結合海綿城市建設綜合治理城市黑臭水體

王 晨

結合海綿城市建設綜合治理城市黑臭水體

王 晨

（中國城市建設研究院有限公司湖北分院，湖北 武漢 430000）

分析了城市黑臭水體的成因及機理，概述了治理黑臭水體常用的方法及城市海綿建設理念。城市海綿建設是近幾年來比較熱門的話題，將其應用在城市黑臭水體治理中將成為一種趨勢。

黑臭水體；海綿城市建設；生態護岸；環保清淤

社會經濟的快速發展，城市人口的快速增長，新型產業的不斷產生，帶來的是水環境問題的日益嚴重。其中城市水體黑臭現象尤為突出，它不僅使水流域內經濟、文化及生態的效益嚴重消減，還給附近居民的生活品質及身心健康造成了不良影響。在當前生態文明的社會中，消除城市黑臭水體勢在必行。城市黑臭水體的治理當從本質著手，認真分析水體黑臭的原因，做好污染物核定及目標控制，有針對地采取相應的措施。結合海綿建設，減少城市水體的排污量，通過生態修復加上景觀建設的措施使水體恢復自凈能力，最終達到消除黑臭水體的目的。

1 城市黑臭水體成因、機理

1.1 城市黑臭水體成因

1.1.1 污水管網建設不健全，有機污染負荷加大

早期建設的老城區和城中村地區，污水直排現象較為普遍，加之原有的污水管網建設不健全，錯接、漏接、混接現象普遍，大量生產生活污水混入雨水管網直接排入城市水體。污水中的蛋白質、糖類、油脂、氨基酸等有機物質經分解產生有機碳、有機氮及含磷化合物，導致水體富營養化，水質變差，同時消耗水中溶解氧，厭氧微生開始繁殖并不斷分解有機物產生CH4、H2S、NH3等至臭物質，最終致使水體黑臭。污水中的有機物在水體表面的富集會阻止水氣界面的正常交換，進一步加劇水體的黑臭[1]。

1.1.2 地表徑流沖擊負荷較大

經濟社會的快速發展，導致大氣和地表污染日益嚴重，霧霾現象就是最好的證據。降雨來臨時，加之我國大多城市初雨截污措施不到位，甚至沒有，致使空氣和地表中的污染物質隨著初期雨水直接排入城市水體，初雨中硫化物是導致水體水質急劇變差的主要原因[2]。據了解，初雨的污染指標遠遠高于典型城市生活污水指標，可見初期雨水對城市水體的危害非常之大。

1.1.3 內源污染嚴重，底質污染與底泥再懸浮

有機污染物質進入城市水體后，經物理、化學、生物作用后沉積在水體地質表層形成底泥，底泥中的物質仍不斷反應，一方面消耗水體中的氧氣，一方面釋放氮、磷、重金屬等物質，使水環境日益惡化。其次，城市管網的淤積，經沖刷后也會再次釋放污染物質進入水體，加劇水環境的污染。

底泥在人為擾動、生物活動及水力沖刷的影響下，會再懸浮，吸附在底泥上的污染物可與孔隙水發生交換，再次釋放污染物質，使水體發黑、發臭；其次底泥是放線菌和藍藻等微生物的良好生存環境，微生物代謝發生反硝化、甲烷化作用，最終使水體黑臭。底泥是城市水體內源污染的主要物質，陸桂華等[3]通過實地檢測和資料分析，發現太湖底部淤泥集中區基本就是太湖局部黑臭水體形成區。

1.1.4 水體熱污染

溫度較高的污水廠尾水及工業冷卻水，也會使城市水體局部或者整個水體溫度升高，適宜的水溫將加快微生物的活動，溶解氧的加速消耗，有機物的大量分解，從而釋放大量污染物質，使水體黑臭。一些資料顯示，水體黑臭現象，夏季往往比冬季更顯著，一是微生物的活動頻率與水溫呈正相關性，二是水中溶解氧含量隨水溫的升高而降低[4-5]。

1.1.5 水動力學條件不足、水循環不暢

城市水體水量不足，流動低緩，河道渠道化、硬質化均有可能導致水體黑臭。張敏等[6]對浦東新區城市黑臭水體做了調查分析，發現該河道由于淤積嚴重、水環境惡劣，流水不暢，甚至出現死水；其次渠道硬化嚴重，水體無法自然循環，污染物淤積，水體自凈能力減弱，最終導致水體黑臭。城市水循環是水污染形成、遷移、轉化等一系列過程的載體，也是影響其動力學過程的因素之一[7]。

