城市黑臭水體治理技術及其發(fā)展趨勢

袁向平

摘要：城市黑臭水體治理是一個復雜艱巨的系統(tǒng)工程，要“標本兼治”必須具備科學系統(tǒng)的治理路線和技術集成。本文介紹了黑臭水體危害和產(chǎn)生機理；列舉了當前效果穩(wěn)定可靠、運行經(jīng)濟合理、涉及黑臭水體治理各領域的常規(guī)實用技術；根據(jù)我國幾種常見類型的黑臭水體提出了針對性治理措施；并結合國內外最新研究進展及熱點趨勢列舉了具有發(fā)展前景的黑臭水體治理技術，以期為我國城市黑臭水體科學系統(tǒng)的治理提供借鑒。

關鍵詞：黑臭水體；治理原則；治理技術；治理措施；發(fā)展趨勢

1城市黑臭水體危害分析

在探討城市黑臭水體治理問題和相關技術前，我們首先需要明確黑臭水體的來源、構成，并且分析其造成的極大危害。城市黑臭水體之所以會產(chǎn)生，其根源在于大量城市生活污水和工業(yè)廢水被肆意排放，未經(jīng)過相應處理。這些水體中存在過量污染物質，而微生物在這些污染物中肆意繁殖，消耗大量氧氣，水體逐漸呈現(xiàn)缺氧狀態(tài)。在這種條件下會進一步導致各種厭氧微生物的繁殖，這會使得水體中有機物迅速腐爛隨之發(fā)酵，這就會產(chǎn)生很多氨氣，硫化氫及甲烷等具備惡臭的有毒有害氣體，這也是水體臭味的來源。而水體中的金屬離子又會進一步和水體中存在的硫離子發(fā)生反應，生成FeS或MnS這些黑色物質，這便是我們看到水體呈黑色的造成原因。

2黑臭水體產(chǎn)生機理

2.1市政工程不完善，地區(qū)污水排放不合理

老城鎮(zhèn)地區(qū)市政工程多采用合流制，雨季易發(fā)生溢流，新城區(qū)的分流制雨水管道的初期雨水或旱雨水也對黑臭現(xiàn)象的產(chǎn)生造成了一定影響。此外，許多城市水體特別是中小城市工業(yè)企業(yè)污水排放口對著水體直排污廢水，城鎮(zhèn)污水廠尾水超標排放，許多城鄉(xiāng)接合部地區(qū)分散式畜禽養(yǎng)殖廢水不經(jīng)處理直接排放到就近水體。河岸兩邊垃圾成堆，水面被漂浮物、懸浮物覆蓋這些情況在村鎮(zhèn)十分常見。而地方監(jiān)管部門由于管理水平和資金投入有限，間接成為黑臭水體產(chǎn)生的推手。

2.2污染水體內部反應

水體在接受了深度污染源之后水質已對自身凈化恢復造成負擔，各種復雜污染物在水下環(huán)境的自反應和相互反應，造成了整個水生態(tài)系統(tǒng)崩潰。可以說，內源污染是導致水體黑臭現(xiàn)象的主要因素。大量有機物在厭氧菌作用下發(fā)生分解，其中間產(chǎn)物和最終產(chǎn)物中有一系列的硫化氫、氨、硫醇等發(fā)臭物質引起水體發(fā)臭。同時，通過對腐殖物質的分析，從腐殖酸、富里酸的酸水解產(chǎn)物中得到近20種氨基酸和大量游離氨，這些氨基酸在水體中以脫氨基作用、脫羧酸作用以及某些細菌如變形桿菌分解含硫氨基酸等3種分解方式，產(chǎn)生了大量的游離氨臭氣和具有相當臭味的胺類、硫化氫以及具有特殊惡臭的硫醇類物質。此外，城市河道中由于大量氮磷等有機污染物為藻類過量繁殖提供了物質溫床，藻類雖然光合作用給水體補充一定氧氣，但是過量藻類有氧呼吸及死亡后細菌微生物對其的腐敗降解消耗了水中大量溶解氧，最后產(chǎn)物還形成氨氮，這是水體產(chǎn)生刺鼻腥臭氣味的原因之一。而溶解氧含量下降，氨氮含量升高，兩者都對水體黑臭現(xiàn)象的產(chǎn)生有相當大的助推作用。國內專家對河流黑臭問題也進行了一些比較深入的研究。如羅紀旦認為河流水體的黑臭與存在的腐殖質有關，硫化亞鐵是其中的主要致黑物質。腐殖質類不溶性有機物是以固態(tài)或吸附于懸浮顆粒上存在于水體中的帶色有機化合物。在不同厭氧微生物的參與下會發(fā)生反應產(chǎn)生FeS等黑色沉積物、并且被水中的微小懸浮物質吸附，部分沉積于水底的也會在水底厭氧反應產(chǎn)生的氣泡的托浮作用下重新進入水體。比如在厭氧條件下，沉積物中產(chǎn)生的甲烷、硫化氫等不易溶于水的氣體，在上升過程中攜帶污泥進入水相，使水體發(fā)黑。

