黑臭水體成因分析及治理技術(shù)研究

摘" 要：黑臭水體是制約城鄉(xiāng)高質(zhì)量發(fā)展的重要因素，不僅會破壞河道生態(tài)系統(tǒng)，同時還對居民日常生活和生命健康造成嚴重影響。隨著人們環(huán)保意識的增強，近年來，黑臭水體問題引發(fā)社會各界的高度關(guān)注。該文系統(tǒng)總結(jié)我國城市和農(nóng)村黑臭水體的污染狀況，分析形成黑臭的原因，并總結(jié)目前對黑臭水體的整治技術(shù)，主要包括物理、化學(xué)和生物方法，同時針對農(nóng)村和城市黑臭水體的實際情況，提出相應(yīng)的黑臭水體治理的優(yōu)化措施，以期為我國城鄉(xiāng)黑臭水體的治理提供參考思路。

關(guān)鍵詞：黑臭水體；成因分析；整治技術(shù)；治理效果；優(yōu)化措施

中圖分類號：X52" " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2023）12-00４５-0４

Abstract： The black and smelly water body is an important factor restricting the high-quality development of urban and rural areas， in that it not only destroys the river ecosystem， but also has a serious impact on the daily life and health of residents. With the enhancement of people's awareness of environmental protection in recent years， the problem of black and smelly water has aroused great concern from all walks of life. This paper systematically summarizes the pollution situation of black and smelly water bodies in urban and rural areas of China， analyzes the causes of black and smelly water bodies， and summarizes the current treatment technologies of black and smelly water bodies， including physical， chemical and biological methods. At the same time， according to the actual situation of black and smelly water bodies in rural and urban areas， the corresponding optimization measures are put forward， in order to provide reference ideas for the treatment of black and smelly water bodies in urban and rural areas of our country.

Keywords： black and smelly water body; cause analysis; treatment technology; treatment effect; optimization measure

黨的二十大報告指出，統(tǒng)籌水資源、水環(huán)境、水生態(tài)治理，推動重要江河湖庫生態(tài)保護治理，基本消除城市黑臭水體[1]。此表述再次體現(xiàn)了國家消除黑臭水體的堅定決心，消除黑臭水體是未來水污染治理和修復(fù)的重中之重之一。早在2015年，國務(wù)院就發(fā)布了針對水污染治理的《水污染防治行動計劃》（簡稱“水十條”），對城市黑臭水體治理提出了明確的分階段目標，即到2020年，我國地級及以上城市建成區(qū)黑臭水體均控制在10%以內(nèi)，到2030年，城市建成區(qū)黑臭水體總體得到消除。黑臭水體是水體接納的有機污染物的量超過了其自身凈化能力，導(dǎo)致水質(zhì)惡化并呈現(xiàn)出黑色或泛黑色、異味嚴重的極端現(xiàn)象。隨著經(jīng)濟社會的高速發(fā)展，部分發(fā)展欠科學(xué)、環(huán)境治理能力建設(shè)滯后的城市和農(nóng)村均出現(xiàn)了一系列環(huán)境污染問題，水環(huán)境污染是其中最直觀、最受關(guān)注的污染問題之一。地表水體的黑臭從水體水質(zhì)和人體感官2個方面給人們帶來巨大的挑戰(zhàn)，河道的景觀和生態(tài)功能喪失，對周邊居民的正常生活產(chǎn)生嚴重影響。城市和農(nóng)村的黑臭水體有共性問題，同時也存在不同的特征。城市中生活污水亂排、工業(yè)廢水偷排進入河道，使河道中污染物的含量超出了河道的自凈能力，破壞水體生態(tài)平衡，最終導(dǎo)致水體出現(xiàn)黑臭。農(nóng)村黑臭水體存在比較分散、相對封閉[2]，且基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)滯后、治理體制不完善、技術(shù)支撐力量薄弱等問題[3]。據(jù)相關(guān)調(diào)查顯示，目前我國黑臭水體的特點是自凈能力下降，水體生態(tài)系統(tǒng)崩潰；污廢水直排、污染源頭復(fù)雜，導(dǎo)致治理難度大；河道污染物積累，水體流動性差，加劇了水體黑臭[4]。

