閔行區黑臭河道治理變化與討論

王 華，杜慶璋

(1 上海伊世特科技管理有限公司，上海 200001；2 上海市閔行區環境監測站，上海 201199)

當河道中所含有的污染物負荷遠超其自身的凈化能力后，水體中缺少氧氣，有機物腐敗變質，從而河水就會發生黑臭現象[1]。當河道發生黑臭現象時，其最直接的表現為水體發黑、有異味、水生植被退化甚至滅絕；浮游植物、浮游動物、底棲動物只有少量耐污種存在，生態系統嚴重失衡，功能嚴重退化甚至喪失。

據統計，上海內河每年的自然淤積量大約在1500萬立方左右，加上有的地方因各種原因減少了對河道的清淤，使全市河道淤積量逐年上升，市郊河道黑臭現象較為普遍[2]。2015年2月，中央政治局常務委員會會議審議通過《水污染防治行動計劃 》 俗稱“水十條”，為落實國務院“水十條”中對于城市黑臭水體整治工作的要求，閔行區積極響應國家和上海市政府政策號召，于2018年開始針對區內182條河道進行大規模的排查，并對其中的黑臭河道進行了治理工作。

1 黑臭河道成因

城市河道生態系統對于市民的生產和生活起著至關重要的作用，但是隨著工業化和城市化進程的發展，河道生態系統所承受的壓力也不斷增大，從上海的實際情況來看，引起黑臭河道的原因有如下這些。

1.1 生活廢水

生活廢水中含有大量氮、磷等物質，雖然現在上海的雨水管和污水管是分開納管的，但很多居民的生活污水還是會經由雨水管路系統排放到城市河道中去，而這些污水就會造成水體富營養化。

1.2 工業污染

工業污染對于黑臭河道的形成也是主要因素，工業污染物有重金屬、酸、堿和有機物等。國家明令禁止工業廢水直接排放到河流中，現在上海也基本看不到污水管直排河流的情況。但是工廠周圍的土地污染，或者飄散至空氣中的污染物，它們最終還是都會經由不同的自然循環過程進入到水體中去，造成河道污染。

1.3 水力條件

上海位于長江出海口上，由于潮汐漲落，使污水無法迅速地排出，長時間聚集在河道中，和泥沙以及垃圾在河床中沉淀，形成污泥。污泥中污染物含量很高高，一旦污染物被釋放以后，河流中的化學需氧量濃度也會隨之增加。

1.4 上游的污染

由于上海處于長江下游的末端，長江下游的水流又流速較慢，從上游帶來的污染物質容易沉積在下游，同時也無法使用清水引流來進行恢復，因為治理后的河水還是會被上游沖刷下來的污染物再次污染。

1.5 結構不合理

由于歷史原因，上海還存在著許多斷頭和淤塞河段，水系還不能完全溝通，水系結構復雜，治理難度較大[3]。

2 治理技術

黑臭河道治理技術是指在黑臭河道的治理過程中，為改善水質而采用的各種技術手段，主要包括應用水力學、物理學、化學、生物學等工程學科方法的基本理論，逐步恢復水體生態結構與功能的系統技術[4]。

2.1 物理技術

物理技術是指利用機械物理手段進行河道的治理，主要手段有：

(1)河道清淤，把河底的污泥利用挖泥船或者吸泥船運從河道內清理出來并送至指定的排泥場，清除河道中的污泥能夠有效的改善河道的生態環境。

(2)換水引流法，把原有的高污染水體排出河道，并重新接引干凈的河水進行替換，這個是最直接的方法，但缺點是持續性差。

(3)曝氣混合法，使用機型泵把空氣打入水體張，增加水體含氧量，破壞水體垂直分層，改善水體環境。

(4)超聲波去藻，使用超聲波殺死藻類生物的技術，能使河道中的藻類減少，減少河道內的氧氣消耗、增加含氧量，但其缺點是能耗過高。

2.2 微生物技術

黑臭河道因為失去了原有的自凈能力，所以對于有機物的分解能力減弱，在河道中人工添加經過篩選的外源微生物菌種，可以加速水體中污染物的分級，增強水體的自凈能力。在投入微生物的同時還可以向河道內投入微生物促進劑，增加營養以促進微生物的生長。

(1)生物飄帶

生物飄帶是一種生物填料，類似人工水草，在其表面可以附著大量的微生物，飄帶具有較大的比表面積和空隙度，適合微生物生長過程。由于飄帶極大的表面積和低密度使它被放置在水中時會產生很大的浮力，再加上細菌分解產生的生物質小氣泡密布在飄帶表面，確保了不會因附著大量繁殖的微生物使密度增加而下垂沉底。

