袁向平

摘要：城市黑臭水體治理是一個(gè)復(fù)雜艱巨的系統(tǒng)工程，要“標(biāo)本兼治”必須具備科學(xué)系統(tǒng)的治理路線和技術(shù)集成。本文介紹了黑臭水體危害和產(chǎn)生機(jī)理；列舉了當(dāng)前效果穩(wěn)定可靠、運(yùn)行經(jīng)濟(jì)合理、涉及黑臭水體治理各領(lǐng)域的常規(guī)實(shí)用技術(shù)；根據(jù)我國(guó)幾種常見(jiàn)類型的黑臭水體提出了針對(duì)性治理措施；并結(jié)合國(guó)內(nèi)外最新研究進(jìn)展及熱點(diǎn)趨勢(shì)列舉了具有發(fā)展前景的黑臭水體治理技術(shù)，以期為我國(guó)城市黑臭水體科學(xué)系統(tǒng)的治理提供借鑒。

關(guān)鍵詞：黑臭水體；治理原則；治理技術(shù)；治理措施；發(fā)展趨勢(shì)

1城市黑臭水體危害分析

在探討城市黑臭水體治理問(wèn)題和相關(guān)技術(shù)前，我們首先需要明確黑臭水體的來(lái)源、構(gòu)成，并且分析其造成的極大危害。城市黑臭水體之所以會(huì)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(guò)相應(yīng)處理。這些水體中存在過(guò)量污染物質(zhì)，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(huì)進(jìn)一步導(dǎo)致各種厭氧微生物的繁殖，這會(huì)使得水體中有機(jī)物迅速腐爛隨之發(fā)酵，這就會(huì)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(lái)源。而水體中的金屬離子又會(huì)進(jìn)一步和水體中存在的硫離子發(fā)生反應(yīng)，生成FeS或MnS這些黑色物質(zhì)，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(jī)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(duì)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(duì)著水體直排污廢水，城鎮(zhèn)污水廠尾水超標(biāo)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(jiàn)。而地方監(jiān)管部門(mén)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(nèi)部反應(yīng)

水體在接受了深度污染源之后水質(zhì)已對(duì)自身凈化恢復(fù)造成負(fù)擔(dān)，各種復(fù)雜污染物在水下環(huán)境的自反應(yīng)和相互反應(yīng)，造成了整個(gè)水生態(tài)系統(tǒng)崩潰。可以說(shuō)，內(nèi)源污染是導(dǎo)致水體黑臭現(xiàn)象的主要因素。大量有機(jī)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(zhì)引起水體發(fā)臭。同時(shí)，通過(guò)對(duì)腐殖物質(zhì)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(xì)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(dāng)臭味的胺類、硫化氫以及具有特殊惡臭的硫醇類物質(zhì)。此外，城市河道中由于大量氮磷等有機(jī)污染物為藻類過(guò)量繁殖提供了物質(zhì)溫床，藻類雖然光合作用給水體補(bǔ)充一定氧氣，但是過(guò)量藻類有氧呼吸及死亡后細(xì)菌微生物對(duì)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(duì)水體黑臭現(xiàn)象的產(chǎn)生有相當(dāng)大的助推作用。國(guó)內(nèi)專家對(duì)河流黑臭問(wèn)題也進(jìn)行了一些比較深入的研究。如羅紀(jì)旦認(rèn)為河流水體的黑臭與存在的腐殖質(zhì)有關(guān)，硫化亞鐵是其中的主要致黑物質(zhì)。腐殖質(zhì)類不溶性有機(jī)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(jī)化合物。在不同厭氧微生物的參與下會(huì)發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生FeS等黑色沉積物、并且被水中的微小懸浮物質(zhì)吸附，部分沉積于水底的也會(huì)在水底厭氧反應(yīng)產(chǎn)生的氣泡的托浮作用下重新進(jìn)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(guò)程中攜帶污泥進(jìn)入水相，使水體發(fā)黑。

