城市河道黑臭水體污染治理技術探析

摘要：城市黑臭河道治理是我國水環境整治的重要目標，按照《水污染防治行動計劃》要求，至2030年，我國要全部消除城市建成區黑臭水體。在此背景下，本文通過研究城市河道黑臭水體形成的主要原因，并對其治理技術等進行了闡述，并以實際黑臭水體修復為例，證明了多種技術聯合可對黑臭水體污染起到良好的治理效果。

關鍵詞：城市河道；黑臭水體；治理技術

中圖分類號：X522 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2018）06-0062-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.06.036

Abstract： The treatment of black and odor in urban rivers is an important goal for the improvement of water environment in China. The “Water Pollution Prevention and Control Action Plan” requires that， in 2030， black stinky water bodies in urban built-up areas be completely eliminated. The study focused on the formation and analysis of important elements such as the formation of black and odor bodies in urban rivers， and treatment technologies. Taking the repair of actual black and odorous water bodies as an example， it was demonstrated that a combination of technologies can play a good role in controlling black and odorless water bodies.

Keywords： Urban rivers； Black and odor bodies； Governance techniques

我國黑臭水體的概念始于1963年，上海自來水公司開始注意水體黑臭問題，并初步提出了黑臭指數計算的方法[1]。此后黑臭水體受到了人們越來越多的關注，相關的研究也逐漸深入，逐步從對黑臭水體的內涵探討到黑臭水體形成機理的研究再到黑臭水體治理技術的實踐。但對黑臭水體的概念目前還沒有統一的科學界定，我國發布的《城市黑臭水體整治工作指南》對黑臭水體的定義為：“城市范圍內、呈現令人不悅的顏色和（或）散發令人不適氣味的水體的統稱[2]”。黑臭水體不僅使城市整體形象大大折扣，還對城市居民生活和身體健康造成危害。黑臭水體整治是我國生態文明建設的必然要求，也是全體人民的迫切愿望。本研究對黑臭水體的形成原因和治理技術進行了總結和分析，并以實際黑臭水體修復為例，對治理技術進行了探討，以期借此為我國城市水環境整治提供參考。

1 黑臭水體的形成原因

水體黑臭產生是因為污染負荷超過水體自凈能力，使水體中有機物、氨氮、溶解氧、藻類、透明度等指標發生變化，水質惡化。目前對黑臭水體的判定和評價也通常根據上訴指標來判斷[3]。各指標變化原因及和黑臭水體的關系如表1所示。黑臭水體中的致黑物質一方面來自于含Fe、Mn、S等元素的不溶物質，另一方面則來自于有色腐殖質類等物質。黑臭水體的臭味主要來自H2S、NH3、硫醚類物質、喬司脒、甲硫醇（MeSH）、二甲基硫醚（ DMS） 等致臭物質。這些致黑致臭物質的產生則是由于水體污染尤其是有機污染造成。

1.1 外源污染物質進入

城市的快速發展，工業的迅速崛起以及城市人口的激增，產生了大量工業污水、生活廢水，城市河道成為了這些污水的主要去處，由此引入了大量有機物、重金屬等污染物質。大量有機物在水體中被好氧物質分解，使水體溶解氧濃度迅速降低，水體缺氧，大量厭氧微生物迅速繁殖，將水體中的有機物分解成NH3、H2S、硫醇等物質，引起水體發黑發臭。重金屬尤其是Fe和Mn元素的引入，是引起水體發黑的主要原因[1]。

1.2 底泥懸浮

底泥中沉積了大量污染物質，當其受到擾動，再次懸浮時，底泥中的污染物質會再次釋放到水體中，加重水體污染。段余杰[4]等在其研究中發現，底泥懸浮后，水體中的懸浮顆粒物濃度馬上有了明顯增加，氨氮濃度迅速升高，透明度和溶解氧含量則急劇下降，表明了底泥懸浮對水質的不利影響。同時，底泥也是放線菌、藍藻等生物的聚集生長地，這些生物會使底泥中的污染物質發生甲烷化、反硝化，產生的喬司脒是引起水體黑臭的重要物質。

1.3 水體自凈能力差

因地理氣候條件等原因，一些河道水體水量小，且補給能力不足，流速較緩，水體基本處于靜止。當水體受到污染時，幾乎沒有能力對污染物進行凈化，導致水體黑臭。

2 黑臭水體治理技術

根據黑臭水體產生的原因，《城市黑臭水體整治工作指南》將治理技術分為外部污染源攔截、內部污染源控制、水質凈化和活水循環4大類方法[2-3]。

2.1 外部污染源攔截

水體黑臭的起因是大量外源污染物質的進入，因此外源物質攔截是治理的基礎和關鍵。根據污染物的進入方式，可將污染源分為點源和面源。點源包括城市生活污水、工業污水、餐飲企業廢水以及規模化畜禽養殖污水等，面源包括初期雨水、農田徑流等。點源污染通常根據污染物類型，選擇適宜的預處理方式，預處理達標后排入水體或排入城市污水處理廠進一步處理后再排入水體，面源污染目前通常與海綿城市建設相結合，采取雨水花園、透水磚代替硬化路面鋪裝等方式來減輕徑流污染。良好的污水收集處理系統和完善的排污管網建設是外部污染攔截的關鍵。

