黑臭水體治理中組合工藝運用研究

鐘 磊，陳永強，邊康玲

（1.紹興鳳登環保有限公司，浙江 紹興 312000；2.浙江藍圖環保有限公司，浙江 杭州 310013）

引言

黑臭水體的成因包括水循環不暢、金屬元素污染、有機物污染、泥沙污染等因素。城市水體中出現黑臭水體是一個普遍問題，具有偶發性、季節性和長期性。據住房和城鄉建設部、環境保護部的相關報告顯示，在中國295 個地級及以上城市中，72%以上的水體出現黑臭味。主要分布格局為“南多北少”，河流占黑臭水體的81%以上。截至2022 年，中國黑臭水體總數將達到2914 個。中國面臨著來自工業和自然資源的嚴重地下水質量問題[1]。

1 常見的黑臭水體治理技術

自國家出臺相關治理方案以來，水環境治理取得顯著成效。但是，仍有部分的黑臭水體沒有得到處理。城鎮河流和湖泊具有供水、調溫、蓄水等多種功能，它們在維護人類生態環境穩定方面發揮著重要作用。目前，國內外對黑臭水體的處理方法主要分為物理、化學、生物和生態修復技術四大類。標準物理處理技術包括截污和源頭控制、底泥疏浚、曝氣和增氧；一般物理方法可以去除水體中的污染物，不會造成二次污染，但成本普遍較高，工作量大。化學處理方法包括使用絮凝沉降、除藻劑、吸附劑等，化學處理方法效果立竿見影，針對性強，但過量注入化學藥品會造成嚴重的二次污染。生物處理的例子包括生物膜技術和水生植物凈化，生物法天然環保，穩定性強，但是治療周期更長。生物和生態修復技術表現出更環保的治理能力。在實際工程中，單一的處理方法一般都達不到預期的效果，提高水質凈化能力，恢復生態多樣性，從根本上治理黑臭水體，需要采取多種方法[2]。

2 黑臭水體治理技術路線

本文結合河道實際情況，采用源頭截污、底泥處理、曝氣增氧、高效生物接觸氧化/反硝化池、生態系統建設等方式對河道進行綜合治理。處理過程如圖1 所示。

圖1 技術路線圖

2.1 源頭控制和截污技術

源頭控制和截污是黑臭水體治理初期的關鍵環節，這是后續工作的基本前提。“源頭治理”是指從源頭上對污染物進行治理和控制，防止源頭污染物進入水體。外來污染物的輸入是城市河流黑臭水體的主要原因，可沿河流鋪設截污管道，污水直接進入城市污水處理廠管道系統和截污管道，從源頭上有效控制污水排放，提高黑臭水處理效率。

考慮到沿河道生活排污口，采用圍堰-濾池復合材料對水體進行緩沖。圍堰-濾池復合物可以在一定程度上降低水體中氫、磷的濃度。更準確地說，圍堰是由木樁固定的高效物化復合包，周圍種植了許多植物。各排放口進入的污水通過圍堰時，污水與高效物化復合包在一定時間內發生接觸反應，所得產物被植物吸收、過濾器過濾并被微生物降解。

2.2 內源性污染控制技術

內源性污染治理是指對河流水體中受污染的沉積物進行治理和恢復，防止二次污染。

可采用機械濕式疏浚技術，通過疏浚河道迅速減少水體中氨磷總量。由于河流常年不斷積累周邊工業廢水、生活污水和養殖廢水，河底泥漿中的持久性內源性污染物是上覆水體的主要污染源。沉積物可以吸附上覆水中的各種無機或有機污染物，并在環境因素的作用下將污染物釋放到水中

為防止此類污染物的二次污染，需在河流中添加高效無機底泥改性劑，底泥改良劑營養豐富，能促進原生微生物的生長和快速繁殖，有效抑制內源沉積物中污染物的釋放，加速分解，同時使水底泥中的關鍵胚體得到有效修復。因此，水環境中的生態達到新的平衡，可以有效提高水體的自凈能力，緩解后續處理的壓力。

