城市黑臭水體的綜合治理措施及應(yīng)用實(shí)踐

文_喬妮 慶陽市固體和危險(xiǎn)廢物污染防治管理中心

1 城市黑臭水體案例概況

以榆林市榆溪河為例，位于陜西省北部，屬于無定河的支流，先匯入無定河，最后流入黃河。榆溪河全長(zhǎng)106公里，流域面積5530平方公里，是榆陽區(qū)內(nèi)最長(zhǎng)的河流，也是當(dāng)?shù)毓まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活用水的主要來源。近年來，因經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展與城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)之間存在不協(xié)調(diào)、不充分的問題，導(dǎo)致榆溪河流域出現(xiàn)水污染現(xiàn)象，呈現(xiàn)出從下游向上游、從干流向支流、從城市向農(nóng)村蔓延的趨勢(shì)。因河水黑臭嚴(yán)重，對(duì)周邊群眾生活帶來極大影響。隨著水污染防治行動(dòng)的開展，當(dāng)?shù)卣疀Q定對(duì)黑臭水體進(jìn)行綜合治理，改善水質(zhì)的同時(shí)，提升周邊居民的生活環(huán)境質(zhì)量。

2 黑臭水體的判斷標(biāo)準(zhǔn)和形成原因

2.1 黑臭水體的判斷標(biāo)準(zhǔn)

城市水系發(fā)黑變臭，多是河流中的污染物含量高，導(dǎo)致水體中的氧氣供應(yīng)和需求失去平衡。因黑臭水體成因復(fù)雜、影響因素多，目前并沒有明確的定義。一般情況下，以《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》為依據(jù)，城市黑臭水體的水質(zhì)劣于V類標(biāo)準(zhǔn)，水體中溶解氧濃度＜2mg/L。2015年的《城市黑臭水體整治工作指南》中，對(duì)城市黑臭水體的定義是：根據(jù)人們的感官判斷，散發(fā)出不適氣味或有讓人不悅顏色的水體。總結(jié)起來，城市黑臭水體的特征包括：①水體有機(jī)污染嚴(yán)重，存在富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象；②顏色呈黑色、泛黑色，給人帶來較差的感官體驗(yàn)；③水體散發(fā)出刺激性氣味，讓人產(chǎn)生厭惡感；④水體的透明度差。

2.2 黑臭水體的形成原因

黑臭水體的形成，是大量有機(jī)物進(jìn)入水體，在微生物的分解作用下，將水中的溶解氧消耗掉，導(dǎo)致水體缺氧。然后厭氧微生物繁殖，將有機(jī)物分解為黑臭物質(zhì)，例如FeS、MnS、H2S等，最終水體變黑變臭。黑臭水體并非一日形成，而是多種因素的長(zhǎng)期、共同作用，總結(jié)起來包括外源污染、內(nèi)源污染、水動(dòng)力不足。

（1）外源污染

就目前而言，外源污染是城市水體黑臭的主要原因。近幾十年，我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展，尤其是城市化、工業(yè)化進(jìn)程加快，人口數(shù)量增多，生產(chǎn)和生活中的垃圾、污物排放量增加。與此同時(shí)，城市的污水處理系統(tǒng)不完善，基礎(chǔ)設(shè)施缺乏、管網(wǎng)發(fā)生損壞，導(dǎo)致污染物進(jìn)入河流水體。以上海蘇州河、長(zhǎng)沙圭塘河為例，均是外源污染引起的水體黑臭。

（2）內(nèi)源污染

內(nèi)源污染是在微生物的作用下，污染物質(zhì)逐漸沉積在河道內(nèi)，并且和水體發(fā)生交互作用，常見的污染物有泥沙、垃圾、腐殖質(zhì)等。以底泥為例，是內(nèi)源污染物富集的區(qū)域，底泥中含有豐富的N、P元素和有機(jī)污染物，受到人為擾動(dòng)或水力沖刷，這些污染物就會(huì)釋放出來，形成大量的懸浮顆粒，繼而造成水體黑臭。以云南滇池、江蘇滆湖為例，均是內(nèi)源污染引起的。另外，水中有機(jī)物含量增加，放線菌、藍(lán)藻等微生物產(chǎn)生的甲烷，容易黏附在底泥表面，是水體發(fā)臭的原因；而懸浮顆粒物中的FeS、MnS，氧化后是水體變黑的原因。

（3）水動(dòng)力不足

除了外源性、內(nèi)源性污染外，水動(dòng)力不足也是水體黑臭的一個(gè)原因。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，一些城市的河湖處于封閉、半封閉的狀態(tài)，河道內(nèi)水體流動(dòng)性差，無法攜帶大量氧氣進(jìn)入水體，久而久之水體變黑發(fā)臭。另外，對(duì)城市水系進(jìn)行不合理開發(fā)，占用河道兩岸，水利工程設(shè)計(jì)不科學(xué)等，會(huì)影響整個(gè)水系的生態(tài)環(huán)境，因異質(zhì)性降低、污染物累積，最終因動(dòng)力不足導(dǎo)致水體黑臭。

