城市黑臭水體成因及治理措施分析

銅陵市建筑工程管理局 湯春華

隨著工業化、城鎮化發展，水體黑臭問題愈演愈烈。研究表明，黑臭水體的出現，不僅會導致水體生態系統被破壞，還會使周圍環境受到污染，若不盡快解決該問題，一方面會威脅附近居民的健康，另一方面會使大氣污染程度加劇。針對上述情況，國務院針對水污染防治工作印發了全面且翔實的行動計劃，根據黑臭水體形成原因，提出并實施相應治理方案，其現實意義有目共睹。

一、城市黑臭水體概述

（一）判斷依據

黑臭水體指的是城區內存在味道刺鼻的黑色水體，若以黑臭程度為依據，可將黑臭水體劃分成兩類，分別是重度黑臭、輕度黑臭[1]。對水體受污染程度進行劃分的依據為氨氮值，溶解氧，透明度，氧化還原電位，分級標準見表1。

表1 黑臭水體分級標準

（二）形成機制

作為化學現象，水體黑臭的原因主要是水體所含金屬離子、有機物及無機物受厭氧微生物影響，進而發生氧化還原，導致大量帶有刺激氣味的黑色物質形成。

二、黑臭水體形成原因

（一）案例介紹

某水塘被污染水域面積約為150畝，匯水面積在300公頃左右，水體COD、氨氮及BOD5超標嚴重，水質劃為劣Ⅴ類。由于水塘距離長江較近，在汛期有可能發生溢流直接排入長江，對江水產生污染，因此查明造成水質惡化的原因、采取有效措施提升改善水塘水質受到有關部門的高度重視。

（二）成因分析

通過對水塘水域現狀、周邊排污情況及應急處理現場實施等情況進行現場走訪調研，并對該塘水域匯水區域平面、雨污管網等資料進行收集，結合入塘排口排查情況，水質分析數據和相關臺賬資料，初步分析水體污染成因主要包括以下幾點：

（1）該地區20年前曾建有屠宰場，屠宰場所有生活污水及屠宰廢水僅經過3個沉淀池處理后即排入水塘，導致水塘水質逐漸惡化。屠宰廠關閉后，原場地內仍有個體的屠宰行為，且原屠宰廠區域還建有洗煤廠、廢舊電瓶車拆解廠等散亂污企業，其生產生活污水均排入水塘。

（2）該塘附近有建筑工地施工，匯水區域內有零散住戶及商戶。水塘兩側住戶在地面堆放垃圾，下雨天大量地表污染物隨著雨水的沖刷而進入水塘。隨著垃圾和泥沙的沉積，水塘水體變淺、水動力減弱，致使水體難以發揮出自身所具有的修復能力，無動力環境隨之形成。在無動力環境中，水體內藻類殘體、微生物對氨氮和其他有機物進行分解的速度大幅提升，溶解氧被大量消耗，水體復氧效果無法達到預期，水層、水域虧氧程度加劇[2]。另外受高溫作用影響，底泥內部微生物出現厭氧反應的時間大幅縮短，硫化物的含量隨之增加，隨著底泥釋放出惡臭硫化氫及其他物質，水體黑臭程度加劇。由此可見，底泥無法借助水動力被排出以及無法自我修復是水體出現黑臭問題的主要原因。多年來有關部門從未對水塘底泥進行過清理。

（3）該塘靠近城市主干道，途徑貨車數量較多，汽車尾氣及粉塵沉降到路面，隨著降雨時間的延長，降雨量的增加，形成地表徑流，其匯集了屋頂和路面含有塵土、雜質、垃圾、油類等多種污染物，初期雨水污染尤為明顯。徑流最終通過雨水管道或者直排進入該塘，灑水車在噴灑道路兩側綠植時所形成的地表徑流同樣能夠直接到達雨水管網，對水體造成一定污染。

（4）根據現場走訪，附近農田有使用化肥、有機肥及農藥的情況，地表徑流受到農業面源污染，農肥和農藥都能夠隨著雨水到達自然水體內部，使水體氧氣含量大幅降低，并加快厭氧菌分解速度，導致惡臭物質形成。

（5）該塘周邊地區大多建于20世紀70、80年代，該區域雨水、污水管網歷經多次改擴建，情況較為復雜。初步推斷該區域存在雨污混接、管網破損情況，廢棄雨污管內殘存含有大量氮、磷及有機質污染物，遇大暴雨沖刷等原因，導致污染物進入塘體。