(2)仿生填料

利用生物繩等仿生填料，使微生物附著于生態基表面，對有機物進行吸附、生物氧化，最終將有機物分解或轉化為微生物組分，從而有效的去除水體中的有機污染物。仿生填料可以獨立使用也可以和生態浮島組合使用，能夠有效的吸附和生物凈化。

2.3 生態修復技術

(1)人工濕地

濕地生態系統是植物、動物、微生物及其環境組成的系統，它具有調節徑流，改善水質，調節小氣候，保護生物多樣性等功能，人工濕地就是人為的建造一個這樣的生態環境，用以固化和分解污染物、凈化水體。

(2)生物浮島

生態浮島是在浮體上種植水生植物，利用水生植物和植物共生的微生物起到凈化水質的同時又能改善河道景觀。

(3)水生動物系統

放養各類水生動物如魚、螺、貝、蟹、蝦等類型的動物，用以恢復生物多樣性，并利用其生物特性減少藻類的生長。

3 數據分析

黑臭狀態是水體的一個極端狀態，其本身的特點與其他水體有著很大的不同，由于目前國內外關于水體黑臭尚無公認的、可以完全通用的評價方法和標準[5]。所以在本次治理的過程中選取了三個重點的監測項目：氨氮、透明度和溶解氧進行河道治理效果的評判。判定指標為：當氨氮大于5毫克每升，溶解氧小于2毫克每升或者透明度大于25厘米，其中任意一項達到時，則認為該河道為黑臭河道。測定周期為每半個月進行一次所有河道的監測，每周進行一次重點整治河道的監測。

在閔行區182條河道中展開治理之前，共有54條被認定為黑臭河道，占統計河道總數的29.6%。而這些被認定為黑臭河道的主要原因是透明度過低，由于水體的透明度是由其所含懸浮物、泥沙、微生物、有機質等物質的多少所決定，因此透明度基本上可以表征水樣中各物質含量的多少，這樣的河道共有50條。因為溶解氧含量過低被判定為黑臭河道的只有2條，只占總河道數的1%。因為氨氮含量超標原因被判定為黑臭河道的也只有3條。

河道水體的透明度會隨著氣溫和水體中水生植物的生長波動而產生比較明顯的變化，所以不能清晰的反應河道整治后的實際效果。所以在數據統計時選取了溶解氧濃度和氨氮超標的五條河道。從圖1中可以看出經過3個多月的河道治理后，河道中的氨氮濃度有明顯的降低，說明經過工程治理后的河道發臭現象能夠明顯的改善。

圖1 氨氮濃度變化圖Fig.1 Change of ammonia concentration

表1 河道中氨氮和溶解氧相關測試數據Table 1 Test data of ammonia nitrogen and dissolved oxygen in river channel

五條河流的溶解氧濃度變化也則是隨著治理的過程，趨勢性的提高了，但上下波動較為明顯。其原因可能為在8月至9月間，水體溫度在25至30攝氏度之間，同時陽光照射比較充分，比較適合水藻這類水生植物的生長[6]。而水生植物的光合作用產生的氧氣會充分溶解于河流中，使水體的溶解氧濃度增加，但如果藻類植物過度生長或是死亡，則又會分解和消耗水體中的溶解氧，所以溶解氧的濃度會有明顯的升高和降低。

圖2 溶解氧濃度變化圖Fig.2 Changes in dissolved oxygen concentration

4 結 語

隨著生活品質的提高，人們對于生態環境保護和水生態系統的要求也越來越高，閔行作為國際化的大都市上海的一個隸屬區，把“爭做生態宜居現代化主城區”作為重點目標，展開了一系列的環境治理活動。治理黑臭河道的同時修復水生態系統是非常重要的一環，只有把河道的生態系統恢復到能夠自我循環、自我維持和自我穩定后，才能夠說黑臭河道是被徹底的治理好了。因此河道的治理不能夠僅僅局限在水質凈化或者看上去干凈的層面。

同時在針對不同的黑臭河道治理還需要對黑道形成黑臭的主要原因進行分析和確認，不能所有的治理方案都大同小異。如河道收到生活污水的影響較大，則需要使用生物降解技術，同時增加曝氣，如果是河道淤泥過厚，則應對底泥進行清理或者氧化。如條件允許還應多投放微生物和水生動植物進行生態修復，使被治理的河道盡快恢復自身的生態循環和自凈功能，最終達到持續穩定的生態狀態。就如閔行區內的大橫涇河道，這條河道在結合了物理曝氣、水生植物的種植、水生動物的投放和人工定時清理河面垃圾等治理方法后，河道的生態系統已經達到了能夠自我凈化的程度。