城市黑臭水體綜合治理及水質保持技術研究

劉錦漢

廣州市水電建設工程有限公司 廣東 廣州 510000

城市黑臭水體是指由于大量污水排放、有機物堆積和水體富營養化等因素導致水體產生惡臭、黑色變化的現象。這種水體不僅嚴重影響城市環境質量和居民生活質量，還對生態系統和人類健康產生潛在的威脅。隨著城市化進程的加速和工業化、農業活動的不斷擴大，城市黑臭水體問題日益突出，亟待解決。針對城市黑臭水體治理問題，國內外學者和研究機構進行了廣泛的研究和探索。各種治理技術和方法被提出并應用于實踐，但由于黑臭水體的復雜性和多樣性，治理效果仍然存在一定的局限性。因此，深入研究城市黑臭水體的綜合治理技術，探索有效的水質保持方法，對于改善城市水環境質量、維護生態平衡具有重要的理論和實踐意義。

1 城市黑臭水體的概念與特征

1.1 城市黑臭水體定義

城市黑臭水體是指由于污水、垃圾、工業廢水等污染源的排放和環境因素的作用下，水體出現惡臭和黑色底泥的現象，是城市水環境惡化的一種表現，常見于城市污水處理不完善、排水系統老化、水體富營養化等問題較為嚴重的區域。

城市黑臭水體具有以下特征：首先，水體存在明顯的惡臭味道，給周圍環境和居民帶來不適；其次，水體表面呈現出黑色或暗色，底泥呈現沉積物增多、有機質富集等特征；同時，水體中可能存在大量的藻類和細菌等微生物，導致水質富營養化和富氧化傾向；此外，城市黑臭水體還容易產生蚊蠅滋生、傳播疾病，對周邊環境和人類健康造成危害[1]。因此，城市黑臭水體的定義包括了水體的臭味、顏色、底泥狀況、微生物群落以及對環境和人類健康的影響等多個方面，它是城市環境質量下降和水環境污染的重要指標之一。

1.2 城市黑臭水體成因與特征

城市黑臭水體主要源于大量的污水排放，包括生活污水、工業廢水、農業排泄物等。這些污水未經有效處理，直接排入水體，導致水體富營養化和有機物負荷過重。一些非法傾倒廢水的行為也是城市黑臭水體的成因之一，例如一些企業或個人為了降低處理成本，將廢水非法排放到河流、湖泊等水體中，引起水質惡化。城市黑臭水體中，生活垃圾的傾倒和堆放也是重要的成因之一。垃圾中的有機物質在水體中分解產生大量有機廢氣和有毒物質，導致水體發生異味和水質下降。

城市黑臭水體常常伴隨著強烈的異味和惡臭，這是由于水體中有機物的分解產生了硫化物、胺類等化合物，導致氣味擴散到周圍環境，影響附近居民的生活和健康。水體通常呈現混濁、渾濁的水色，由于大量的懸浮顆粒物、浮游生物和有機物質的存在，導致水體失去透明度，降低水質[2]。黑臭水體常常存在高濃度的氮、磷等營養物質，這些養分來源于未經處理的污水和農業排泄物。高濃度的營養物質導致水體產生藍藻、藻類暴發，引發水華現象，破壞水體生態平衡。

2 城市黑臭水體綜合治理技術

2.1 水體凈化技術

（1）生物修復技術

生物修復技術是一種基于生物學原理和生物多樣性的城市黑臭水體綜合治理技術，通過利用生物體的代謝作用、生物降解能力和生態系統的自凈能力，實現對黑臭水體中有機物、重金屬等污染物的去除和轉化，從而改善水體的水質和環境質量。生物修復技術的關鍵環節包括生物調查與評估、生物篩選與培養、生物修復過程以及生態系統恢復等。首先，通過對黑臭水體中生物資源的調查與評估，了解水體中的主要污染源和受影響的生態系統，為后續的修復措施提供基礎數據和參考依據。其次，根據調查結果，篩選適應性強、具有高降解能力的微生物、植物和動物等生物資源，并進行培養和增殖，以提高其修復效果和適應性。