1" 黑臭水體形成原因分析

河道中溶解氧不足是其出現(xiàn)黑臭現(xiàn)象的原因，大量有機污染物被排入到水體中，其降解會消耗水中的溶解氧，此外，厭氧微生物分解有機污染物產(chǎn)生硫化氫、氨氮等具有刺激性氣味的物質(zhì)，使水體逐漸呈現(xiàn)黑臭狀態(tài)[5]。

1.1" 城市黑臭水體原因分析

1）自然原因。溫室效應(yīng)導(dǎo)致全球氣候變暖，使得自然災(zāi)害頻發(fā)，河流徑流量減少、水資源減少、暴雨引發(fā)的內(nèi)澇等問題，導(dǎo)致河道的自我調(diào)節(jié)能力降低，水域氧化惡化[6-7]。珠三角周邊城市的年度總降雨量相對較高，導(dǎo)致各類污染物質(zhì)被雨水沖刷流入城市河道中，土壤和道路中的有機元素直接流到水體中，造成水體富營養(yǎng)化[8]。

2）人為原因。生活垃圾、生活污水及工業(yè)廢水等不經(jīng)處理直接排入河道，是導(dǎo)致河道黑臭的最主要原因，其中，工業(yè)廢水的危害最大，廢水中含有的重金屬，被排放到河道中，不僅會嚴重危害河道的生態(tài)健康，降低河道的自凈能力，還對居民的生命健康構(gòu)成了巨大威脅。

1.2" 農(nóng)村黑臭水體原因分析

農(nóng)村黑臭水體形成的原因主要是一些村民將未處理的生活垃圾、污水、家畜禽糞便等直接排入水體，導(dǎo)致水體自凈能力降低、水質(zhì)惡化、生態(tài)環(huán)境被破壞，制約了我國鄉(xiāng)村振興工作。主要有如下3個原因。

1）生態(tài)環(huán)保設(shè)施不健全。農(nóng)村地區(qū)普遍存在將生活和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的垃圾隨意丟棄的現(xiàn)象，沒有規(guī)范的處理體系，被雨水沖刷進入河道，導(dǎo)致水體的流動性變差，水體內(nèi)源質(zhì)量大幅下降，進而導(dǎo)致水體黑臭。由于農(nóng)村地區(qū)經(jīng)濟相對落后且環(huán)保意識薄弱等因素，生態(tài)環(huán)保設(shè)施的數(shù)量少且使用效率非常低，部分現(xiàn)存設(shè)施破舊，無法滿足污水治理的使用要求。

2）農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系缺乏管制。農(nóng)村各類家禽糞便直接排放到河道，使得水體有機物超標，進一步導(dǎo)致水中溶解氧含量降低，而使水體變黑發(fā)臭。同時，部分農(nóng)作物秸稈進入河道，經(jīng)過水體浸泡及厭氧分解，導(dǎo)致水體變黃變黑。

3）內(nèi)源治理工作有待完善。進入河道中的污染物，經(jīng)過長時間的平衡作用，部分污染物會進入到水體底部的沉積物中，該部分污染物隨著水土平衡的打破，能夠重新釋放進入到水體中，形成內(nèi)源污染。此外，農(nóng)村地區(qū)由于經(jīng)濟相對落后，缺乏先進的技術(shù)與專業(yè)人才，制約了黑臭水體的治理效率[9]。

2" 黑臭水體的整治技術(shù)

目前黑臭水體的整治技術(shù)所采用的方法有物理法、化學(xué)法及生物法。物理法有控源截流、河道清淤、人工增氣增氧、引水補水等，常用的化學(xué)法是絮凝和沉淀，生物法主要是指生物治理與生態(tài)修復(fù)。

2.1" 物理方法

1）控源截污。控源截污是對黑臭水體進行整治的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，從點源、面源、合流制溢流3個方面削減和控制污染源。從源頭控制污染物進入河道的總量，完善污水截流管網(wǎng)系統(tǒng)，實現(xiàn)雨污分流，削減和控制污染物總量[10]。雨污分流系統(tǒng)能夠有效解決雨水和污水混流，既保持了污水的濃度，也能降低污水的擴散，縮減污染面。在控源截污的過程中，需要科學(xué)合理地改造污水分流、建設(shè)雨水處理設(shè)施，因地制宜結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶嶋H情況，使雨水得到及時處理，降低雨水污染現(xiàn)象。