（6）該塘附近某工地在平整項目場地初期，將另一個荒塘內的水抽排到該塘，經現場查看，荒塘的底泥呈明顯的深黑色。據此推斷，施工工地在抽排水的過程中攪動了荒塘內常年沉積的黑色底泥，大量底泥被夾帶進入該塘，對該塘的水質造成了嚴重污染。

（7）在該塘應急處理前期，曾向水體添加了聚合氯化鋁和聚丙烯酰胺，并通過潛水攪拌器攪動提升絮凝效果，導致水塘底泥被擾動。為證明底泥擾動對水質的影響，現場選取了兩個試驗點進行了擾動實驗，通過數據分析能夠發現，底泥攪動對化學需氧量濃度影響較大。攪動過程中，沉積在底泥中的腐質類物質較易釋放，水質變化明顯。另外，在應急處理環節的水體脫色處理中，有關人員還向水體添加了過量強氧化劑次氯酸鈉。次氯酸鈉通過水解形成次氯酸，次氯酸再進一步分解形成新生態氧，新生態氧的極強氧化性使菌體和病毒的蛋白質變性，過量投加除使病原微生物致死外，生態環境中的水生動植物及大量功能菌群也被殺死，破壞了水體生態平衡，導致水體喪失自凈功能。

三、黑臭水體治理方案

（一）內部治理

對黑臭水體進行內部治理的方法以疏浚底泥為主，簡單來說，就是根據水體情況選擇相應的方法，確保水塘底泥能夠被高效且迅速地清除?，F有技術已能做到對疏浚位置、深度進行快速確定，由于相關技術被引入我國的時間較短，在開展相關工作時，仍有亟待解決的問題存在。具體表現在以下方面：首先是清淤量較大，難以保證清淤污泥得到及時且高效的處置；其次是清淤不徹底，水塘底部殘留污泥會使水體再次受到污染；最后是不科學的清淤會導致生態平衡被破壞，對其進行修復的過程十分漫長。

鑒于此，有關人員決定對不需要進行清淤的治理方案及具體手段進行研究，原位覆蓋法應運而生。原位覆蓋所強調重點是在底泥上方對多層或單層掩蔽物進行覆蓋，以此來達到阻斷污染物釋放途徑的目的。與底泥疏浚相比，原位覆蓋的優勢主要體現在可有效控制占地面積、避免二次污染出現等方面。同時，該技術給微生物所造成影響極小，更適合用來對黑臭水體進行應急處理。

除此之外，在不清淤的基礎上進行原位修復的方法，同樣具有突出的使用價值。該方法所依托工具為一體凈水設備，可通過曝氣增氧的方式，使底泥所釋放磷元素含量得到控制。增氧的載體為納米氣泡，簡單來說，就是存在于溶液或固液交界面的、以納米為尺度的、具有良好氧傳質速率以及穩定性的氣泡。對納米氣泡加以應用，一方面能夠使增氧曝氣效果最大程度接近預期，另一方面可以避免周圍環境被污染的情況出現，對相關方法進行推廣是大勢所趨。本案例經多方論證，在將上清液排放到附近的污水處理廠之后，最終對底泥采取水力沖挖的清淤方式，同時使用隔膜板框壓濾機建設污泥固化站，即時分離出SS＜150mg/L的余（尾）水和含水率在50%以下的泥餅。清淤余水處理達到污水處理廠接收標準，最終排放到污水管網。污泥最終處置遵循穩定化、無害化、減量化和資源化的原則，結合污泥的屬性鑒別結果，選擇固廢填埋場或危險廢物填埋場填埋，或者運往生活垃圾焚燒廠進行焚燒。

（二）控源截污

導致水體黑臭的外部原因，主要是管網及排口未能發揮出應有作用，由此可見，外部治理的關鍵是控源截污，根據面源污染特點，制定切實可行的治理方案，加強匯水區域種植及養殖管理，減少面源污染。面源污染所涉及范圍極廣，對其進行治理的難度有目共睹。研究表明，導致水體出現黑臭問題的原因之一為雨水，且黑臭水體多出現在老城區內，根本原因是老城區所建設地下管網以合流制管道為主，缺乏合理性，改造排水體制勢在必行。現階段，多地均已將改造排水體制的工作提上日程，強調利用截流式合流制對單一合流制進行替代，確保雨水及污水能夠得到及時截流，由污水處理廠對其進行處理。該體制同樣有明顯不足存在，在雨季極易發生溢流問題，加之截流井在治理黑臭水體方面所能發揮作用有限。要想杜絕上述情況出現，關鍵是要對截流井進行升級，確保其具備智能化以及自動化運營的功能。