2.3水動力學理論和熱力學理論的影響

黑臭水體普遍流通性不強，對水體而言，流通性是維持水體及兩岸生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定的重要特質。正所謂“流水不腐”，流動性是水體自凈作用的動力所在。水體的流動性一旦減弱，往往預示著該水體生態(tài)功能的衰退；水體的大氣復氧能力減弱，水體水力停時間越長，污染物反應時間越長，使得水中溶氧含量不斷降低，為水體黑臭現(xiàn)象的出現(xiàn)埋下重大隱患。在溫室效應的影響下，淡水水體平均溫度由于全球氣溫升高而升高，溫度是影響生態(tài)系統(tǒng)的重要因素。水溫升高不僅直接使水中溶解氧含量下降，還促使有機物的呼吸強度加強，即：水溫升高將加快水體中微生物分解有機物質及氨氮速度，加速溶解氧消耗，從而加劇水體黑臭程度。

3主要黑臭水體治理技術

3.1河道曝氣技術

以人工的方式向水中投遞相關凈化物，該類物質主要包括氧氣或者空氣，以此來提升水中相關微生物的活性，以此來提高水體與空氣進行物質交換的速率，從而最大程度的降低水體惡化程度，盡可能的回復水體的本原狀態(tài)。該技術在實踐過程中已經(jīng)被廣泛運用。

3.2曝氣復氧法

其主要原理在于通過氧化還原反應來推動黑臭物質變質。對于相關水體惡化河流，如果能夠采取專業(yè)的水體曝氣富氧技術來進行治理，將會以最快的速度來推動水體惡化河流回復到本原狀態(tài)。通過利用該技術來有效地消除黑臭物質，從而降低水體生態(tài)系統(tǒng)的壓力。

3.3化學絮凝處理技術

化學絮凝處理技術是一種比較專業(yè)的污水處理技術，通過專門的化學物質來去除水中污染物。該技術在近幾年的污水處理活動中被廣泛運用。但是，該技術的實際運用過分的受環(huán)境影響，并且在運用過程中要防止二次污染的發(fā)生。

3.4水質凈化與生態(tài)修復技術

水體內的水質凈化和生態(tài)修復，主要包括以下幾方面。第一，針對生境條件差、水體生態(tài)修復難度大的黑臭水體，應采用曝氣增氧、浮床、浮動濕地、浮動式凈水廠、微生物菌劑、生物載體等原位處理技術手段；對于有條件的地區(qū)，可采用生物塘、人工濕地等技術作為旁路處理系統(tǒng)。改善水質、底質，為水生生物修復創(chuàng)造條件。第二，在控制污染源的基礎上，進行水生植物修復，篩選確定水生植被修復的本地先鋒物種，可采用水生植物育苗、人工打穴、沙包拋植、草皮制作等定植技術，恢復水生植物群落，并優(yōu)化配置。水生植物修復過程中，要預防外來物種入侵、水生植物腐爛二次污染等問題，必要時對生物安全性進行評估，鼓勵大型水生植物資源化利用。第三，針對水生動物修復，可采取種群恢復、種群控制、放流增殖等技術。首先選擇修復土著水生昆蟲、螺類、貝類、雜食性蝦類和小型雜食性蟹類；待群落穩(wěn)定后，引入本地肉食性的兇猛魚類；可適時進行人工放流，調控水體水生動物群落結構。對城市水體的生境進行改善。在濱岸坡面或直立岸堤，可采用截留與凈化能力較強的生態(tài)駁岸或近自然的駁岸。針對緩沖帶的生態(tài)修復，對緩沖帶內已占用的道路、建筑、基礎設施等要逐步拆遷并進行生態(tài)修復；然后根據(jù)地形地貌、土地利用現(xiàn)狀、生態(tài)類型對緩沖帶進行分區(qū)分段，綜合考慮水環(huán)境保護和景觀效果，因地制宜，構建多自然型生態(tài)緩沖帶。