2.2 內部污染控制

在對外部污染物進行控制后，還需對已進入水體的污染物進行清理，此階段的控制主要包括底泥處置和漂浮物、懸浮物等垃圾清理。污染物質進入水體后，在水體中不斷積累，其中大部分沉積在水體底泥中，因此對底泥清淤疏浚是黑臭水體治理的重要手段，目前常用的清淤疏浚方式主要有絞吸挖泥船清淤、氣力泵清淤、不排水機械清淤、水力沖挖式清淤等。除底泥清淤外，還需加強管理，定期清除河面垃圾，保證河面清潔[4-5]。

2.3 水質凈化

水質凈化是通過去除水體中的溶解性污染物質，降低化學需氧量、氨氮、總氮、總磷、重金屬等污染物濃度，來增加溶解氧濃度、提高水體透明度，使水體質量得到改善。根據修復手段的不同，水質凈化可分為物理凈化、化學凈化和生物生態凈化等方法。物理凈化目前主要是通過曝氣來增加溶解氧濃度，相比于直接向水體曝氣，底泥曝氣更能提高修復效率。化學凈化主要通過化學試劑的投加來絮凝沉淀污染物、對水體污染物進行氧化和沉淀以達凈化目的，目前常用的化學試劑主要有鐵鹽、鋁鹽等用于絮凝的絮凝劑、雙氧水等用于氧化的氧化劑以及生石灰等用于沉淀的沉淀劑。生物生態凈化是通過向水體中引入活性微生物、種植功能性水生植物，利用微生物、水生植物的代謝截留等作用來對污染物質進行吸收、轉化和截留。生物、生態技術相比于物理化學方法，能從根本上降解污染物并重新構建健康的水生生態系統，恢復水體功能，是目前研究最多的水質凈化方法。三種水質凈化方法對比如表2所示。

2.4 活水循環

活水循環主要通過向水體中引入干凈的水源，將水體中的污染物進行稀釋和擴散，以達到水質改善作用。常用的清潔水有地表水和循環利用的再生水。科學的活水引入能縮短黑臭水體治理周期，這在太湖的治理修復中得到了證明[5]，但此方法成本較高，難以長時間持續治理。

黑臭水體通常情況復雜，單一的修復手段難以實現較好的治理效果，因此在實際黑臭水體治理中，通常會結合多種治理手段進行綜合治理。比如，英國泰晤士河受工業建設影響，黑臭嚴重，在其治理中采用了源頭污染攔截、提升了污水收集處理能力，并完善了管網收集系統，再加以水質凈化，最終修復達到了工業化以前的水體狀況。北京的馬草河治理前水質為劣Ⅴ類，黑臭情況嚴重，在治理中通過清淤疏浚，改善了底泥污染，結合生態浮床對水質進行凈化，并輔以曝氣來提升溶解氧濃度，最終馬草河黑臭消失，水生生態系統得到恢復。

3 案例研究

研究以湖南某黑臭河段為例，探討黑臭水體治理方法及效果。治理前改河段基本為靜止狀態，水動力差，水體黑臭情況嚴重。兩岸綠化較少，岸坡垃圾較多，有多處存在生活污水直排。治理前水質狀況如表3所示，根據水體情況，制定如下治理方案。

（1）完善周邊管網，阻斷生活污水直排。根據現場調查，直排河段的生活污水是因周邊排水管網破裂，污水溢流造成。因此對排污管網進行了修復，阻斷了生活污水直排。

（2）底泥清淤。采用絞吸挖泥船對底泥進行清淤，減輕底泥懸浮引起的污染。

（3）曝氣充氧。采用曝氣裝置對水體進行曝氣，以增強水體溶解氧濃度。

（4）微生物投加。治理初期，水中有機物濃度高，向水體中引入微生物以降解有機物濃度。

（5）植物修復。以浮床的方式種植水生植物，水生植物不僅可對有機物等污染物質進行吸收還能為微生物提供良好的棲息環境，有助于污染物質的微生物降解。

（6）生態修復。清理兩岸垃圾，在兩岸種植適宜的水生植物，根據水質情況，投入適量浮游動物等水生生物，逐步構建健康的水生生態環境。

修復后的水體各指標如表3所示，由表3可知，黑臭水體經污染攔截、水質凈化、生態構建等修復治理后，各污染物質得到了明顯降解，溶解氧、透明度等得到了顯著提高，水質獲得了極大改善。

4 結束語

城市河道黑臭的產生，是在社會經濟發展過程中因重工業建設、輕環境保護而出現的水環境污染現象。外源污染的進入和含有積聚污染物的底泥懸浮是引起水體黑臭的根本原因。在多年的治理修復探索中，形成了外源截留、內源控制、水質改善和活水循環治理思路。我國城市河道黑臭治理任重道遠，需對黑臭水體進行全面的了解，并根據不同水體的污染特征和所處環境狀況，制定最為科學合理的修復方案。

參考文獻

[1]胡洪營，孫艷，席勁瑛等.城市黑臭水體治理與水質長效改善保持技術分析[J].環境保護，2015，43（13）：24-26.

[2]林培.《城市黑臭水體整治工作指南》解讀[J].建設科技，2015，（18）：14-15.

[3]王旭，王永剛，孫長虹等.城市黑臭水體形成機理與評價方法研究進展[J].應用生態學報，2016，27（4）：1331-1340.

[4]段余杰，劉小寧，陳光耀等.底泥再懸浮對上覆水水質的影響研究[J].生態環境學報，2017，26（5）：837-842.

[5]李家才.總量控制與太湖流域水污染治理——《太湖流域水環境綜合治理總體方案》述評[J].環境污染與防治，2010，32（4）：96-100.

收稿日期：2018-04-19

作者簡介：樊亮亮（1980-），女，本科，高級工程師，研究方向為給水排水。