2.3水動(dòng)力學(xué)理論和熱力學(xué)理論的影響

黑臭水體普遍流通性不強(qiáng)，對(duì)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(zhì)。正所謂“流水不腐”，流動(dòng)性是水體自凈作用的動(dòng)力所在。水體的流動(dòng)性一旦減弱，往往預(yù)示著該水體生態(tài)功能的衰退；水體的大氣復(fù)氧能力減弱，水體水力停時(shí)間越長(zhǎng)，污染物反應(yīng)時(shí)間越長(zhǎng)，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(yīng)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(jī)物的呼吸強(qiáng)度加強(qiáng)，即：水溫升高將加快水體中微生物分解有機(jī)物質(zhì)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(shù)

3.1河道曝氣技術(shù)

以人工的方式向水中投遞相關(guān)凈化物，該類物質(zhì)主要包括氧氣或者空氣，以此來(lái)提升水中相關(guān)微生物的活性，以此來(lái)提高水體與空氣進(jìn)行物質(zhì)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(fù)水體的本原狀態(tài)。該技術(shù)在實(shí)踐過(guò)程中已經(jīng)被廣泛運(yùn)用。

3.2曝氣復(fù)氧法

其主要原理在于通過(guò)氧化還原反應(yīng)來(lái)推動(dòng)黑臭物質(zhì)變質(zhì)。對(duì)于相關(guān)水體惡化河流，如果能夠采取專業(yè)的水體曝氣富氧技術(shù)來(lái)進(jìn)行治理，將會(huì)以最快的速度來(lái)推動(dòng)水體惡化河流回復(fù)到本原狀態(tài)。通過(guò)利用該技術(shù)來(lái)有效地消除黑臭物質(zhì)，從而降低水體生態(tài)系統(tǒng)的壓力。

3.3化學(xué)絮凝處理技術(shù)

化學(xué)絮凝處理技術(shù)是一種比較專業(yè)的污水處理技術(shù)，通過(guò)專門(mén)的化學(xué)物質(zhì)來(lái)去除水中污染物。該技術(shù)在近幾年的污水處理活動(dòng)中被廣泛運(yùn)用。但是，該技術(shù)的實(shí)際運(yùn)用過(guò)分的受環(huán)境影響，并且在運(yùn)用過(guò)程中要防止二次污染的發(fā)生。

3.4水質(zhì)凈化與生態(tài)修復(fù)技術(shù)

水體內(nèi)的水質(zhì)凈化和生態(tài)修復(fù)，主要包括以下幾方面。第一，針對(duì)生境條件差、水體生態(tài)修復(fù)難度大的黑臭水體，應(yīng)采用曝氣增氧、浮床、浮動(dòng)濕地、浮動(dòng)式凈水廠、微生物菌劑、生物載體等原位處理技術(shù)手段；對(duì)于有條件的地區(qū)，可采用生物塘、人工濕地等技術(shù)作為旁路處理系統(tǒng)。改善水質(zhì)、底質(zhì)，為水生生物修復(fù)創(chuàng)造條件。第二，在控制污染源的基礎(chǔ)上，進(jìn)行水生植物修復(fù)，篩選確定水生植被修復(fù)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(shù)，恢復(fù)水生植物群落，并優(yōu)化配置。水生植物修復(fù)過(guò)程中，要預(yù)防外來(lái)物種入侵、水生植物腐爛二次污染等問(wèn)題，必要時(shí)對(duì)生物安全性進(jìn)行評(píng)估，鼓勵(lì)大型水生植物資源化利用。第三，針對(duì)水生動(dòng)物修復(fù)，可采取種群恢復(fù)、種群控制、放流增殖等技術(shù)。首先選擇修復(fù)土著水生昆蟲(chóng)、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(yú)類；可適時(shí)進(jìn)行人工放流，調(diào)控水體水生動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)。對(duì)城市水體的生境進(jìn)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(qiáng)的生態(tài)駁岸或近自然的駁岸。針對(duì)緩沖帶的生態(tài)修復(fù)，對(duì)緩沖帶內(nèi)已占用的道路、建筑、基礎(chǔ)設(shè)施等要逐步拆遷并進(jìn)行生態(tài)修復(fù)；然后根據(jù)地形地貌、土地利用現(xiàn)狀、生態(tài)類型對(duì)緩沖帶進(jìn)行分區(qū)分段，綜合考慮水環(huán)境保護(hù)和景觀效果，因地制宜，構(gòu)建多自然型生態(tài)緩沖帶。

