閔行區(qū)黑臭河道治理變化與討論

王 華，杜慶璋

(1 上海伊世特科技管理有限公司，上海 200001；2 上海市閔行區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)站，上海 201199)

當(dāng)河道中所含有的污染物負(fù)荷遠(yuǎn)超其自身的凈化能力后，水體中缺少氧氣，有機(jī)物腐敗變質(zhì)，從而河水就會(huì)發(fā)生黑臭現(xiàn)象[1]。當(dāng)河道發(fā)生黑臭現(xiàn)象時(shí)，其最直接的表現(xiàn)為水體發(fā)黑、有異味、水生植被退化甚至滅絕；浮游植物、浮游動(dòng)物、底棲動(dòng)物只有少量耐污種存在，生態(tài)系統(tǒng)嚴(yán)重失衡，功能?chē)?yán)重退化甚至喪失。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，上海內(nèi)河每年的自然淤積量大約在1500萬(wàn)立方左右，加上有的地方因各種原因減少了對(duì)河道的清淤，使全市河道淤積量逐年上升，市郊河道黑臭現(xiàn)象較為普遍[2]。2015年2月，中央政治局常務(wù)委員會(huì)會(huì)議審議通過(guò)《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃 》 俗稱“水十條”，為落實(shí)國(guó)務(wù)院“水十條”中對(duì)于城市黑臭水體整治工作的要求，閔行區(qū)積極響應(yīng)國(guó)家和上海市政府政策號(hào)召，于2018年開(kāi)始針對(duì)區(qū)內(nèi)182條河道進(jìn)行大規(guī)模的排查，并對(duì)其中的黑臭河道進(jìn)行了治理工作。

1 黑臭河道成因

城市河道生態(tài)系統(tǒng)對(duì)于市民的生產(chǎn)和生活起著至關(guān)重要的作用，但是隨著工業(yè)化和城市化進(jìn)程的發(fā)展，河道生態(tài)系統(tǒng)所承受的壓力也不斷增大，從上海的實(shí)際情況來(lái)看，引起黑臭河道的原因有如下這些。

1.1 生活廢水

生活廢水中含有大量氮、磷等物質(zhì)，雖然現(xiàn)在上海的雨水管和污水管是分開(kāi)納管的，但很多居民的生活污水還是會(huì)經(jīng)由雨水管路系統(tǒng)排放到城市河道中去，而這些污水就會(huì)造成水體富營(yíng)養(yǎng)化。

1.2 工業(yè)污染

工業(yè)污染對(duì)于黑臭河道的形成也是主要因素，工業(yè)污染物有重金屬、酸、堿和有機(jī)物等。國(guó)家明令禁止工業(yè)廢水直接排放到河流中，現(xiàn)在上海也基本看不到污水管直排河流的情況。但是工廠周?chē)耐恋匚廴荆蛘唢h散至空氣中的污染物，它們最終還是都會(huì)經(jīng)由不同的自然循環(huán)過(guò)程進(jìn)入到水體中去，造成河道污染。

1.3 水力條件

上海位于長(zhǎng)江出?？谏希捎诔毕珴q落，使污水無(wú)法迅速地排出，長(zhǎng)時(shí)間聚集在河道中，和泥沙以及垃圾在河床中沉淀，形成污泥。污泥中污染物含量很高高，一旦污染物被釋放以后，河流中的化學(xué)需氧量濃度也會(huì)隨之增加。

1.4 上游的污染

由于上海處于長(zhǎng)江下游的末端，長(zhǎng)江下游的水流又流速較慢，從上游帶來(lái)的污染物質(zhì)容易沉積在下游，同時(shí)也無(wú)法使用清水引流來(lái)進(jìn)行恢復(fù)，因?yàn)橹卫砗蟮暮铀€是會(huì)被上游沖刷下來(lái)的污染物再次污染。

1.5 結(jié)構(gòu)不合理

由于歷史原因，上海還存在著許多斷頭和淤塞河段，水系還不能完全溝通，水系結(jié)構(gòu)復(fù)雜，治理難度較大[3]。

2 治理技術(shù)

黑臭河道治理技術(shù)是指在黑臭河道的治理過(guò)程中，為改善水質(zhì)而采用的各種技術(shù)手段，主要包括應(yīng)用水力學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)等工程學(xué)科方法的基本理論，逐步恢復(fù)水體生態(tài)結(jié)構(gòu)與功能的系統(tǒng)技術(shù)[4]。