通過調(diào)查分析，明確榆溪河水體黑臭的原因如下：①部分區(qū)域需要進(jìn)行清淤，已經(jīng)清淤的區(qū)域底泥中存在超過允許標(biāo)準(zhǔn)的污染物質(zhì)。②因建設(shè)情況復(fù)雜，市政污水系統(tǒng)建設(shè)不完善，部分污水處理站進(jìn)出水管網(wǎng)未建設(shè)，導(dǎo)致污水排入了湖中造成水體污染。③因水域狹長(zhǎng)，受工程項(xiàng)目的建設(shè)影響，沒有清潔水源補(bǔ)充，形成死水區(qū)域，導(dǎo)致水動(dòng)力條件差，水質(zhì)容易惡化變壞。

3 城市黑臭水體的治理措施

3.1 外源減排

針對(duì)外源污染引起的水體黑臭，首先應(yīng)外源減排。①截污納污，需要開挖管道，雖然一次性投資較大，但能從源頭上控制污染物直接排放。②面源控制，采取生態(tài)護(hù)坡、初期雨水收集、截污溝等技術(shù)，消減雨水徑流中的污染物含量。③直排污水原位處理，對(duì)直接排放的污水、輕度污染的地表水進(jìn)行處理，避免污水直接排進(jìn)水體。

3.2 內(nèi)源控制

內(nèi)源污染引起的水體黑臭，以內(nèi)源控制方案為主。一種是清淤疏浚，能快速降低水體中的內(nèi)源污染負(fù)荷，缺點(diǎn)是施工中可能造成二次污染，且淤泥需要妥善處理。另一種是清理水體植物殘?bào)w，例如落葉、水生植物和藻類，避免污染物累積，從而保護(hù)水質(zhì)、改善水流動(dòng)力。

3.3 補(bǔ)水活水

針對(duì)水動(dòng)力不足引起的水體黑臭，可采取補(bǔ)水活水方案：①區(qū)域性調(diào)水，用引流清潔的地表水及地下水，對(duì)水系進(jìn)行補(bǔ)水，加快污染物的輸移、擴(kuò)散速度，實(shí)現(xiàn)水質(zhì)改善。該方案適用于半封閉性、緩流型和滯流型水體水質(zhì)的長(zhǎng)效保持。②中水回用，城市污水和雨水經(jīng)過有效處理，達(dá)到再生水水質(zhì)要求后，排入水體中增加水體的流量和流速，適用于基流匱乏型的黑臭水體治理后，對(duì)水質(zhì)進(jìn)行長(zhǎng)效保持。③水動(dòng)力保持，采用工程措施提高水體流速，增強(qiáng)水體的復(fù)氧能力和自凈能力，從而改善水質(zhì)，適用于水體流速緩慢的封閉型水體。

3.4 水質(zhì)凈化

凈化水質(zhì)，包括人工濕地、曝氣富氧、水生植物塘、微生物降解、人工生態(tài)浮島、化學(xué)藥劑凈化等措施，具體見表1。

表1 水質(zhì)凈化技術(shù)方法、特點(diǎn)和適用范圍

3.5 清淤+調(diào)蓄+水動(dòng)力改善方案

針對(duì)榆溪河的問題，建議采取清淤+調(diào)蓄+水動(dòng)力改善的治理方案：①清淤。前期對(duì)河流水域底部高程點(diǎn)進(jìn)行勘察，以底部高程設(shè)計(jì)值為準(zhǔn)進(jìn)行清淤作業(yè)。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，采用干塘清淤法，分區(qū)段將河道內(nèi)的水抽干，建設(shè)圍堰和施工便道，淤泥初步晾曬后，再使用機(jī)械開挖清除，具有投資低、效率高的特點(diǎn)。②調(diào)蓄。在現(xiàn)狀排出口的基礎(chǔ)上，設(shè)置截流井、溢流堰，并對(duì)破壞的截污管、排水管進(jìn)行更換。共計(jì)斥資9000余萬元，建成分散式污水處理站6座、截污干管11.35km，修補(bǔ)、疏通破損管網(wǎng)8km，并擴(kuò)建了榆林市污水處理廠。③水動(dòng)力改善。沿整個(gè)河道建設(shè)提升泵站5座，同時(shí)設(shè)置引水管道，將上游水提升后，通過管道從下游側(cè)釋放，提高河道水體的流動(dòng)速度，增強(qiáng)水體的交換能力、復(fù)氧能力和自凈能力。

治理工程完成后，河道內(nèi)整體水質(zhì)基本達(dá)到地表Ⅳ類水體，改變了河水黑臭的現(xiàn)狀，實(shí)現(xiàn)了美化環(huán)境和凈化環(huán)境相統(tǒng)一。目前，已建成紅石峽景區(qū)至建業(yè)大道長(zhǎng)約11.8km的生態(tài)長(zhǎng)廊，待生態(tài)長(zhǎng)廊全部建成后，公園面積將達(dá)到290萬m2，新增綠地面積約230萬m2。

4 結(jié)語

外源污染、內(nèi)源污染和水動(dòng)力不足，是造成城市水體黑臭的主要原因，不僅影響居民健康，也會(huì)影響城市形象。本文從外源減排、內(nèi)源控制、補(bǔ)水活水、水質(zhì)凈化四個(gè)方面，闡述了黑臭水體的治理技術(shù)措施。實(shí)際案例表明，治理工程的實(shí)施具有良好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)效益。未來，隨著工程、信息技術(shù)的發(fā)展，新型水污染治理技術(shù)將會(huì)不斷更新，助力水環(huán)境修復(fù)工程實(shí)施，推動(dòng)城市健康發(fā)展。