2.3 生態過濾護坡

可在河道增設生態過濾護坡，提高水位。生態坡由植物、生態墊、生態濾料、平原土組成。生態濾坡攔截雨水，減少污染對河流的影響。具體來說，生態濾材包括生態處理層、細礫石、粗礫石三層，既可以提高水體的生態修復功能，也可以改造河床。同時，在河道設置擋渣網，防止漂浮物進入河道，影響河道水質，加強內源性污染物控制。

2.4 生物接觸高效氧化/反硝化池

對于處理段末端周邊養殖業（禽、魚）較多，污水直接排入河道；有機物、氫、氨、亞硝酸鹽、硫化氫等有毒物質對水質和底泥造成長期污染；水質長期低于V類標準的情況。鑒于水質的特殊性，可在處理段后養殖工業區增設高效生物接觸氧化/反硝化池。該池由沉砂池、一級生物接觸氧化池、二級生物接觸氧化池、三級生物接觸氧化池、儲泥池五部分組成。高效生物接觸氧化/反硝化池以生物成膜法為基礎，采用活性污泥生物處理裝置，還添加了高效反硝化菌劑。薄膜通過填料形成，經過一段時間形成許多生物膜。氧化池中的活性污泥在降解有機物和促進脫氨方面起著至關重要的作用。若懸浮球表面成功包覆了一層棕色的生物膜，具有明顯的黏性；同時，電子顯微鏡下有草履蟲、輪蟲、變形蟲、線蟲和絲狀細菌，生物種群結構豐富，因此，生物膜懸掛是比較成功的。污水中的氫氨等有機物被微生物迅速吸收，然后同化降解，最終，水質得到改善，實現了凈化。

2.5 人工增氧+氨氮菌

水體中溶解氧含量低是造成水體發黑、發臭的重要因素。曝氣增氧是增加水體溶解氧的有效方法。這種方法有利于提高局部水體的溶解氧水平，恢復水體的復氧功能，促進好氧微生物的生長繁殖，促進污染物的分解，從而增加區域水體的流動性，抑制黑臭水體的再生。

對于一些處理段水的含氧量較低，因此使用穿孔曝氣管來增加含氧量。可沿河中線兩端鋪設曝氣管，連同水下曝氣器，進行人工強制曝氣。同時，在河流中添加高效復合菌劑，增加微生物的多樣性，提高河流水質的自凈能力。

2.6 生態系統建設

河道經過整治和一系列綜合治理后，水質達到地表水五項標準。在消除了水體的黑色和氣味后，雨水和地表徑流會使河流在暴雨季節的水質和水量不穩定，很容易導致水體再次出現黑色和異味。因此，將水生植物、生態浮島、水生動物納入河中處理段，配合射流曝氣器修復和改善水質。水生植物包括美人蕉、水生鳶尾和桃金娘。引入兩個生態浮島，同時進行水草種植，水生動物包括魚、蝦、貝類和貽貝，用于進一步增強處理后河流的自凈功能。達到優化環境，兼顧長期水質的效果，典型黑臭水體得到明顯改善。

3 結語

我國許多城市河流全年或季節性地演變成黑臭的水體。河流污染是一個亟待解決的環境問題。結合當前環境治理趨勢，為實現河道“長效清潔”，全面消除黑臭水體，采用黑臭水體修復綜合治理的組合工藝。該工藝涉及控源截污技術、底泥處理、曝氣管增氧、高效生物接觸氧化/反硝化池、生態系統建設等方式。

精準的源頭控制和截污技術，可以有效減少源頭污染物進入水體。泥沙劑原位修復可有效抑制河流治理中頑固內源污染物造成的二次污染。同時，能有效激活局部微生物的活性，提高水體微生物的多樣性。曝氣管道能顯著增加水體中的溶解氧，促進好氧微生物的繁殖和生長。生物接觸氧化池和生態系統的建設，可以進一步提高水體的生物多樣性和自凈能力。