1.2 城市黑臭水體形成機理

1.2.1 致黑機理

水體致黑原理主要體現在兩方面：一是以固態或吸附于懸浮顆粒上的形式存在于水體中的不溶性物質，如FeS、MnS等；二是溶于水的帶色腐殖質類有機化合物[8]，以含硫有機物為主。丁琦等[9]通過實驗發現，吸附了FeS的帶電膠體懸浮顆粒是造成水體黑臭的主要原因。盧信等[10]通過實驗發現，有機物只要達到一定負荷水平(1.0 g·L-1)對水體均有致黑作用，但含硫有機物相比不含硫有機物，能夠在更短的時間內導致水體變黑，且水體顏色更深。

1.2.2 致臭機理

致臭機理根據不同產臭途徑和致臭物質，致臭機理大致分為以下3種。

一是有機物厭氧分解產生CH4、H2S、NH3等具有異味易揮發的小分子化合物溢出水面進入大氣，因而散發出臭味。丁琦等[9]通過試驗研究發現，水體發臭主要為含硫、氮等有機物分解時逸出的H2S和NH3等所致。

二是硫醚類化合物，通過對腐殖物質的分析，從腐殖酸、富里酸的酸水解產物中得到的近20種氨基酸和大量游離氨，氨基酸在水體中以脫氨基作用、脫羧酸作用及某些細菌如變形桿菌分解含硫氨基酸等3種分解方式，產生大量的游離氨臭氣的同時，也產生大量具有相當臭味的硫醚類化合物[11]。揮發性有機硫化物被證實為主要的致臭物質[12]，試驗研究發現，甲硫醇、二甲基硫醚、二甲基二硫醚、二甲基三硫醚以及二甲基四硫醚是黑臭水體的主要致臭物質[13]。

三是喬司脒和2-二甲基異莰醇。當水體處于厭氧狀態或營養鹽相對較高時，水體中存在大量放線菌、藻類和真菌，其新陳代謝過程中會分泌多種醇類異臭物質[14]土臭素，包括喬司脒和2-二甲基異莰醇，是國內外研究中普遍認為導致水體發臭的主要物質之一，其嗅閾值為0.05～0.1μg/L，極低濃度就易引起強烈的臭味效應。

2 結合海綿城市建設綜合治理城市黑臭水體

常規的物理法、化學法、生物法對黑臭水體的治理效果往往不明顯，目前最常用的最有效的方法是多種方法聯合治理。近幾年來海綿城市建設已經成為一種熱潮，“滲、滯、蓄、凈、排”的海綿理念更是經常被應用在道路排水、景觀建設等工程中。 “滲”是通過采用地面透水鋪裝材料使城市路面自然滲透，調整綠地豎向，從源頭將雨水留下來然后“滲”下去，從而避免地表徑流，涵養地下水，通過土壤凈化水質，改善城市微氣候； “滯”是建造雨水花園、生態滯留池、滲透池、人工濕地等延緩形成徑流的高峰；“蓄”是建造塑料模塊蓄水、地下蓄水池等把雨水留下來，要尊重自然的地形地貌，使降雨得到自然散落；“凈”是通過土壤滲濾凈化、人工濕地凈化、生物處理對水體產生凈化作用；“排”是利用城市豎向與工程設施相結合，排水防澇設施與天然水系河道相結合，地面排水與地下雨水管渠相結合的方式來實現一般排放和超標雨水的排放，避免內澇等災害。隨著城市黑臭水體治理工作的快速推進，海綿城市建設理念也逐步被應用其中。

幸福二路明渠位于武漢市江岸區后湖地區，西起百步亭路，東止建設渠，承接幸福二路周邊雨水及上游十大家明渠、百步亭路箱涵來水。幸福二路明渠，區域雨污水管網尚不完善，雨污系統存在混錯接，污水直排入渠，水體重度黑臭；另外，幸福二路明渠邊坡綠化覆蓋不足，水土流失嚴重，周邊存在建工地垃圾傾倒現象。這些問題不僅影響了城市的發展，還給周邊居民造成了惡劣影響。為此相關單位針對幸福二路明渠黑臭水體做了一套合理的整治方案：一是點源污染消除，通過糾正雨污混錯接、完善區域污水支管網、沿線排口截污等措施杜絕污水、初期雨水通過管涵進渠現象；二是面源污染控制，將“滲、滯、蓄、凈、用、排”的海綿理念融入到明渠邊坡整治、景觀提升中[15]，通過海綿建設及低影響開發技術打造生態護岸，以此控制面源污染；三是內源污染治理，對幸福二路明渠進行清淤，消除污染底泥，并定期清理岸線垃圾、落葉等污染物，對水面進行日常保潔，以此緩解內源污染；四是生態修復，從上、中、下三個層次全面提升邊坡綠量，提升綠化覆蓋面積，結合“海綿城市”建設理念，改善硬質景觀；五是中水補給，沿幸福二路明渠新建一條中水回用管道，采用三金潭污水處理廠中水回用對幸福二路明渠進行水源補給，有效提高水體的流動性，改善幸福二路明渠水質。如今，幸福二路明渠被打造成了一條濱水生態綠廊，黑臭水體基本消除，水生態環境得到了改善，景觀品質也得到了提升，目前已成為國家黑臭水體治理的典范。

