城市黑臭水體綜合治理及水質(zhì)保持技術(shù)研究

劉錦漢

廣州市水電建設(shè)工程有限公司 廣東 廣州 510000

城市黑臭水體是指由于大量污水排放、有機(jī)物堆積和水體富營(yíng)養(yǎng)化等因素導(dǎo)致水體產(chǎn)生惡臭、黑色變化的現(xiàn)象。這種水體不僅嚴(yán)重影響城市環(huán)境質(zhì)量和居民生活質(zhì)量，還對(duì)生態(tài)系統(tǒng)和人類健康產(chǎn)生潛在的威脅。隨著城市化進(jìn)程的加速和工業(yè)化、農(nóng)業(yè)活動(dòng)的不斷擴(kuò)大，城市黑臭水體問題日益突出，亟待解決。針對(duì)城市黑臭水體治理問題，國(guó)內(nèi)外學(xué)者和研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行了廣泛的研究和探索。各種治理技術(shù)和方法被提出并應(yīng)用于實(shí)踐，但由于黑臭水體的復(fù)雜性和多樣性，治理效果仍然存在一定的局限性。因此，深入研究城市黑臭水體的綜合治理技術(shù)，探索有效的水質(zhì)保持方法，對(duì)于改善城市水環(huán)境質(zhì)量、維護(hù)生態(tài)平衡具有重要的理論和實(shí)踐意義。

1 城市黑臭水體的概念與特征

1.1 城市黑臭水體定義

城市黑臭水體是指由于污水、垃圾、工業(yè)廢水等污染源的排放和環(huán)境因素的作用下，水體出現(xiàn)惡臭和黑色底泥的現(xiàn)象，是城市水環(huán)境惡化的一種表現(xiàn)，常見于城市污水處理不完善、排水系統(tǒng)老化、水體富營(yíng)養(yǎng)化等問題較為嚴(yán)重的區(qū)域。

城市黑臭水體具有以下特征：首先，水體存在明顯的惡臭味道，給周圍環(huán)境和居民帶來不適；其次，水體表面呈現(xiàn)出黑色或暗色，底泥呈現(xiàn)沉積物增多、有機(jī)質(zhì)富集等特征；同時(shí)，水體中可能存在大量的藻類和細(xì)菌等微生物，導(dǎo)致水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)化和富氧化傾向；此外，城市黑臭水體還容易產(chǎn)生蚊蠅滋生、傳播疾病，對(duì)周邊環(huán)境和人類健康造成危害[1]。因此，城市黑臭水體的定義包括了水體的臭味、顏色、底泥狀況、微生物群落以及對(duì)環(huán)境和人類健康的影響等多個(gè)方面，它是城市環(huán)境質(zhì)量下降和水環(huán)境污染的重要指標(biāo)之一。

1.2 城市黑臭水體成因與特征

城市黑臭水體主要源于大量的污水排放，包括生活污水、工業(yè)廢水、農(nóng)業(yè)排泄物等。這些污水未經(jīng)有效處理，直接排入水體，導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化和有機(jī)物負(fù)荷過重。一些非法傾倒廢水的行為也是城市黑臭水體的成因之一，例如一些企業(yè)或個(gè)人為了降低處理成本，將廢水非法排放到河流、湖泊等水體中，引起水質(zhì)惡化。城市黑臭水體中，生活垃圾的傾倒和堆放也是重要的成因之一。垃圾中的有機(jī)物質(zhì)在水體中分解產(chǎn)生大量有機(jī)廢氣和有毒物質(zhì)，導(dǎo)致水體發(fā)生異味和水質(zhì)下降。

城市黑臭水體常常伴隨著強(qiáng)烈的異味和惡臭，這是由于水體中有機(jī)物的分解產(chǎn)生了硫化物、胺類等化合物，導(dǎo)致氣味擴(kuò)散到周圍環(huán)境，影響附近居民的生活和健康。水體通常呈現(xiàn)混濁、渾濁的水色，由于大量的懸浮顆粒物、浮游生物和有機(jī)物質(zhì)的存在，導(dǎo)致水體失去透明度，降低水質(zhì)[2]。黑臭水體常常存在高濃度的氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，這些養(yǎng)分來源于未經(jīng)處理的污水和農(nóng)業(yè)排泄物。高濃度的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)導(dǎo)致水體產(chǎn)生藍(lán)藻、藻類暴發(fā)，引發(fā)水華現(xiàn)象，破壞水體生態(tài)平衡。

2 城市黑臭水體綜合治理技術(shù)

2.1 水體凈化技術(shù)

（1）生物修復(fù)技術(shù)

