城市黑臭水體治理現狀分析與展望

王 瑤

(沈陽建筑大學 市政與環境工程學院，遼寧 沈陽 110168)

黑臭水體是水體受到有機物污染的一種極端情況，其根本是大量未經充分處理的城市生活污水和工業廢水肆意排放導致。在缺氧或者厭氧的情況下，水體中的有機污染物會發生一系列物理化學反應，水體缺氧時含鐵、含硫化合物發生化學反應，產生使水體發黑的FeS、MnS等物質，在有機物厭氧降解時產生NH3、H2S等氣體，使水體發臭。

隨著城市化進程的不斷深入，城市水體污染現象和黑臭水體問題不僅關系到城市美觀，更關系到人們的生活質量與健康問題，還會影響其他生物的生存。城市黑臭水體治理刻不容緩，但目前仍存在著治理技術不成熟、治理體制不完善的問題。應該建立完善的治理機制，透明化監控指標，發展治理技術，控制污染源頭，防止二次污染，同時結合各地不同的水質特點，組合多種工藝技術，有針對性地治理黑臭水體。

1 成因與危害

生態環境部對多個城市的督察發現，針對黑臭水體治理仍然存在控源截污不徹底、沿河傾倒垃圾和底泥污染未能有效解決的問題。制定科學的技術路線方法和長期有效的管理體系作為保障十分必要，以防止水體黑臭的情況復發。

1.1 形成的原因

1.1.1 外源污染物排放

出現黑臭水體的主要原因是外源污染物排放，有機污染物以及氮、磷等排至水體后，氧化分解耗氧速率大于復氧速率，水體處于缺氧甚至厭氧狀態。此時厭氧微生物大量繁殖，使有機物的分解腐敗發酵進程加快，產生氨氣、甲烷等具有惡臭氣味的氣體，逸出水面后造成水體黑臭現象出現［1］。

1.1.2 內源污染物的影響

底泥是城市水體中的主要內源污染物，大量污染物沉積在底泥中。底泥受到擾動會再次懸浮于水中，污染物重新被釋放出來。段余杰［2］等研究表明，黑臭水體中的懸浮顆粒和氨氮濃度很高，水中溶解氧下降，這意味著底泥懸浮不利于水質改善。水體沖刷、人為影響都會使沉積底泥再次懸浮，附著于底泥的污染物經過一系列反應再次進入水體，造成二次污染。放線菌和藍藻的代謝作用，使底泥出現甲烷化和反硝化，此時微生物在底泥上繁殖迅速，最終導致水體黑臭發生［3］。

1.1.3 水動力學條件不足

由于地理條件的限制，河道水量小，補給能力不足，河道流速緩慢，都會成為引起水動力學條件不足的原因，進而出現污泥淤積、污水滯留、水體復氧速率相應衰減等情況，此時河道幾乎沒有能力凈化污染物，水體產生黑臭現象［4］。水循環主要從兩方面對水污染過程產生影響:一方面，河流特征隨著人類活動而改變，從而影響流域的水環境狀況，原水調控不當和人工取水量的需求使水循環通量減少，流域水量不足，水體黑臭現象更易發生。另一方面，污染物質隨水循環過程遷移并與環境中其他物質以及自身發生作用，在水動力學條件不足的情況下，對水環境不僅造成二次污染，還進一步造成水質惡劣［5］。

1.2 危害

一方面，黑臭水體對生態和空氣造成污染，引起感官不悅，其他生物的生存結構也會受到嚴重威脅。另一方面，黑臭水體散發惡臭氣味，會對呼吸系統造成損害，產生硫化氫等有揮發性的有毒氣體。只有高度重視黑臭水體問題并達成足夠認識，健全相關的環保法規和決策，才能有效落實黑臭水體治理，保障城市市容環境，提升與改善生態環境。

2 治理方法與新技術

2.1 治理方法

2.1.1 外部污染源攔截

外部污染源攔截也就是控源截污，從源頭上對污染物質進行控制，是現階段效果最好的治理技術。污染源中的點源和面源，是根據污染物質的進入方式所劃分。點源污染一般根據污染物種類進行適當的預處理，達標以后進入污水處理廠再排入水體;面源包括初期雨水和農田的徑流，常將海綿城市的建設與其相結合［6］。此外，向黑臭水體中投入化學試劑的方法并不可取，短時間內看似效果顯著，但實際上污染物并沒有得到有效去除，只是將污染物在底泥中沉積下來，一定條件下還會釋放出來造成二次污染［7］。

2.1.2 內部污染控制

通過打撈和凈化的途徑實施內源污染控制，清除水體垃圾、淤泥，將內部污染控制與外部污染源控制相結合，做到及時清淤，實現水質改善，解決水體黑臭問題。根據對環境影響不同，清淤方式分為環保清淤和工程清淤，其中環保清淤對水體的影響相對較小，工程清淤易導致剩余底泥浮動，再次對水體造成污染。相關研究表明，底泥微生物活性在清淤后都會受到一定程度的影響，有的需要一年才能恢復。此外，淤泥的處理處置問題也有待進一步解決［8］。

2.1.3 水質凈化

去除水體大量溶解性污染物，降低各種物質的化學反應條件是水質凈化的目的。針對不同狀況的水體修復，凈化手段可分為物理凈化、化學凈化和生物凈化。

物理凈化是通過設備曝氣的方法增加水中溶解氧，設備曝氣相比直接向水中曝氣，水體修復效率更高。物理方法處理效率高，無二次污染風險，但存在高能耗、噪聲大的缺點，不能從根本上解決水質黑臭的問題。化學凈化通過投加化學試劑，使污染物絮凝沉淀，進而改善受污染水體。