（2）物理化學處理技術

一種常見的物理化學處理技術是絮凝沉淀法，通過加入絮凝劑和混凝劑，形成絮凝物和沉淀物，從而促使水中懸浮顆粒物、有機物和某些溶解物質快速聚集和沉降。這種技術可以有效去除水中的懸浮物和浮游生物，改善水體的透明度和清澈度。另一種常用的物理化學處理技術是活性炭吸附法。活性炭具有很強的吸附能力，可以吸附水中的有機物、重金屬離子和某些有害物質。通過在黑臭水體中添加適量的活性炭，可以顯著減少有機物和異味物質的含量，提高水體的凈化效果。除此之外，還有一些物理化學處理技術可用于城市黑臭水體的綜合治理，如氣浮法、電解沉淀法、高級氧化技術等。

（3）水體生態修復技術

水體生態修復技術的核心思想是利用生態學原理和方法，重建和優化水體的生態系統結構和功能。首先，通過濕地的建設和恢復來增加水體的自凈能力。濕地具有良好的水體保持、凈化和調節功能，能夠吸附和降解水中的有機物和污染物，并提供生物多樣性和生態系統服務[3]。其次，水體生態修復技術還包括適當的植被種植和生物修復方法。通過選擇適應當地環境條件和水質狀況的植物物種，種植在水體附近的濕地、岸邊或水域中，可以起到穩定土壤、吸收養分和過濾污染物的作用。同時，引入適應性強的水生生物，如浮游植物、底棲動物和魚類，能夠促進水體的自凈能力和生態平衡。此外，水體生態修復技術還包括合理的水文調控措施。通過調整水體的流動路徑、流速和水位，有助于減少水體中的污染物濃度和滯留時間，提高水體的自凈能力。同時，合理的水文調控還可以防止水體富營養化和水生態系統的破壞。

2.2 污泥處理與處置技術

污泥是指在廢水處理過程中生成的含有高濃度有機物、懸浮物、重金屬等污染物的沉積物。污泥處理的主要目標是減少有害物質的含量，降低對水環境的污染風險，同時提高污泥的資源化利用率。在城市黑臭水體綜合治理中，常見的污泥處理技術包括以下幾種方法。首先，物理處理是常用的污泥處理技術之一。它包括沉淀、過濾和離心等工藝，通過分離和去除污泥中的固體顆粒和懸浮物，達到減少有機負荷和固體含量的目的。物理處理可以有效降低污泥的體積和污染物的濃度，為后續處理和處置提供了條件。其次，化學處理也是常用的污泥處理技術之一。化學處理通過添加化學藥劑，如絮凝劑、氧化劑和還原劑等，改變污泥中物質的化學性質，促進污泥的沉淀、固化或氧化反應。化學處理可以有效去除污泥中的有機物和重金屬等有害物質，提高污泥的穩定性和可處理性。

2.3 環境監測與評估技術

通過對黑臭水體周邊環境的監測和評估，可以全面了解水體污染的程度和范圍，為治理方案的制定和實施提供科學依據。環境監測技術對城市黑臭水體的污染物進行實時監測和數據收集，利用傳感器和自動監測裝置，可以對水體中的懸浮物、溶解物質、有機物、重金屬等關鍵指標進行定量監測。監測數據的實時性和準確性可以幫助決策者及時了解水體的污染程度，從而采取相應的治理措施。環境評估技術通過對黑臭水體周邊生態環境、水質狀況、人類健康等方面進行全面評估，揭示了黑臭水體治理的緊迫性和必要性[4]。通過采集大量的樣本數據和實地調研，可以評估黑臭水體對周邊生態系統的破壞程度，以及其對人類健康和社會經濟的影響。評估結果有助于形成科學的治理方案，并為決策者提供依據，使其能夠制定出針對性強、可行性高的治理策略。此外，環境監測與評估技術還可以輔助黑臭水體治理的效果評估和監督，通過長期的監測和評估，可以對治理措施的實施效果進行定量分析，及時調整和改進治理方案。