生物修復(fù)技術(shù)是一種基于生物學(xué)原理和生物多樣性的城市黑臭水體綜合治理技術(shù)，通過利用生物體的代謝作用、生物降解能力和生態(tài)系統(tǒng)的自凈能力，實(shí)現(xiàn)對(duì)黑臭水體中有機(jī)物、重金屬等污染物的去除和轉(zhuǎn)化，從而改善水體的水質(zhì)和環(huán)境質(zhì)量。生物修復(fù)技術(shù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)包括生物調(diào)查與評(píng)估、生物篩選與培養(yǎng)、生物修復(fù)過程以及生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)等。首先，通過對(duì)黑臭水體中生物資源的調(diào)查與評(píng)估，了解水體中的主要污染源和受影響的生態(tài)系統(tǒng)，為后續(xù)的修復(fù)措施提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和參考依據(jù)。其次，根據(jù)調(diào)查結(jié)果，篩選適應(yīng)性強(qiáng)、具有高降解能力的微生物、植物和動(dòng)物等生物資源，并進(jìn)行培養(yǎng)和增殖，以提高其修復(fù)效果和適應(yīng)性。

（2）物理化學(xué)處理技術(shù)

一種常見的物理化學(xué)處理技術(shù)是絮凝沉淀法，通過加入絮凝劑和混凝劑，形成絮凝物和沉淀物，從而促使水中懸浮顆粒物、有機(jī)物和某些溶解物質(zhì)快速聚集和沉降。這種技術(shù)可以有效去除水中的懸浮物和浮游生物，改善水體的透明度和清澈度。另一種常用的物理化學(xué)處理技術(shù)是活性炭吸附法?；钚蕴烤哂泻軓?qiáng)的吸附能力，可以吸附水中的有機(jī)物、重金屬離子和某些有害物質(zhì)。通過在黑臭水體中添加適量的活性炭，可以顯著減少有機(jī)物和異味物質(zhì)的含量，提高水體的凈化效果。除此之外，還有一些物理化學(xué)處理技術(shù)可用于城市黑臭水體的綜合治理，如氣浮法、電解沉淀法、高級(jí)氧化技術(shù)等。

（3）水體生態(tài)修復(fù)技術(shù)

水體生態(tài)修復(fù)技術(shù)的核心思想是利用生態(tài)學(xué)原理和方法，重建和優(yōu)化水體的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能。首先，通過濕地的建設(shè)和恢復(fù)來增加水體的自凈能力。濕地具有良好的水體保持、凈化和調(diào)節(jié)功能，能夠吸附和降解水中的有機(jī)物和污染物，并提供生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)[3]。其次，水體生態(tài)修復(fù)技術(shù)還包括適當(dāng)?shù)闹脖环N植和生物修復(fù)方法。通過選擇適應(yīng)當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件和水質(zhì)狀況的植物物種，種植在水體附近的濕地、岸邊或水域中，可以起到穩(wěn)定土壤、吸收養(yǎng)分和過濾污染物的作用。同時(shí)，引入適應(yīng)性強(qiáng)的水生生物，如浮游植物、底棲動(dòng)物和魚類，能夠促進(jìn)水體的自凈能力和生態(tài)平衡。此外，水體生態(tài)修復(fù)技術(shù)還包括合理的水文調(diào)控措施。通過調(diào)整水體的流動(dòng)路徑、流速和水位，有助于減少水體中的污染物濃度和滯留時(shí)間，提高水體的自凈能力。同時(shí)，合理的水文調(diào)控還可以防止水體富營(yíng)養(yǎng)化和水生態(tài)系統(tǒng)的破壞。

2.2 污泥處理與處置技術(shù)

污泥是指在廢水處理過程中生成的含有高濃度有機(jī)物、懸浮物、重金屬等污染物的沉積物。污泥處理的主要目標(biāo)是減少有害物質(zhì)的含量，降低對(duì)水環(huán)境的污染風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)提高污泥的資源化利用率。在城市黑臭水體綜合治理中，常見的污泥處理技術(shù)包括以下幾種方法。首先，物理處理是常用的污泥處理技術(shù)之一。它包括沉淀、過濾和離心等工藝，通過分離和去除污泥中的固體顆粒和懸浮物，達(dá)到減少有機(jī)負(fù)荷和固體含量的目的。物理處理可以有效降低污泥的體積和污染物的濃度，為后續(xù)處理和處置提供了條件。其次，化學(xué)處理也是常用的污泥處理技術(shù)之一?；瘜W(xué)處理通過添加化學(xué)藥劑，如絮凝劑、氧化劑和還原劑等，改變污泥中物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)，促進(jìn)污泥的沉淀、固化或氧化反應(yīng)。化學(xué)處理可以有效去除污泥中的有機(jī)物和重金屬等有害物質(zhì)，提高污泥的穩(wěn)定性和可處理性。