中國遷安三里河綠道項目，將現有的硬化水泥水渠取消，改為生態護坡；在主水道的岸邊通過建造串珠狀的下凹式生態濕地，控制洪水、減少雨水徑流，起到了“綠色海綿”的作用；將海綿城市建設理念滲透在河道邊生態基礎設施和日常景觀的建設，碎石綠道的建設，生態走廊的建設；經過綜合治理，當年那條污染嚴重、令遷安全市人民為之傷痛的“龍須溝”，如今恢復了當年“葦荷相連接，魚鱉豐厚，風光秀麗”的城市生態廊道。

彭赤焰等[16]針對常德市穿紫河存在的排水管網錯接嚴重、城市內澇頻發、水生態惡化嚴重、沒有自凈能力、水環境惡劣、城市與水系隔絕等一系列問題做出了應對措施。首先在流域內的居住區中大力推廣海綿城市建設，通過在源頭就地調蓄雨水、延緩徑流過程，被滯留的雨水在經過沉淀和生態濾池的凈化后，再排入穿紫河；其次利用現有公園綠地凈化及地表徑流收集、凈化后的雨水，作為穿紫河的補充水源；既遵循了自然水循環系統的原則，又實現了改善水質、創造生態水環境的目標，通過多專業結合對流域進行生態綜合治理。景觀設計、海綿城市建設、水處理工程、防洪等多項措施的融合，實現了多種功能的共同實施。

周飛祥等[17]結合鶴壁市海綿城市建設，加上城市水系統、區域水循環的改造，對城市黑臭水體進行了綜合治理。首先將屋面、硬化地面、機動車道、停車場等徑流污染嚴重的初期雨水引入生物滯留設施進行自然凈化；其次完善了污水管網，進行了雨污分流改造，從而提高了污水收集率，解決部分老城區合流制溢流污染及污水直排問題；最后采用了非硬質池底及生態駁岸，對現狀為“三面光”形式的水系進行了改造，為水生動植物提供棲息和生長的環境，并通過水生動植物對水體進行了凈化。

賴佑賢等[18]將海綿城市建設和城市黑臭水體綜合治理等當前熱門話題進行了分析，從多目標生態水系修復理念與技術出發，闡述了海綿城市建設在黑臭水體治理中的意義及效用；隨后進一步論述了環保清淤技術與生態岸線的基本理念、功能與實踐；并介紹了幾項新型專利生態護岸型式，以適應海綿城市建設的黑臭河道綜合治理的需求。

3 結 語

城市黑臭水體治理工作復雜且艱巨，涉及因素眾多，常常需要因地制宜，科學治理，整治技術的選擇應遵循“適用性、綜合性、經濟性、長效性和安全性”等原則[19]。近些年海綿城市建設與城市黑臭水體治理相結合已經成為一種新形勢，“滲、滯、蓄、凈、用、排”的海綿理念有效地減少了地表徑流，大大減少了由地表徑流帶來的污染物，再聯合其他方法，可有效治理城市黑臭水體。

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Comprehensive Control of Urban Black and Odorous Water Body Combining the Construction of Sponge City

（China Urban Construction Design and Research Institute Co., Ltd.，Hubei Branch, Hubei Wuhan 430000, China）

The causes and mechanism of urban black and odorous water bodies were analyzed, and the commonly used methods for treating black and odorous water bodies were summarized, and the concept of sponge urban construction was discussed. Sponge urban construction is a hot topic in recent years, and its application in urban black and odor water treatment will become a trend.

black and odorous water body; sponge city construction; ecological embankment; environmental dredging

2019-10-11

王晨（1991-），女，助理工程師，碩士研究生，湖北省襄陽市人，2018年畢業于東北石油大學建筑與土木工程專業，研究方向：污水處理，市政設計。

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1004-0935（2020）01-0073-04