2）河道清淤。沉淀在河道底部的淤泥中含有大量氮、磷污染物，很容易發(fā)生二次污染，如果不能及時清理，隨著時間的推移，垃圾腐爛與淤泥混雜在一起，就會導(dǎo)致黑臭水體的出現(xiàn)。河道清淤主要是采用人工或機械方法，對河床進行清淤疏浚，提高河道的防洪能力。

3）人工曝氣增氧。常用的增加水體溶解氧含量的方法是人為地向黑臭水體中導(dǎo)入氧氣進行曝氣，這可以解決黑臭水體的溶解氧量低的問題，從而提高好氧微生物的活力。人工曝氣增氧是通過吸附和降解等作用協(xié)同去除水體中污染物[9]。但是，該方法的耗電量大，對處理水中的懸浮物質(zhì)效果較差，因此需要與其他措施協(xié)調(diào)使用。

4）引水補水。引水補水是指從外部調(diào)水對黑臭水體進行稀釋，可在短期內(nèi)顯著降低污染物濃度，增加水中的溶解氧，恢復(fù)部分自凈能力[10]。但不能真正有效地去除污染物，被稀釋后污染物會轉(zhuǎn)移到其他水體，給水體生態(tài)環(huán)境造成納污壓力，因而，只適用于臨時應(yīng)急，應(yīng)結(jié)合其他措施共同治理。

2.2" 化學(xué)方法

化學(xué)方法應(yīng)用較廣泛，治理效果也比較好。為快速改善黑臭水體感官效果，提高水體透明度，可向污染水體中投加絮凝和沉淀劑，這些化學(xué)藥劑可以與水中的膠體物質(zhì)、溶質(zhì)、懸浮物質(zhì)發(fā)生絮凝沉淀反應(yīng)，減少黑臭水體中污染物的污染，可以將污染物控制在水底。化學(xué)法操作簡單，且投資成本和運行成本較低，處理效果較好，是黑臭水體治理中的好手段。但值得讓人注意的是，這些投加的化學(xué)藥劑容易使水體發(fā)生二次污染，危害水體中的底棲生物，如果選擇的試劑不當(dāng)，導(dǎo)致化學(xué)試劑降解速率慢，會影響到水體的循環(huán)利用。因而只適用于短期或應(yīng)急，對化學(xué)藥劑進行選擇時，應(yīng)充分考慮藥劑對水體生態(tài)環(huán)境及水中生物的影響，也應(yīng)考慮化學(xué)藥劑和河道的實際情況，從而選擇適當(dāng)?shù)耐斗欧绞健?/p>

2.3" 生物方法

2.3.1" 微生物修復(fù)技術(shù)

如今微生物修復(fù)技術(shù)應(yīng)用廣泛，可以用來代替?zhèn)鹘y(tǒng)物理法和化學(xué)法。該技術(shù)主要使用模式化培養(yǎng)的微生物，通過微生物對污染物的吸收，達到黑臭水體凈化目的，如生物膜法和微生物菌劑的添加。需要對水體污染情況和水質(zhì)進行分析，根據(jù)河道實際情況投放相應(yīng)的微生物生長發(fā)育所需的營養(yǎng)物質(zhì)。生物膜法是將微生物附著在填料或載體表面生長，從而形成一層膜狀生物污泥即生物膜，將其投入到污染水體中，通過與污水接觸使膜中的微生物吸附并搶劫污染物，從而使水質(zhì)改善。這種技術(shù)管理方便，對水體原有生態(tài)系統(tǒng)影響相對較小。向污染水體中投放適量的微生物制劑，目前常用的微生物菌劑是有效微生物菌群和各種菌劑，其能將水體中的污染物快速降解，使水體自凈能力得到提高。

2.3.2" 底泥生物氧化技術(shù)

底泥生物氧化技術(shù)是借助土著微生物定向擴增的方式進行修復(fù)，采用土著微生物、共代謝底物及各種電子受體等生物氧化組合技術(shù)生產(chǎn)藥物，然后注射到河道底泥表面[5]。根據(jù)黑臭河道污染情況確定土著微生物的繁殖數(shù)量及注射藥物的總量，通過這些微生物對底泥進行生物氧化，水中耗氧速率及有機物量得到降低，底泥的生物降解能力得到提高。

