城市黑臭水體治理技術及其發展趨勢

孫立朋 高力軍 鄭 賀 王 斌 賀 武

中邦匯澤園林環境建設有限公司

1 引言

近年來，人類生存和生存環境日益惡化，自然生態環境遭到嚴重破壞。特別是在城市建設中，水黑臭現象越來越普遍，如何盡快處理好這一問題，直接關系到群眾生活環境的質量。黑臭水體的形成會破壞水資源的質量，它阻礙了水資源正常供應的有序發展。為了改善這種狀況，要重視黑臭水體的污染，認真分析原因，然后運用合理的處理技術進行治理，掌握未來發展趨勢。因此，有必要對黑臭水體治理技術及發展方向進行系統的思考和分析，具有一定的研究意義和實用價值。

2 黑臭水體成因

2.1 大量外源污染物的排放

對于城市水體而言，引發其黑臭情況的重要因素就是大量的外源性污染物的流入，主要污染物包括磷化合物、有機污染物和重金屬。（1）水體中溶解氧會被大量的有機污染物消耗，此時，水體復氧率明顯低于耗氧率，使水體缺氧甚至厭氧。（2）厭氧菌等微生物可對有機污染物進行有效分解，出現黑臭物質，導致水體出現黑臭。

2.2 底泥沉積物中內源污染物釋放

酸性及厭氧下，水中將大量釋放沉積物中的磷、氨氮、有機污染物等，且而底泥中不溶于水的物質如甲烷、硫化氫等物質上升中會向水相中帶入污泥，造成水體黑乎乎、有異味發臭，此過程中，通常還有沉積物中的重金屬離子會向水中釋放。

2.3 水體水動力條件不足、夏季高溫

在城市中，水體大都是停留或緩流狀態，水動力不足，且水循環不暢，進而使水復氧率遠低于耗氧率，且局部水域嚴重缺氧，從而削弱了水體的自凈力，最終導致水體黑臭情況嚴重，且水溫也會讓水體出現季節性的黑臭，隨著水溫的逐漸提升，因水體中藻類生長速度不斷提升，從而釋放有機物、氨氮，氧耗加速溶解，最后使水體黑臭加快。

3 黑臭水體治理技術

3.1 物理法

目前，物理法為治理黑臭河道應用的主要方式，這些措施涵蓋了人工曝氣、引水沖淤、底泥疏浚等，表層底泥中的大量有機污染物和氨氮可通過底泥疏浚有效清除，并讓水體的有效容量增加，通常黑臭河道的會應用這類有效地預處理方式。然而，此法無形中會產生體積大且數量多的污泥，進而使后期的處置與處理較為麻煩。比如，南京市秦淮區計劃用三汊河清潔水替代或稀釋多天黑臭河水，利用這種方式將水體黑臭污染度降低，然而，本項目只是通過稀釋來降低污染物的含量，實際上也并未徹底且有效地去除掉污染物，且會應用巨大數量的潔凈水，這就說明了不適合長時間應用這個方案。諶偉等據研究得出，利用人工曝氣復氧方式治理黑臭河道，有助于水中氨氮、COD 的減少，進而能夠成功緩解河道中黑臭清情況的發生。

3.2 化學法

當前階段，黑臭水體使用化學法治理時，主要通過添加如混凝劑沉淀劑、除磷劑、除藻劑等化學藥劑。對于化學修復技術來說，其突出的優勢是初始投資和運行成本都不高，但缺點也需要被重視：穗重若長時間添加化學物質，會影響底棲生物的生物活性，且也會使水環境指標被改變，與如今水生態的可持續發展不相符。鑒于此，傳統單一的化學修復技術只適合在短期或緊急底泥修復工程中應用，也就是說，當前緊要的化學研究重點任務就是尋找和開發對水環境和底棲生物影響小的化學品和合理的投加方法。徐等研究了將氧化鈣加入黑臭水體中，能有效緩解水體的黑臭現象，并在水體中釋放固化的內源磷。

3.3 生物生態法

生物生態學方法是通過生物（包括動植物、微生物、植物）恢復水體自凈能力，重建水生態系統的一種方法，具有經濟可行性和長效治理水體黑臭方法。具體方式涵蓋了：生態案帶修復技術、植物凈化技術、生物膜技術、微生物技術。

3.3.1 微生物技術

微生物技術是通過生物促進劑、微生物制劑來對水體自凈力進行恢復，從而消除水中的黑臭。現如今，生物促生劑Bio-Energi-zer、EM菌劑、CBS菌劑、Clear-Flo系列菌劑為常用的微生物菌劑，據國內相關研究可知，微生物技術的優點是：投資少、速度快且容易操作。

