，達到再生水水質要求后，排入水體中增加水體的流量和流速，適用于基流匱乏型的黑臭水體治理后，對水質進行長效保持。③水動力保持，采用工程措施提高水體流速，增強水體的復氧能力和自凈能力，從而改善水質，適用于水體流速緩慢的封閉型水體。

3.4 水質凈化

凈化水質，包括人工濕地、曝氣富氧、水生植物塘、微生物降解、人工生態浮島、化學藥劑凈化等措施，具體見表1。

表1 水質凈化技術方法、特點和適用范圍

3.5 清淤+調蓄+水動力改善方案

針對榆溪河的問題，建議采取清淤+調蓄+水動力改善的治理方案：①清淤。前期對河流水域底部高程點進行勘察，以底部高程設計值為準進行清淤作業。結合現場實際情況，采用干塘清淤法，分區段將河道內的水抽干，建設圍堰和施工便道，淤泥初步晾曬后，再使用機械開挖清除，具有投資低、效率高的特點。②調蓄。在現狀排出口的基礎上，設置截流井、溢流堰，并對破壞的截污管、排水管進行更換。共計斥資9000余萬元，建成分散式污水處理站6座、截污干管11.35km，修補、疏通破損管網8km，并擴建了榆林市污水處理廠。③水動力改善。沿整個河道建設提升泵站5座，同時設置引水管道，將上游水提升后，通過管道從下游側釋放，提高河道水體的流動速度，增強水體的交換能力、復氧能力和自凈能力。

治理工程完成后，河道內整體水質基本達到地表Ⅳ類水體，改變了河水黑臭的現狀，實現了美化環境和凈化環境相統一。目前，已建成紅石峽景區至建業大道長約11.8km的生態長廊，待生態長廊全部建成后，公園面積將達到290萬m2，新增綠地面積約230萬m2。

4 結語

外源污染、內源污染和水動力不足，是造成城市水體黑臭的主要原因，不僅影響居民健康，也會影響城市形象。本文從外源減排、內源控制、補水活水、水質凈化四個方面，闡述了黑臭水體的治理技術措施。實際案例表明，治理工程的實施具有良好的經濟、社會和生態效益。未來，隨著工程、信息技術的發展，新型水污染治理技術將會不斷更新，助力水環境修復工程實施，推動城市健康發展。