2.3.3" 水生植物凈化技術(shù)

由于挺水植物和沉水植物對污染物具有很強的吸附性，常被投放到黑臭水體中，這些植物根系可以吸收底泥和水體中的重金屬和營養(yǎng)物質(zhì)，使其轉(zhuǎn)化為自身組分，通過植物的吸附作用還可以去除水中的微生物，并使污染物沉淀，達到改善水質(zhì)的目的。需要注意的是，植物的選種、種植密度等因素會對植物對水中污染物的吸附、降解、過濾能力產(chǎn)生影響。此外，水生植物的選擇除需要考慮凈化能力和景觀效果外，還應(yīng)充分考慮河道的水文狀況，如汛期水流較急的河道不易配置過多的水生植物。

2.4" 生態(tài)方法

生態(tài)修復(fù)是指在不違背自然生態(tài)規(guī)律的前提下，最大限度地利用自然資源，對黑臭河道的生態(tài)系統(tǒng)進行修復(fù)[11]。常見的生態(tài)法有人工濕地、岸帶修復(fù)、生態(tài)浮島、構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)等方法。生態(tài)袋駁岸、木樁駁岸、近自然駁岸常被于岸帶修復(fù)[11]。生態(tài)袋內(nèi)部能生長植被且透水性能良好，能夠有效地凈化水體。適用于原生態(tài)系統(tǒng)無法為植被生長提供土壤環(huán)境的硬質(zhì)坡體。木樁是天然材料，能與原生態(tài)環(huán)境相融合，且性能穩(wěn)定，耐沖刷性能好，使用周期長，能起到穩(wěn)定岸坡，降低堤岸被風(fēng)浪沖刷受到的傷害。近自然駁岸，顧名思義是指與自然生態(tài)類似，無泥土裸露、兩岸種有挺水植被和沉水植被的駁岸，一方面能凈化水體，另一方面還能防浪護坡。

人工濕地指在人工設(shè)計和建造的濕地上投配污泥和污水，通過人工基質(zhì)、動植物、微生物和土壤的相互作用，對污水、污泥進行處理，通過吸附、氧化還原、沉淀、微生物分解、轉(zhuǎn)化、植物遮蔽作用，在水循環(huán)中能有效提高水體自凈化能力，且能發(fā)揮良好景觀效果，近年來被廣泛用于水生態(tài)治理之中。

生態(tài)浮島是通過載體和固定裝置將植物固定在水面上，利用植物根系及聚集的微生物來降解水中的COD、氮、磷含量，提高水體透明度、改善水質(zhì)指標，達到凈化水體的目的，并且該技術(shù)操作簡單、環(huán)境風(fēng)險低、治理效果優(yōu)異，在黑臭水體治理中得到廣泛關(guān)注。

3" 黑臭水體治理效果優(yōu)化措施

3.1" 農(nóng)村黑臭水體治理效果優(yōu)化措施

3.1.1" 科學(xué)開展黑臭水體治理方案

基于農(nóng)村黑臭水體的形成原因，首先應(yīng)對生態(tài)環(huán)保設(shè)施進行建設(shè)和改造，統(tǒng)籌規(guī)劃，根據(jù)黑臭水體的污染原因與污染程度，建立整體規(guī)劃方案，構(gòu)建長效機制，以推動后續(xù)工作的順利開展[9]。對河道進行垃圾清理與淤泥清除，并鼓勵各地區(qū)進行景觀修復(fù)，使污水治理價值最大化。

3.1.2" 圍繞工作重點進行合理規(guī)劃

對不同區(qū)域的黑臭水體情況進行詳細調(diào)研，確定治理目標。將生活污水、畜禽養(yǎng)殖廢水、作物秸稈資源利用、農(nóng)業(yè)水利等系列工程相結(jié)合，提高污染治理質(zhì)量，改善農(nóng)村生態(tài)環(huán)境。此外，要加強管理督促與日常巡查，確保各項治理措施適用有效。

3.1.3" 嚴抓農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活過程中產(chǎn)生的污染物隨意排放，會加劇水體的黑臭。必須嚴抓農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，做好垃圾收集與無害化處理工作，完善污水處理體系，確保各環(huán)保設(shè)施正常運行；優(yōu)化秸稈處理流程，推進秸稈還田工作，從源頭上減少污染物的組成。