（三）生態修復

常規意義上的生態修復，主要是指化學修復、植物修復還有微生物修復，不同方法的適用情況及治理效果均存在一定差異。

1.化學修復

該方法強調運用化學藥劑所具有的吸附、絮凝功能，對水體污染物質進行處理。以往為應付有關部門的檢查，常常在水塘內撒大量化學藥劑，雖然這樣做能夠使水體在短期內處于潔凈狀態，但其內部污染物并未消除，一旦受到擾動或出現暴雨等天氣，水體表面便會出現大量絮狀懸浮物。要想避免類似情況出現，關鍵是要利用聯合工藝對黑臭水體加以處理，例如，以H2O2預氧化為前提，以混凝沉淀為主要手段對黑臭水體進行處理。事實證明，這樣做可使水體余濁大幅降低，對UV254和CODCr的去除率極為理想。

2.植物修復

水生植物普遍具有對污染物質進行吸收并利用的功能，可使水體自凈效果最大程度接近預期。研究表明，黑臭水體最為突出的特點便是水體嚴重缺氧，增加水生植物數量，通常能夠獲得良好的復氧效果?，F階段，被用來修復水體的水生植物，主要分為挺水植物、浮水植物還有沉水植物三類，有關人員可視情況對上述植物進行搭配種植，對其群落結構進行優化，與此同時，還應當在附近安裝具有曝氣增氧功能的設備，在凈化水體的同時提高植物觀賞價值。

3.微生物修復

對該方法加以應用的關鍵是向水體內部投放適宜微生物菌劑，通過形成相應優勢菌的方式，確保水塘所含磷、氮和其他有機物均能夠得到迅速且高效的降解。對微生物菌劑進行獲取的方法如下：由專業人員對水體所含細菌進行提取并培育，確保所選育微生物能夠發揮出應有的作用。

4.生態駁岸

在工程施工前期，對現場進行清雜及整理，清理掉塘底及岸線周邊現有的枯萎植株、雜草、磚石塊等垃圾。對駁岸局部地區進行場地平整，利用現有措施改善駁岸穩定性，避免其被人為因素、自然因素所破壞，為構建生態系統的工作提供便利，真正做到“還塘于民”以及“還綠于民”。

本案例栽植選用低矮無花苦草作為主要建群種，局部搭配種植刺苦草和眼子菜，構建水下森林系統。淺水區域配置不同品種、不同高度、花色各異的挺水植物，如水生美人蕉、黃菖蒲、旱傘草和再力花等，形成岸線攔截帶。該攔截帶不僅具有較好的水質凈化作用，不易蔓延生長，整體景觀觀賞性也較高，易于后期維護。微生物修復方面選取本地馴化復合微生物制劑。水生動物主要選擇濾食、雜食性魚類，適當放養少量肉食性魚類。底棲動物選擇以濾食性的雙殼類和刮食性的螺類為主。

（四）雨污管網維護

根據雨污管網調查結果，對水塘匯水區域內存在缺陷的雨污管道進行修復。一是連通水塘附近兩條垂直主干道的市政雨水管網，避免雨水直接匯入水塘；二是對存在滲漏的市政雨水管道進行修補，防止雨水滲入市政污水管中；三是對發生雨污混接的管網進行糾正。出于最大程度解決雨水所造成污染問題的考慮，有關人員提出了以下建議：一是在附近污水處理廠附近新增調蓄池，由調蓄池負責對雨水進行收集，將其運往污水處理廠進行處理，在保證處理后雨水符合排放標準的前提下，將其排入水塘進行補水。二是大力建設海綿城市，實現水生態治理目標。對海綿城市進行建設時，可酌情采取設置生態緩沖帶、植草溝以及鋪裝透水材料等方法，使地表水的滲透能力得到增強。隨著植物、土壤自凈功能的充分發揮，水污染濃度自然能夠得到有效控制[4]。

（五）加大監管力度

要想做到長治久清，政府部門應對后續的監管工作引起重視。要派專人負責對水塘周邊進排水口進行定期巡視，安裝視頻或者在線監控設施，進行全天候監督，對導致水體被污染的企業及個人進行相應懲罰。另外，還應面向城市居民展開宣傳，幫助該群體樹立起正確的環保意識，通過全員參與和共同監督的方式，將再次出現水體黑臭問題的概率降至最低。

四、結論

水資源作為城市發展的主要資源，對人類生存和社會進步均具有極為重要的意義，對黑臭水體進行治理是大勢所趨。通過研究可知，水體治理并非照搬照抄現有治理方案，而是需要有關人員根據黑臭原因提出相應解決策略，通過開展內因治理與外因治理工作的方式，使水質得到顯著改善。