王 瑤

(沈陽建筑大學(xué) 市政與環(huán)境工程學(xué)院，遼寧 沈陽 110168)

黑臭水體是水體受到有機(jī)物污染的一種極端情況，其根本是大量未經(jīng)充分處理的城市生活污水和工業(yè)廢水肆意排放導(dǎo)致。在缺氧或者厭氧的情況下，水體中的有機(jī)污染物會發(fā)生一系列物理化學(xué)反應(yīng)，水體缺氧時(shí)含鐵、含硫化合物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生使水體發(fā)黑的FeS、MnS等物質(zhì)，在有機(jī)物厭氧降解時(shí)產(chǎn)生NH3、H2S等氣體，使水體發(fā)臭。

隨著城市化進(jìn)程的不斷深入，城市水體污染現(xiàn)象和黑臭水體問題不僅關(guān)系到城市美觀，更關(guān)系到人們的生活質(zhì)量與健康問題，還會影響其他生物的生存。城市黑臭水體治理刻不容緩，但目前仍存在著治理技術(shù)不成熟、治理體制不完善的問題。應(yīng)該建立完善的治理機(jī)制，透明化監(jiān)控指標(biāo)，發(fā)展治理技術(shù)，控制污染源頭，防止二次污染，同時(shí)結(jié)合各地不同的水質(zhì)特點(diǎn)，組合多種工藝技術(shù)，有針對性地治理黑臭水體。

1 成因與危害

生態(tài)環(huán)境部對多個(gè)城市的督察發(fā)現(xiàn)，針對黑臭水體治理仍然存在控源截污不徹底、沿河傾倒垃圾和底泥污染未能有效解決的問題。制定科學(xué)的技術(shù)路線方法和長期有效的管理體系作為保障十分必要，以防止水體黑臭的情況復(fù)發(fā)。

1.1 形成的原因

1.1.1 外源污染物排放

出現(xiàn)黑臭水體的主要原因是外源污染物排放，有機(jī)污染物以及氮、磷等排至水體后，氧化分解耗氧速率大于復(fù)氧速率，水體處于缺氧甚至厭氧狀態(tài)。此時(shí)厭氧微生物大量繁殖，使有機(jī)物的分解腐敗發(fā)酵進(jìn)程加快，產(chǎn)生氨氣、甲烷等具有惡臭氣味的氣體，逸出水面后造成水體黑臭現(xiàn)象出現(xiàn)［1］。

1.1.2 內(nèi)源污染物的影響

底泥是城市水體中的主要內(nèi)源污染物，大量污染物沉積在底泥中。底泥受到擾動會再次懸浮于水中，污染物重新被釋放出來。段余杰［2］等研究表明，黑臭水體中的懸浮顆粒和氨氮濃度很高，水中溶解氧下降，這意味著底泥懸浮不利于水質(zhì)改善。水體沖刷、人為影響都會使沉積底泥再次懸浮，附著于底泥的污染物經(jīng)過一系列反應(yīng)再次進(jìn)入水體，造成二次污染。放線菌和藍(lán)藻的代謝作用，使底泥出現(xiàn)甲烷化和反硝化，此時(shí)微生物在底泥上繁殖迅速，最終導(dǎo)致水體黑臭發(fā)生［3］。

1.1.3 水動力學(xué)條件不足

由于地理?xiàng)l件的限制，河道水量小，補(bǔ)給能力不足，河道流速緩慢，都會成為引起水動力學(xué)條件不足的原因，進(jìn)而出現(xiàn)污泥淤積、污水滯留、水體復(fù)氧速率相應(yīng)衰減等情況，此時(shí)河道幾乎沒有能力凈化污染物，水體產(chǎn)生黑臭現(xiàn)象［4］。水循環(huán)主要從兩方面對水污染過程產(chǎn)生影響:一方面，河流特征隨著人類活動而改變，從而影響流域的水環(huán)境狀況，原水調(diào)控不當(dāng)和人工取水量的需求使水循環(huán)通量減少，流域水量不足，水體黑臭現(xiàn)象更易發(fā)生。另一方面，污染物質(zhì)隨水循環(huán)過程遷移并與環(huán)境中其他物質(zhì)以及自身發(fā)生作用，在水動力學(xué)條件不足的情況下，對水環(huán)境不僅造成二次污染，還進(jìn)一步造成水質(zhì)惡劣［5］。

1.2 危害

一方面，黑臭水體對生態(tài)和空氣造成污染，引起感官不悅，其他生物的生存結(jié)構(gòu)也會受到嚴(yán)重威脅。另一方面，黑臭水體散發(fā)惡臭氣味，會對呼吸系統(tǒng)造成損害，產(chǎn)生硫化氫等有揮發(fā)性的有毒氣體。只有高度重視黑臭水體問題并達(dá)成足夠認(rèn)識，健全相關(guān)的環(huán)保法規(guī)和決策，才能有效落實(shí)黑臭水體治理，保障城市市容環(huán)境，提升與改善生態(tài)環(huán)境。