3.1.4" 積極應(yīng)用生態(tài)修復(fù)技術(shù)

將污染治理與生態(tài)環(huán)保相結(jié)合，積極應(yīng)用生態(tài)修復(fù)技術(shù)。根據(jù)不同黑臭水體的形成原因，制定相應(yīng)的治理方案，并落實科技下鄉(xiāng)戰(zhàn)略，引進專業(yè)技術(shù)人才，將新技術(shù)、新工藝應(yīng)用到農(nóng)村污水治理中，強化人們的生態(tài)環(huán)保理念、提升治理技術(shù)水平。

3.2" 城市黑臭河道治理效果優(yōu)化措施

1）做好源頭把控，增強管理力度。人為因素是導(dǎo)致城市河道黑臭的最主要原因，做好污染源分析至關(guān)重要，污染需要從源頭上控制解決，污染治理效率的增強需要政府加大污染源的治理力度。同時環(huán)境管理部門要積極承擔(dān)環(huán)境治理責(zé)任，建立完善的監(jiān)督管理機制，增強管理力。

2）注重水源保護，降低污染來源。水是生命之源，對于水源的保護至關(guān)重要。地方政府不僅要完善水源保護措施和管理機制，同時還要加強宣傳力度，強化居民的環(huán)保意識，使其積極參與水源保護。

3）健全污水處理機制，提高污水處理效率。城市生活污水是河道污染的主要來源之一，城市人口數(shù)量龐大，用水量大，污水排放量大，必須完善污水處理體系，增加污水處理效率，才能有效降低城市河道污染。要完善污水處理設(shè)施，建立健全污水處理機制，增加污水排放設(shè)施的數(shù)量，提高污水的處理效率。

4）因地制宜，確立科學(xué)治理措施。河道黑臭污染原因和污染程度由于各地區(qū)的地形、氣候、人口與經(jīng)濟的不同而不同。因此，采取科學(xué)合理的治理措施至關(guān)重要，黑臭河道治理需要因地制宜。查明引起河道黑臭的原因，并根據(jù)實際的污染情況確定治理方案，堅持整體治理、統(tǒng)籌兼顧。

5）引進先進技術(shù)，鼓勵多元主體參與治理。政府要完善環(huán)保政策，通過制度法規(guī)建設(shè)，為構(gòu)建美麗城鄉(xiāng)生活環(huán)境提供法律依據(jù)。此外，各大企業(yè)不能唯利是圖，必須要承擔(dān)環(huán)境治理和維護的責(zé)任，嚴格按照政策法規(guī)的要求和標準，做好污水處理。污染整治單位應(yīng)積極引入新的技術(shù)設(shè)備，提高企業(yè)的治理效率。黑臭河道治理是所有居民的共同責(zé)任，要鼓勵多元主體參與，不斷提高自身環(huán)保意識，積極參與黑臭河道污染的治理和監(jiān)管，履行監(jiān)管職責(zé)，實現(xiàn)共同治理，如此使黑臭河道得到真正有效的治理，構(gòu)建健康的生態(tài)環(huán)境。

4" 結(jié)束語

黑臭水體制約城鄉(xiāng)經(jīng)濟發(fā)展，不僅嚴重破壞生態(tài)平衡，還會對居民生命健康構(gòu)成威脅。雖然各相關(guān)部門已制定相關(guān)政策法規(guī)，加強對黑臭水體的管控。但黑臭水體的形成原因很復(fù)雜，且治理困難、周期較長，所以，在治理黑臭水體的過程中要因地制宜，根據(jù)實際污染情況采取科學(xué)合理的措施，并做好長效管理，避免水體返黑、水質(zhì)再惡化。通過不同部門的溝通與合作，繼續(xù)完善相關(guān)的法規(guī)與制度，杜絕亂排污水現(xiàn)象，也要將河長制推廣，要做到責(zé)任明確、監(jiān)管嚴格、協(xié)調(diào)有序、保護有力，實現(xiàn)長效管護機制，此外，還應(yīng)加大環(huán)保宣傳力度，提高居民的環(huán)保意識，并對水體環(huán)境進行定期監(jiān)測，最終達到人與自然和諧相處的目標。

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