2.3 環(huán)境監(jiān)測(cè)與評(píng)估技術(shù)

通過對(duì)黑臭水體周邊環(huán)境的監(jiān)測(cè)和評(píng)估，可以全面了解水體污染的程度和范圍，為治理方案的制定和實(shí)施提供科學(xué)依據(jù)。環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)城市黑臭水體的污染物進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)收集，利用傳感器和自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置，可以對(duì)水體中的懸浮物、溶解物質(zhì)、有機(jī)物、重金屬等關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行定量監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性可以幫助決策者及時(shí)了解水體的污染程度，從而采取相應(yīng)的治理措施。環(huán)境評(píng)估技術(shù)通過對(duì)黑臭水體周邊生態(tài)環(huán)境、水質(zhì)狀況、人類健康等方面進(jìn)行全面評(píng)估，揭示了黑臭水體治理的緊迫性和必要性[4]。通過采集大量的樣本數(shù)據(jù)和實(shí)地調(diào)研，可以評(píng)估黑臭水體對(duì)周邊生態(tài)系統(tǒng)的破壞程度，以及其對(duì)人類健康和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的影響。評(píng)估結(jié)果有助于形成科學(xué)的治理方案，并為決策者提供依據(jù)，使其能夠制定出針對(duì)性強(qiáng)、可行性高的治理策略。此外，環(huán)境監(jiān)測(cè)與評(píng)估技術(shù)還可以輔助黑臭水體治理的效果評(píng)估和監(jiān)督，通過長(zhǎng)期的監(jiān)測(cè)和評(píng)估，可以對(duì)治理措施的實(shí)施效果進(jìn)行定量分析，及時(shí)調(diào)整和改進(jìn)治理方案。

3 水質(zhì)保持技術(shù)研究

3.1 水質(zhì)保持的重要性與必要性

水質(zhì)保持是城市黑臭水體綜合治理的重要組成部分，旨在維護(hù)和改善水體的化學(xué)、物理和生物特性，以確保水體的健康狀況，保護(hù)生態(tài)環(huán)境和人類健康。水體是許多生物棲息地的基礎(chǔ)，包括水生植物、魚類、浮游生物和底棲動(dòng)物等。保持水體的良好水質(zhì)有助于提供適宜的生存環(huán)境，維持生物多樣性和生態(tài)平衡。水質(zhì)保持技術(shù)可以控制水中有害物質(zhì)的濃度和分布，減少水中污染物對(duì)生物的危害，維持水生生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。水是人類生活和生產(chǎn)的基本需求，惡劣的水質(zhì)可能導(dǎo)致水源污染，從而對(duì)人體健康造成嚴(yán)重威脅，例如引發(fā)水源性疾病。通過采用水質(zhì)保持技術(shù)，可以有效去除水中的有害物質(zhì)和微生物，確保供水安全，保護(hù)公眾健康。此外，城市化進(jìn)程中，水體受到工業(yè)廢水、生活污水和農(nóng)業(yè)排水等多種污染源的影響，容易出現(xiàn)黑臭現(xiàn)象。黑臭水體不僅影響城市環(huán)境美觀，還給周邊居民帶來異味和健康隱患，水質(zhì)保持技術(shù)的應(yīng)用可以改善城市黑臭水體的水質(zhì)，提升城市環(huán)境質(zhì)量，改善居民的生活條件[5]。

3.2 水質(zhì)保持現(xiàn)狀與問題

首先，隨著城市化進(jìn)程的加快和工業(yè)化的發(fā)展，城市水環(huán)境質(zhì)量逐漸惡化，水體污染日益嚴(yán)重。大量的污水排放、固體廢棄物和有害化學(xué)物質(zhì)的排放導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化、重金屬污染、有機(jī)物污染等問題的加劇，使得水質(zhì)保持變得異常困難。其次，水質(zhì)保持過程中存在著監(jiān)測(cè)手段和技術(shù)的不足。有效的水質(zhì)監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)是水質(zhì)保持的基礎(chǔ)，但目前存在監(jiān)測(cè)手段和技術(shù)不夠完善的問題。傳統(tǒng)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)方法通常需要時(shí)間長(zhǎng)、成本高，并且不能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水質(zhì)變化。因此，急需開發(fā)更先進(jìn)、高效的水質(zhì)監(jiān)測(cè)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)水體的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與預(yù)警。此外，水質(zhì)保持還面臨著水資源管理與調(diào)配的難題。隨著城市人口的增加和水需求的增加，水資源供需矛盾日益突出。合理的水資源管理與調(diào)配是水質(zhì)保持的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，但在實(shí)踐中存在一定的困難。水資源的分配不均、水權(quán)的管理和交易機(jī)制不完善，以及非法排放等問題都給水質(zhì)保持帶來了挑戰(zhàn)。最后，水質(zhì)保持技術(shù)還需要進(jìn)一步提升其治理效果和可持續(xù)性。當(dāng)前的水質(zhì)保持技術(shù)主要包括水體富營(yíng)養(yǎng)化控制、水質(zhì)修復(fù)與保護(hù)等方面。然而，這些技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中存在一些問題，如高成本、能耗大、操作復(fù)雜等。