3.5人工濕地、凈化塘技術

在旱季，城市的水體一般都會出現(xiàn)水量減少的情況，同時，城市的工業(yè)化發(fā)展水平比較高，在這個季節(jié)，企業(yè)排入城市水體中的污水體積增加，因此這個季節(jié)城市水體惡化現(xiàn)象更加突出。處理該類水體惡化現(xiàn)象可以運用以人工濕地為代表的技術，并且要與專門的工程建設相結合。

4黑臭水體治理發(fā)展趨勢

4.1加強污染源控制技術

污染源控制是黑臭水體治理的前提，目前多采用管網(wǎng)建設來對點源污染進行控制，但周邊農(nóng)田、綠化乃至空氣中的塵粒都會隨雨水進入水體，對這些面源污染的控制目前還有待加強，未來需加強對面源污染的探測與控制。

4.2提高水體自凈能力

目前所有的治理技術都可在短期內取得明顯效果，但長久保持還需提高水體的自凈能力。水體流動對水體自凈至關重要，良好的水動力可以擴散污染物，減輕污染物聚集。目前我國相當一部分黑臭水體處于完全靜止的死水狀態(tài)，這種水體即使實現(xiàn)了一時的修復，也極容易反彈，如何讓水動起來，是今后黑臭水體治理的方向之一。

4.3探尋更好的技術組合

現(xiàn)有的治理技術各有其優(yōu)缺點和適用性，在實際運用一種方法在治理中取得良好效果后容易被盲目擴散，使技術與治理實際不相符合，造成投入大、效果差的現(xiàn)象。黑臭水體形成原因復雜，各水體治理方法也應有所區(qū)別。在今后的治理中應進一步分析黑臭水體的特點，綜合利用各技術，尋找更優(yōu)的組合，實現(xiàn)高效、經(jīng)濟的黑臭水體治理。

4.4改良生物生態(tài)方法

生物生態(tài)治理方法效果顯著，經(jīng)濟高效，能從根本上治理黑臭水體。但實際應用中也發(fā)現(xiàn)，微生物存在生長周期長，適應能力差，植物受天氣和季節(jié)性影響大，對水體水質有較高要求等缺點，在實際治理中難以實現(xiàn)良好控制。因此對生物生態(tài)的方法的進一步優(yōu)化，提高微生物、植物的適應性，通過植物組合等降低對天氣和季節(jié)的要求，減少對環(huán)境的依賴是下一步的研究重點。

5結束語

城市水體黑臭化是多種因素綜合作用的結果，黑臭水體整治措施的制定需針對黑臭成因展開研究，需因地制宜，采用一種或多種措施共同作用，還清水體水質。同時，如何長效保持水體治理效果及保護現(xiàn)有的潔凈河流，是黑臭水體整治工作面臨的另一挑戰(zhàn)，需要研究人員、工程人員進一步的深入研究和探索。

參考文獻：

[1]王家元.關于黑臭水體治理思路及技術措施的探討.綠色環(huán)保建材，2018.11.248-249.

[2]宋陸陽.城市黑臭水體治理技術及其發(fā)展探究.中小企業(yè)管理與科技（上旬刊），2017.07.140-141.

（作者單位：中國水利水電第七工程局有限公司南方分公司）