3 水質保持技術研究

3.1 水質保持的重要性與必要性

水質保持是城市黑臭水體綜合治理的重要組成部分，旨在維護和改善水體的化學、物理和生物特性，以確保水體的健康狀況，保護生態環境和人類健康。水體是許多生物棲息地的基礎，包括水生植物、魚類、浮游生物和底棲動物等。保持水體的良好水質有助于提供適宜的生存環境，維持生物多樣性和生態平衡。水質保持技術可以控制水中有害物質的濃度和分布，減少水中污染物對生物的危害，維持水生生態系統的穩定性。水是人類生活和生產的基本需求，惡劣的水質可能導致水源污染，從而對人體健康造成嚴重威脅，例如引發水源性疾病。通過采用水質保持技術，可以有效去除水中的有害物質和微生物，確保供水安全，保護公眾健康。此外，城市化進程中，水體受到工業廢水、生活污水和農業排水等多種污染源的影響，容易出現黑臭現象。黑臭水體不僅影響城市環境美觀，還給周邊居民帶來異味和健康隱患，水質保持技術的應用可以改善城市黑臭水體的水質，提升城市環境質量，改善居民的生活條件[5]。

3.2 水質保持現狀與問題

首先，隨著城市化進程的加快和工業化的發展，城市水環境質量逐漸惡化，水體污染日益嚴重。大量的污水排放、固體廢棄物和有害化學物質的排放導致水體富營養化、重金屬污染、有機物污染等問題的加劇，使得水質保持變得異常困難。其次，水質保持過程中存在著監測手段和技術的不足。有效的水質監測與預警系統是水質保持的基礎，但目前存在監測手段和技術不夠完善的問題。傳統的水質監測方法通常需要時間長、成本高，并且不能實時監測水質變化。因此，急需開發更先進、高效的水質監測技術，實現對水體的實時監測與預警。此外，水質保持還面臨著水資源管理與調配的難題。隨著城市人口的增加和水需求的增加，水資源供需矛盾日益突出。合理的水資源管理與調配是水質保持的關鍵環節，但在實踐中存在一定的困難。水資源的分配不均、水權的管理和交易機制不完善，以及非法排放等問題都給水質保持帶來了挑戰。最后，水質保持技術還需要進一步提升其治理效果和可持續性。當前的水質保持技術主要包括水體富營養化控制、水質修復與保護等方面。然而，這些技術在實際應用中存在一些問題，如高成本、能耗大、操作復雜等。

3.3 水質保持的技術手段與方法

（1）水質監測與預警技術

通過及時準確地監測水質參數并進行預警，可以及早發現水體異常變化，采取相應的措施進行調控和治理，從而保持水質的穩定和可持續性。表1給出了常見水質檢測技術原理及應用領域。可以看出，不同的水質監測與預警技術具有各自的原理和特點，適用于不同的應用領域[6]。綜合利用這些水質監測與預警技術，可以建立完善的水質監測網絡，實現對城市黑臭水體的及時監測和預警。同時，結合其他治理技術和手段，可以快速響應水體異常變化，采取相應的控制措施，從而保持水質的穩定和改善城市環境質量。

表1 水質監測與預警技術

（2）水體富營養化控制技術

水體富營養化是城市黑臭水體治理中的一個重要問題，其主要表現為水體中營養物質（如氮、磷等）的過度富集，導致水體發生藍藻水華、水體富營養化等現象。在城市黑臭水體綜合治理中，應加強對污水排放的監管與治理，采用生物處理、物理化學處理等方法對污水中的營養物質進行去除[7]。此外，還可以通過改善農業生產方式，控制農業面源污染，減少農藥和化肥的使用量，避免農田徑流中的營養物質進入水體。此外，生態修復技術是其中的重要手段之一。通過引入水生植物、浮萍、藻類等生態調節劑，建立人工濕地、人工浮島等生態系統，能夠有效吸收水體中的營養物質，并利用植物的生長代謝作用將其轉化為生物質，達到減少營養物質濃度的目的。還可以采用生物修復技術，引入適量的微生物，通過微生物的代謝作用降解水體中的有機物質和營養物質。

4 結語

城市黑臭水體綜合治理技術在改善水體質量和凈化城市環境方面，取得了顯著的成果，采用生物修復技術、物理化學處理技術和水體生態修復技術等手段，可以有效去除水體中的污染物質，改善水質。水質監測與預警技術的應用可以及時發現和預防水質問題的發生，確保水體持續保持良好的水質狀態。水體富營養化控制技術和水資源管理與調配技術的實施有助于防止水體富營養化和水資源的過度利用，從根本上保護水質。此外，還應加強政府部門、科研機構、企業和社會公眾的合作，形成多方共治、共同參與的治理模式，實現城市黑臭水體的持續改善和水質的長期保持。