3.3 水質(zhì)保持的技術(shù)手段與方法

（1）水質(zhì)監(jiān)測(cè)與預(yù)警技術(shù)

通過及時(shí)準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)水質(zhì)參數(shù)并進(jìn)行預(yù)警，可以及早發(fā)現(xiàn)水體異常變化，采取相應(yīng)的措施進(jìn)行調(diào)控和治理，從而保持水質(zhì)的穩(wěn)定和可持續(xù)性。表1給出了常見水質(zhì)檢測(cè)技術(shù)原理及應(yīng)用領(lǐng)域?？梢钥闯?，不同的水質(zhì)監(jiān)測(cè)與預(yù)警技術(shù)具有各自的原理和特點(diǎn)，適用于不同的應(yīng)用領(lǐng)域[6]。綜合利用這些水質(zhì)監(jiān)測(cè)與預(yù)警技術(shù)，可以建立完善的水質(zhì)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)城市黑臭水體的及時(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)警。同時(shí)，結(jié)合其他治理技術(shù)和手段，可以快速響應(yīng)水體異常變化，采取相應(yīng)的控制措施，從而保持水質(zhì)的穩(wěn)定和改善城市環(huán)境質(zhì)量。

表1 水質(zhì)監(jiān)測(cè)與預(yù)警技術(shù)

（2）水體富營(yíng)養(yǎng)化控制技術(shù)

水體富營(yíng)養(yǎng)化是城市黑臭水體治理中的一個(gè)重要問題，其主要表現(xiàn)為水體中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)（如氮、磷等）的過度富集，導(dǎo)致水體發(fā)生藍(lán)藻水華、水體富營(yíng)養(yǎng)化等現(xiàn)象。在城市黑臭水體綜合治理中，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)污水排放的監(jiān)管與治理，采用生物處理、物理化學(xué)處理等方法對(duì)污水中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行去除[7]。此外，還可以通過改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，控制農(nóng)業(yè)面源污染，減少農(nóng)藥和化肥的使用量，避免農(nóng)田徑流中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入水體。此外，生態(tài)修復(fù)技術(shù)是其中的重要手段之一。通過引入水生植物、浮萍、藻類等生態(tài)調(diào)節(jié)劑，建立人工濕地、人工浮島等生態(tài)系統(tǒng)，能夠有效吸收水體中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，并利用植物的生長(zhǎng)代謝作用將其轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)，達(dá)到減少營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度的目的。還可以采用生物修復(fù)技術(shù)，引入適量的微生物，通過微生物的代謝作用降解水體中的有機(jī)物質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。

4 結(jié)語

城市黑臭水體綜合治理技術(shù)在改善水體質(zhì)量和凈化城市環(huán)境方面，取得了顯著的成果，采用生物修復(fù)技術(shù)、物理化學(xué)處理技術(shù)和水體生態(tài)修復(fù)技術(shù)等手段，可以有效去除水體中的污染物質(zhì)，改善水質(zhì)。水質(zhì)監(jiān)測(cè)與預(yù)警技術(shù)的應(yīng)用可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)和預(yù)防水質(zhì)問題的發(fā)生，確保水體持續(xù)保持良好的水質(zhì)狀態(tài)。水體富營(yíng)養(yǎng)化控制技術(shù)和水資源管理與調(diào)配技術(shù)的實(shí)施有助于防止水體富營(yíng)養(yǎng)化和水資源的過度利用，從根本上保護(hù)水質(zhì)。此外，還應(yīng)加強(qiáng)政府部門、科研機(jī)構(gòu)、企業(yè)和社會(huì)公眾的合作，形成多方共治、共同參與的治理模式，實(shí)現(xiàn)城市黑臭水體的持續(xù)改善和水質(zhì)的長(zhǎng)期保持。