2.1 物理技術(shù)

物理技術(shù)是指利用機(jī)械物理手段進(jìn)行河道的治理，主要手段有：

(1)河道清淤，把河底的污泥利用挖泥船或者吸泥船運(yùn)從河道內(nèi)清理出來(lái)并送至指定的排泥場(chǎng)，清除河道中的污泥能夠有效的改善河道的生態(tài)環(huán)境。

(2)換水引流法，把原有的高污染水體排出河道，并重新接引干凈的河水進(jìn)行替換，這個(gè)是最直接的方法，但缺點(diǎn)是持續(xù)性差。

(3)曝氣混合法，使用機(jī)型泵把空氣打入水體張，增加水體含氧量，破壞水體垂直分層，改善水體環(huán)境。

(4)超聲波去藻，使用超聲波殺死藻類(lèi)生物的技術(shù)，能使河道中的藻類(lèi)減少，減少河道內(nèi)的氧氣消耗、增加含氧量，但其缺點(diǎn)是能耗過(guò)高。

2.2 微生物技術(shù)

黑臭河道因?yàn)槭チ嗽械淖詢裟芰?，所以?duì)于有機(jī)物的分解能力減弱，在河道中人工添加經(jīng)過(guò)篩選的外源微生物菌種，可以加速水體中污染物的分級(jí)，增強(qiáng)水體的自凈能力。在投入微生物的同時(shí)還可以向河道內(nèi)投入微生物促進(jìn)劑，增加營(yíng)養(yǎng)以促進(jìn)微生物的生長(zhǎng)。

(1)生物飄帶

生物飄帶是一種生物填料，類(lèi)似人工水草，在其表面可以附著大量的微生物，飄帶具有較大的比表面積和空隙度，適合微生物生長(zhǎng)過(guò)程。由于飄帶極大的表面積和低密度使它被放置在水中時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的浮力，再加上細(xì)菌分解產(chǎn)生的生物質(zhì)小氣泡密布在飄帶表面，確保了不會(huì)因附著大量繁殖的微生物使密度增加而下垂沉底。

(2)仿生填料

利用生物繩等仿生填料，使微生物附著于生態(tài)基表面，對(duì)有機(jī)物進(jìn)行吸附、生物氧化，最終將有機(jī)物分解或轉(zhuǎn)化為微生物組分，從而有效的去除水體中的有機(jī)污染物。仿生填料可以獨(dú)立使用也可以和生態(tài)浮島組合使用，能夠有效的吸附和生物凈化。

2.3 生態(tài)修復(fù)技術(shù)

(1)人工濕地

濕地生態(tài)系統(tǒng)是植物、動(dòng)物、微生物及其環(huán)境組成的系統(tǒng)，它具有調(diào)節(jié)徑流，改善水質(zhì)，調(diào)節(jié)小氣候，保護(hù)生物多樣性等功能，人工濕地就是人為的建造一個(gè)這樣的生態(tài)環(huán)境，用以固化和分解污染物、凈化水體。

(2)生物浮島

生態(tài)浮島是在浮體上種植水生植物，利用水生植物和植物共生的微生物起到凈化水質(zhì)的同時(shí)又能改善河道景觀。

(3)水生動(dòng)物系統(tǒng)

放養(yǎng)各類(lèi)水生動(dòng)物如魚(yú)、螺、貝、蟹、蝦等類(lèi)型的動(dòng)物，用以恢復(fù)生物多樣性，并利用其生物特性減少藻類(lèi)的生長(zhǎng)。

3 數(shù)據(jù)分析

黑臭狀態(tài)是水體的一個(gè)極端狀態(tài)，其本身的特點(diǎn)與其他水體有著很大的不同，由于目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于水體黑臭尚無(wú)公認(rèn)的、可以完全通用的評(píng)價(jià)方法和標(biāo)準(zhǔn)[5]。所以在本次治理的過(guò)程中選取了三個(gè)重點(diǎn)的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目：氨氮、透明度和溶解氧進(jìn)行河道治理效果的評(píng)判。判定指標(biāo)為：當(dāng)氨氮大于5毫克每升，溶解氧小于2毫克每升或者透明度大于25厘米，其中任意一項(xiàng)達(dá)到時(shí)，則認(rèn)為該河道為黑臭河道。測(cè)定周期為每半個(gè)月進(jìn)行一次所有河道的監(jiān)測(cè)，每周進(jìn)行一次重點(diǎn)整治河道的監(jiān)測(cè)。

