城市黑臭水體處理技術方案分析

謝玉霞

（中國市政工程中南設計研究總院有限公司，廣東 深圳 518034）

1 引言

水資源是一個城市的“靈魂”，人類發展至今，城市大都建設在水資源豐富的區域，水資源的功能有很多，可以利用水資源進行水力發電，為城市提供電力資源，也可以作為城市排泄洪水的主要通道，保障城市安全，還可以用于漁業活動和調節氣候等。但近年來，我國工業化和城市化建設，在一定程度上也破壞了城市水資源，造成水體環境惡化，發展成為黑臭水體。通過本文對城市黑臭水體處理技術分析，希望改善城市周邊水環境。

2 城市黑臭水體治理現狀

截至2018 年，據統計我國大約有2 100 個黑臭水體，其中，廣東省黑臭水體數目最多，為243 個，安徽省217 個，江蘇、海南、山東、湖北和河南等地的黑臭水體數量均在100 個以上，這些黑臭水體不僅給群眾帶來極差的感官，同時也影響著生態城市建設。為此，國務院正式發布《水污染防治行動計劃》（國發〔2015〕17 號），提出了治水的目標與策略，明確城市人民政府是治理黑臭水體的責任主體，將城市黑臭水體的治理控制目標第一次寫入國家治水方略。截至目前，在國家相關機構的監督和引導下，我國黑臭水體治理已經取得明顯成效，已有1 745 個黑臭水體得到治理，正在治理中的黑臭水體為264 個，而正在制定方案的黑臭水體樹木為91 個。圖1、圖2分別表示我國各省市黑臭水體數量和黑臭水體的治理情況。

圖1 中國各省市黑臭水體數量

圖2 黑臭水體治理情況

3 城市黑臭水體產生原因

3.1 外源污染

外源污染主要是指大量污染物進入水體，一方面是生活污水、工業污水的不合理排放，另一方面是雨水沖刷下，地面上的污染物會沿著河道和管線進入水體，部分城區雨污分流管道建設還不完善，使得污水直接流入水體中，造成水體中污染物濃度超標【1】。污染物進入水體中會消耗水中的溶解氧，在水中溶解氧含量過低的條件下，大量有機物在厭氧菌的作用下進一步分解，產生硫化氫、胺、氨和其他帶異味易揮發的小分子化合物，從而散發出臭味。同時，厭氧條件下，沉積物中產生的甲烷、氮氣、硫化氫等難溶于水的氣體，在上升過程中攜帶污泥進入水相，使水體發黑。

3.2 內源污染

內源污染同樣也是導致水體黑臭的主要原因，城市河道中有大量營養物質，導致水體富氧化程度高，藻類過量繁殖，這些藻類在生長初期給水體補充氧氣，在死亡后分解礦化形成耗氧有機物和氨氮，導致季節性水體黑臭現象并產生極其強烈的腥臭味道。

3.3 其他原因

部分水體流動性降低或完全消失，直接導致水體復氧能力衰退，水體自凈能力降低，污染物長期堆積，導致水體環境惡化。此外，水溫的升高將加快水體中的微生物和藻類殘體分解有機物及氨氮速度，加速溶解氧消耗，加劇水體黑臭。

4 城市黑臭水體處理技術

4.1 控源、截污

控源是從源頭上解決黑臭水問題，控制農業面源和污染排放源，是黑臭水處理方案中最直接也是最有效的方式。該技術的主要內容是對城市現有污水處理管道進行完善，避免面源污水進入河道【2】。主要是對生活污水管道中合理設置污水截流管道，以及通過在河道兩岸布置截污管網，做好雨污分流。

4.2 物理治理技術

物理治理黑臭水體的本質就是將水體環境中存在的淤泥、垃圾物等清理干凈，方式主要有清淤疏浚、爆氣充氧和活水循環等【3】。清淤疏浚主要是通過人工或機械的方式將淤泥、水生植物殘體、有毒化學品等表面沉積物質去除，這種方式雖然能夠快速地改善水質，但會影響生態系統的穩定，因此，不適宜當作長效治理措施；爆氣充氧是通過人工向水體中充氧，使水中有機物氧化、降解，但該方法對氮、磷等元素的去除效果不佳，常常需要與其他處理技術結合處理；活水循環是通過引入清潔的地表水，稀釋城市黑臭水體，迅速降低水中污染物濃度，該方法一般適用于環流河道水體的污染治理，而且需要設置泵站與管道，雖然可隨意在短時間修復水體，但總體來說，效率較低，而且很可能會使水中污染物發生轉移，污染其他地區水體。

4.3 化學治理

化學治理技術是向水體中投加化學藥劑，使水體中的污染物發生沉淀反應與水體分離或降解成無毒害物質【4】。例如，向黑臭水體中添加過氧化鈣，過氧化鈣作為催化劑能夠促進生物降解、強化化學沉降，有效去除水體中的氮、磷等元素，而且還能使硫離子氧化成二氧化硫離子，減少了臭味化合物的合成，這種黑臭水治理的方式，雖然工藝簡單，見效快，但本質上并沒有去除污染物，很容易造成黑臭問題反彈，而且外來化學物質也很可能會對水體造成二次污染。為此，該治理技術常常作為應急處理或是黑臭問題嚴重的小型封閉水體。

4.4 生物治理

生物治理技術是通過構建完整生態結構的水生態系統，利用生物吸收、轉移、轉化、清除或降解環境污染物來改善水質，是目前最常用的黑臭水體治理方法。與物理治理、化學治理方法不同，該方法能夠從根本上改善水體環境，修復水體系統的生態功能。常見的生物治理手段有水生植物凈化技術、生物膜技術與微生物技術。

水生植物凈化技術主要是通過水生植物自身的新陳代謝，即吸附、吸收、過濾、降解等作用，去除水中污染物，同時水生植物還能增加水體中的溶解氧，可以有效減輕水體的富氧化程度。

目前，常見的水生植物凈化技術有人工濕地、生態浮島和氧化塘等。其中，人工濕地是將黑臭水體引入人工建造的濕地上，濕地中大多是人為種植的植物；生態浮島是利用水生物種間的共生關系和營養生態位的原則，建立高效的人工生態系統，以減輕水體污染負荷；氧化塘是利用微生物與藻類植物的作用，通過微生物降解、重力沉淀和水生動物吸收凈化水體。

生物膜技術是將附著微生物的薄膜放入黑臭水體中，既可以為微生物提供適宜的生長環境，同時也能保持生物多樣性和完整性，增加了水環境微生物濃度和與污染物的接觸面積，提高了微生物吸附、降解污染物的效率，是一種附著生長型污水處理方式。

微生物技術是利用微生物降解實現水體凈化的技術，目前主要有2 種實現方式，一是向黑臭水體中投加多種促進微生物生長的維生素、微量元素、有機酸等生物激活制劑；二是向黑臭水體中投加微生物制劑或酶制劑。該方法操作簡單，過程溫和，治理見效快、范圍廣，有利于維持水體生態系統穩定。但該方法易受環境因素的影響，在使用時，常常和其他治理方法組合使用。

5 結語

總而言之，城市黑臭水體治理對我國國民用水安全和改善生態環境都有著重大意義。相關部門和治理單位在城市黑臭水體治理期間一定要做好調查工作，根據黑臭水體成因，因地制宜制定科學、系統的整治方案，采取經濟、可靠、有效的方式修復水體生態系統，同時建立科學的管理機制，實現城市水體的長治久清。