3.5人工濕地、凈化塘技術(shù)

在旱季，城市的水體一般都會(huì)出現(xiàn)水量減少的情況，同時(shí)，城市的工業(yè)化發(fā)展水平比較高，在這個(gè)季節(jié)，企業(yè)排入城市水體中的污水體積增加，因此這個(gè)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(yùn)用以人工濕地為代表的技術(shù)，并且要與專門(mén)的工程建設(shè)相結(jié)合。

4黑臭水體治理發(fā)展趨勢(shì)

4.1加強(qiáng)污染源控制技術(shù)

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(shè)來(lái)對(duì)點(diǎn)源污染進(jìn)行控制，但周邊農(nóng)田、綠化乃至空氣中的塵粒都會(huì)隨雨水進(jìn)入水體，對(duì)這些面源污染的控制目前還有待加強(qiáng)，未來(lái)需加強(qiáng)對(duì)面源污染的探測(cè)與控制。

4.2提高水體自凈能力

目前所有的治理技術(shù)都可在短期內(nèi)取得明顯效果，但長(zhǎng)久保持還需提高水體的自凈能力。水體流動(dòng)對(duì)水體自凈至關(guān)重要，良好的水動(dòng)力可以擴(kuò)散污染物，減輕污染物聚集。目前我國(guó)相當(dāng)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(shí)現(xiàn)了一時(shí)的修復(fù)，也極容易反彈，如何讓水動(dòng)起來(lái)，是今后黑臭水體治理的方向之一。

4.3探尋更好的技術(shù)組合

現(xiàn)有的治理技術(shù)各有其優(yōu)缺點(diǎn)和適用性，在實(shí)際運(yùn)用一種方法在治理中取得良好效果后容易被盲目擴(kuò)散，使技術(shù)與治理實(shí)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(fù)雜，各水體治理方法也應(yīng)有所區(qū)別。在今后的治理中應(yīng)進(jìn)一步分析黑臭水體的特點(diǎn)，綜合利用各技術(shù)，尋找更優(yōu)的組合，實(shí)現(xiàn)高效、經(jīng)濟(jì)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(jì)高效，能從根本上治理黑臭水體。但實(shí)際應(yīng)用中也發(fā)現(xiàn)，微生物存在生長(zhǎng)周期長(zhǎng)，適應(yīng)能力差，植物受天氣和季節(jié)性影響大，對(duì)水體水質(zhì)有較高要求等缺點(diǎn)，在實(shí)際治理中難以實(shí)現(xiàn)良好控制。因此對(duì)生物生態(tài)的方法的進(jìn)一步優(yōu)化，提高微生物、植物的適應(yīng)性，通過(guò)植物組合等降低對(duì)天氣和季節(jié)的要求，減少對(duì)環(huán)境的依賴是下一步的研究重點(diǎn)。

5結(jié)束語(yǔ)

城市水體黑臭化是多種因素綜合作用的結(jié)果，黑臭水體整治措施的制定需針對(duì)黑臭成因展開(kāi)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(zhì)。同時(shí)，如何長(zhǎng)效保持水體治理效果及保護(hù)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(jìn)一步的深入研究和探索。

參考文獻(xiàn)：

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

[2]宋陸陽(yáng).城市黑臭水體治理技術(shù)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(guó)水利水電第七工程局有限公司南方分公司）