在閔行區(qū)182條河道中展開(kāi)治理之前，共有54條被認(rèn)定為黑臭河道，占統(tǒng)計(jì)河道總數(shù)的29.6%。而這些被認(rèn)定為黑臭河道的主要原因是透明度過(guò)低，由于水體的透明度是由其所含懸浮物、泥沙、微生物、有機(jī)質(zhì)等物質(zhì)的多少所決定，因此透明度基本上可以表征水樣中各物質(zhì)含量的多少，這樣的河道共有50條。因?yàn)槿芙庋鹾窟^(guò)低被判定為黑臭河道的只有2條，只占總河道數(shù)的1%。因?yàn)榘钡砍瑯?biāo)原因被判定為黑臭河道的也只有3條。

河道水體的透明度會(huì)隨著氣溫和水體中水生植物的生長(zhǎng)波動(dòng)而產(chǎn)生比較明顯的變化，所以不能清晰的反應(yīng)河道整治后的實(shí)際效果。所以在數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)時(shí)選取了溶解氧濃度和氨氮超標(biāo)的五條河道。從圖1中可以看出經(jīng)過(guò)3個(gè)多月的河道治理后，河道中的氨氮濃度有明顯的降低，說(shuō)明經(jīng)過(guò)工程治理后的河道發(fā)臭現(xiàn)象能夠明顯的改善。

圖1 氨氮濃度變化圖Fig.1 Change of ammonia concentration

表1 河道中氨氮和溶解氧相關(guān)測(cè)試數(shù)據(jù)Table 1 Test data of ammonia nitrogen and dissolved oxygen in river channel

五條河流的溶解氧濃度變化也則是隨著治理的過(guò)程，趨勢(shì)性的提高了，但上下波動(dòng)較為明顯。其原因可能為在8月至9月間，水體溫度在25至30攝氏度之間，同時(shí)陽(yáng)光照射比較充分，比較適合水藻這類(lèi)水生植物的生長(zhǎng)[6]。而水生植物的光合作用產(chǎn)生的氧氣會(huì)充分溶解于河流中，使水體的溶解氧濃度增加，但如果藻類(lèi)植物過(guò)度生長(zhǎng)或是死亡，則又會(huì)分解和消耗水體中的溶解氧，所以溶解氧的濃度會(huì)有明顯的升高和降低。

圖2 溶解氧濃度變化圖Fig.2 Changes in dissolved oxygen concentration

4 結(jié) 語(yǔ)

隨著生活品質(zhì)的提高，人們對(duì)于生態(tài)環(huán)境保護(hù)和水生態(tài)系統(tǒng)的要求也越來(lái)越高，閔行作為國(guó)際化的大都市上海的一個(gè)隸屬區(qū)，把“爭(zhēng)做生態(tài)宜居現(xiàn)代化主城區(qū)”作為重點(diǎn)目標(biāo)，展開(kāi)了一系列的環(huán)境治理活動(dòng)。治理黑臭河道的同時(shí)修復(fù)水生態(tài)系統(tǒng)是非常重要的一環(huán)，只有把河道的生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)到能夠自我循環(huán)、自我維持和自我穩(wěn)定后，才能夠說(shuō)黑臭河道是被徹底的治理好了。因此河道的治理不能夠僅僅局限在水質(zhì)凈化或者看上去干凈的層面。

同時(shí)在針對(duì)不同的黑臭河道治理還需要對(duì)黑道形成黑臭的主要原因進(jìn)行分析和確認(rèn)，不能所有的治理方案都大同小異。如河道收到生活污水的影響較大，則需要使用生物降解技術(shù)，同時(shí)增加曝氣，如果是河道淤泥過(guò)厚，則應(yīng)對(duì)底泥進(jìn)行清理或者氧化。如條件允許還應(yīng)多投放微生物和水生動(dòng)植物進(jìn)行生態(tài)修復(fù)，使被治理的河道盡快恢復(fù)自身的生態(tài)循環(huán)和自凈功能，最終達(dá)到持續(xù)穩(wěn)定的生態(tài)狀態(tài)。就如閔行區(qū)內(nèi)的大橫涇河道，這條河道在結(jié)合了物理曝氣、水生植物的種植、水生動(dòng)物的投放和人工定時(shí)清理河面垃圾等治理方法后，河道的生態(tài)系統(tǒng)已經(jīng)達(dá)到了能夠自我凈化的程度。