3.3.2 生物膜技術

生物膜技術：污染物的降解、吸收和截留是通過微生物生長和成膜來實現的，黑臭水中的污染物可通過生物膜技術有效去除。董甜等人用枯草芽孢桿菌固定生物膜技術來對黑臭水體進行凈化，從此項凈化實驗可知，利用枯草芽孢桿菌生成的生物膜，能良好凈化黑臭水體，凈化后的水質符合國際Ⅳ類水質標準。生物膜技術有很低的運行成本，不會再次污染水體，具有良好的處理效果，但嚴重污染且有很高的有機負荷時，通常會使生物膜發生壞死脫離情況，維護管理十分困難，所以說，在負荷低且污染不嚴重地中小河流中適合應用生物膜技術來進行凈化。

3.3.3 植物凈化技術

植物凈化技術是河流治理中另個常用的生態環保技術，通過水生植物根系截留并吸收污染物，然后經微生物生態系統對有機污染物進行降解，浮萍、蘆葦、燈芯草等為常見的水生植物，人工濕地、生態浮島是水生植物凈化技術成功應用的主要體現，作為一類原位修復技術，生態浮島，一直處在水流順暢河流中，載體或基質上無土栽培植物的漂浮體，不但是綠化景觀，又可成為生物的棲息地。作為異位生態處理法，人工濕地能夠通過生物降解、植物吸收和基質截留吸附等對水體進行凈化。植物凈化技術盡管有很多的優勢特點然后也有很多問題存在：溫度也會影響到植物凈化效果，也會對水體回復速度形成影響，在冬季通常水溫會較低，影響植物生長，其凈化效果就不會理想，價值植物修復技術有一定的局限性存在，為此，想要達到最理想的應用效果則最好與其他物理法結合應用。

3.3.4 生態岸帶修復技術

生態修復技術：是一種應用多學科知識的綜合治理技術，其目的是恢復原有的生態河岸，并能有效地維持水土資源的交換，生態河岸修復技術適合應用在城市污水的長期治理中，將植被科學種植在河岸兩側，可對徑流進行有效緩解，攔截污染物，減少入河污染物量，實現了對水環境的改善。在海綿城市建設中，生態護岸可維持水循環，提高入滲率，為生物提供棲息地，保證物種多樣性，還有助于溪水與河流小氣候的調節，所以其有良好的改善生態環境和降污效果，可以被廣泛地進行推廣與應用，最終實現對環境的更好保護。

4 黑臭水體治理工作的未來發展方向

4.1 綠色生態化防治模式

針對黑臭水體治理工作來說，綠色生態化防治模式可謂未來的發展方向。通過從防治技術改革，逐漸達到生態化治理的效果。目前，生態化防治工藝已經獲取了相應的成績，不過其中的微生物自身的生長周期很久，同時在適應性方面受到一定的限制，并且有關植物會被天氣與季節等不同的因素干擾，控制起來難度非常大。因此，在未來的很長一段時間內，綠色生態化防治技術依然需要不斷改進和優化，實現對生物的有效管控，合理凈化復合酶，以便最終完成防治黑臭水體的工作任務。由此可見，在未來治理黑臭水體的過程當中可以運用綠色生態化防治模式，能夠獲得良好的治理效果。

4.2 污染源管控技術利用率提高

從未來的發展勢頭來看，通過不斷提高污染源管控技術的利用率，可以達到有效治理黑臭水體的目的。以現階段的情況而言，大部分運用構建管網的方式進行科學管控相應的污染源，其周圍的農田與空氣內的塵粒可能受到雨水的作用影響進到水體當中，在未來，需要進一步提高對污染源技術的利用率，才能實現有效治理黑臭水體的目標。

4.3 水體的自凈水平日益提升

從當前的情況來看，任何針對黑臭水體的防治技術均無法在短時間中獲得良好成效。為了延長治理的效果，未來針對黑臭水體的治理工作會致力于使水體的自凈水平日益提升，以便獲得良好的成效。通常情況之下，水體的自凈化能力與水體流動的影響因素是密切關聯的，當水動力充足的時候，能夠提高對相應污染物地沖散效果，降低污染物集聚情況的發生概率。

5 結束語

最近一些年，隨著社會經濟的飛速發展，環境污染不斷加重，城市黑臭水趨勢越發嚴重，在治理城市黑臭水中廣泛地應用這多類處理技術如生物法、化學法以及物理法等。當通過相關實驗得出，單一的處理工藝存在諸多缺陷。典型底泥疏浚的物理處理會嚴重浪費大量的財力和人力資源，不能治本；化學法潛藏著二次污染的風險；生物法沒有較高的處理效率且需要很長的修復時間，對水體環境有敏感的要求，縱觀整體，通常黑臭河道通過單一方式修復達不到理想的效果。而想要對城市黑臭水體進行有效治理，則需要立足構建與恢復生物多樣性的生態系統結構，并充分利用各種技術優勢，將其整合為“化學+物理吸附+生物修復”的綜合技術，并隨著發展持續進行完善。