化學凈化手段雖然對水體污染治理迅速，效果顯著，但處理成本很高，存在二次污染的問題，也不能在根本上治理污染，更多地應用在治理黑臭水體問題嚴重的地方。

生物凈化引入了活性微生物和水生植物，利用其進行代謝，適用于水流較緩、黑臭程度較輕的湖泊水體。生物凈化能從根本上改善水質，增強景觀綠化效果，成本低但治理周期長，同時治理效果極易受到氣候、地理條件等因素影響［8］。

2.1.4 活水循環

活水循環是將潔凈水源引入水體，將污染物稀釋擴散，從而改善水質。河水自凈能力與水力強度有很大關系，伴隨著水體水流速度的升高復氧速度也升高，溶解氧濃度增加，水體水質得到改善［9］。在不具備良好水力條件時，考慮用人工增水方法，通過引入潔凈水至黑臭水體，使水體的水力條件得到緩解與改善。在大多數情況下，潔凈水采用地表水和再生水，這種活水循環的方法曾應用于太湖的治理中［10］，但是活水循環成本很高，并不適用于持續的治理。

2.2 黑臭水體治理新技術

治理黑臭水體的方法有物理法、化學法和生物法等，物理方法包括引水沖污、清淤和曝氣等;而化學法在治理黑臭河水體中常作為應急手段采用;生物法包括微生物法、植物法和生物膜法，作為解決環境污染問題的友好方法，近幾年來也一直被廣泛應用［11-12］。

2.2.1 MBR膜法

MBR膜法將活性污泥法和膜分離技術相結合，廣泛應用在工業廢水和生活污水處理中，具有出水水質好、占地面積小的優點，而在治理黑臭水體中應用較少，因為容易造成膜污染，且運作成本和能耗較高［13］。張璇［14］等應用快濾-MBR凈化工藝處理黑臭水體，處理出水可達V類標準。王雄［15］等發明了一種處理黑臭水體的新裝置，將隔油沉砂池與除磷濾池結合，用MABR工藝取代MBR工藝，形成模塊化裝置，對黑臭水體有良好的處理效果。MBR膜法技術的應用將逐漸成熟，在黑臭水體治理方面有廣泛的發展前景。

2.2.2 高級氧化技術

高級氧化技術主要應用在工業廢水處理，隨著高級氧化技術的發展和創新，也開始應用于治理黑臭水體研究中。代晉國等［16］發明了一種由混凝池、氣浮池、曝氣生物濾池等組成的，能夠有效凈化黑臭水體的裝置，其成本低、裝置簡單易操作，并且能夠在應用的過程中改善河道水流的動力學表現。蔣建江［17］等發明了一種將電化學與生物生態相結合的、治理黑臭水體的方法，通過增加水體生物多樣性，達到快速治理、提高水體自凈能力的效果。高級氧化技術雖然對有機物的去除效果明顯，但處理難度高、技術能耗大。

2.2.3 阿科蔓生態基技術

阿科蔓生態基廣泛應用于受污染的河道、水庫和湖泊等方面的治理，是一種高科技材料。孫海波［18］等通過應用阿科蔓生態基，與MBBR、高效曝氣增氧和水生植物吸收凈化等工藝相結合，有效降低了受污染水體中氨氮和總磷的含量，提高了水體的透明度。梁益聰［19］將阿科蔓生態基和纖維生態草應用于黑臭水體治理，兩者皆對黑臭水體有著良好的去除效果。阿科蔓生態基是環境友好型材料，無污染且成本低，有著很大的發展潛力。

2.2.4 礦化還原技術

礦化還原治理技術在低維納米材料作用下，使水體中的有機物轉化成為CO2。納米材料生成原子態的氫和氧，還原酸根離子和金屬離子，消除單細胞藻類、綠藻和水體惡臭。礦化還原技術在工程實踐中逐步得到廣泛應用，例如景觀水體、湖泊水體和電鍍廢水中，也開始應用于黑臭水體治理中［20］。該技術能有效去除污染物質，優勢在于不占用土地，不產生二級污染，也不影響水生植物的自然生長，對于治理黑臭水體有較大的應用意義。

3 存在的問題

3.1 治理機制不規范

目前缺乏黑臭水體的相關治理機制，現階段很多城市河道并未設置監控平臺，在某種程度上黑臭水體還有很大的治理空間。在黑臭水體治理方面還未形成一套完善的治理體系和治理標準，這給各個地方治理的評估和界定造成很大困難。另一方面，對于黑臭水體的治理尚存在錯誤認識，認為在排污控制區的水體出現黑臭是正常現象。

3.2 治理技術單一

現階段，很多城市在治理黑臭水體時治理手段單一，過分依賴于截留污水、清淤和筑壩的方法。例如采用在河渠上加蓋的方法來排放污水暗渠，雖然臭味在短期內能夠被抑制，但并未從根本上消除黑臭水體，反而會使水質變差，破壞生態環境。由于黑臭水體的類型不同，想要有效治理，減少二次污染，還需有關部門針對不同類型進行治理，給予系統、規范的設計和引導［21］。

3.3 協調機制不完善

黑臭水體治理刻不容緩，需各有關部門積極配合，但存在協調機制并不完善的問題。由于黑臭水體治理問題所涉及的部門很多，包括環保、河道和水利、景觀和規劃等。但各部門之間缺乏有效的信息交流共享，難以協同治水。

4 結語

治理黑臭水體不能依靠單一的處理手段，應該采取綜合的治理措施，通過加強污染源控制、提高水體自凈能力、組合技術方法、改良生物生態方法，實現對黑臭水體更為有效的治理。近年來，黑臭水體問題受到關注與重視，除了治理技術方面的支持，相關法律法規的制約也相當重要，應根據不同地區制定有針對性的治理方案，實現對水環境的改善與凈化。