2 治理方法與新技術(shù)

2.1 治理方法

2.1.1 外部污染源攔截

外部污染源攔截也就是控源截污，從源頭上對污染物質(zhì)進(jìn)行控制，是現(xiàn)階段效果最好的治理技術(shù)。污染源中的點(diǎn)源和面源，是根據(jù)污染物質(zhì)的進(jìn)入方式所劃分。點(diǎn)源污染一般根據(jù)污染物種類進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)處理，達(dá)標(biāo)以后進(jìn)入污水處理廠再排入水體;面源包括初期雨水和農(nóng)田的徑流，常將海綿城市的建設(shè)與其相結(jié)合［6］。此外，向黑臭水體中投入化學(xué)試劑的方法并不可取，短時(shí)間內(nèi)看似效果顯著，但實(shí)際上污染物并沒有得到有效去除，只是將污染物在底泥中沉積下來，一定條件下還會釋放出來造成二次污染［7］。

2.1.2 內(nèi)部污染控制

通過打撈和凈化的途徑實(shí)施內(nèi)源污染控制，清除水體垃圾、淤泥，將內(nèi)部污染控制與外部污染源控制相結(jié)合，做到及時(shí)清淤，實(shí)現(xiàn)水質(zhì)改善，解決水體黑臭問題。根據(jù)對環(huán)境影響不同，清淤方式分為環(huán)保清淤和工程清淤，其中環(huán)保清淤對水體的影響相對較小，工程清淤易導(dǎo)致剩余底泥浮動，再次對水體造成污染。相關(guān)研究表明，底泥微生物活性在清淤后都會受到一定程度的影響，有的需要一年才能恢復(fù)。此外，淤泥的處理處置問題也有待進(jìn)一步解決［8］。

2.1.3 水質(zhì)凈化

去除水體大量溶解性污染物，降低各種物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)條件是水質(zhì)凈化的目的。針對不同狀況的水體修復(fù)，凈化手段可分為物理凈化、化學(xué)凈化和生物凈化。

物理凈化是通過設(shè)備曝氣的方法增加水中溶解氧，設(shè)備曝氣相比直接向水中曝氣，水體修復(fù)效率更高。物理方法處理效率高，無二次污染風(fēng)險(xiǎn)，但存在高能耗、噪聲大的缺點(diǎn)，不能從根本上解決水質(zhì)黑臭的問題?；瘜W(xué)凈化通過投加化學(xué)試劑，使污染物絮凝沉淀，進(jìn)而改善受污染水體。

化學(xué)凈化手段雖然對水體污染治理迅速，效果顯著，但處理成本很高，存在二次污染的問題，也不能在根本上治理污染，更多地應(yīng)用在治理黑臭水體問題嚴(yán)重的地方。

生物凈化引入了活性微生物和水生植物，利用其進(jìn)行代謝，適用于水流較緩、黑臭程度較輕的湖泊水體。生物凈化能從根本上改善水質(zhì)，增強(qiáng)景觀綠化效果，成本低但治理周期長，同時(shí)治理效果極易受到氣候、地理?xiàng)l件等因素影響［8］。

2.1.4 活水循環(huán)

活水循環(huán)是將潔凈水源引入水體，將污染物稀釋擴(kuò)散，從而改善水質(zhì)。河水自凈能力與水力強(qiáng)度有很大關(guān)系，伴隨著水體水流速度的升高復(fù)氧速度也升高，溶解氧濃度增加，水體水質(zhì)得到改善［9］。在不具備良好水力條件時(shí)，考慮用人工增水方法，通過引入潔凈水至黑臭水體，使水體的水力條件得到緩解與改善。在大多數(shù)情況下，潔凈水采用地表水和再生水，這種活水循環(huán)的方法曾應(yīng)用于太湖的治理中［10］，但是活水循環(huán)成本很高，并不適用于持續(xù)的治理。

2.2 黑臭水體治理新技術(shù)

治理黑臭水體的方法有物理法、化學(xué)法和生物法等，物理方法包括引水沖污、清淤和曝氣等;而化學(xué)法在治理黑臭河水體中常作為應(yīng)急手段采用;生物法包括微生物法、植物法和生物膜法，作為解決環(huán)境污染問題的友好方法，近幾年來也一直被廣泛應(yīng)用［11-12］。

2.2.1 MBR膜法

MBR膜法將活性污泥法和膜分離技術(shù)相結(jié)合，廣泛應(yīng)用在工業(yè)廢水和生活污水處理中，具有出水水質(zhì)好、占地面積小的優(yōu)點(diǎn)，而在治理黑臭水體中應(yīng)用較少，因?yàn)槿菀自斐赡の廴荆疫\(yùn)作成本和能耗較高［13］。張璇［14］等應(yīng)用快濾-MBR凈化工藝處理黑臭水體，處理出水可達(dá)V類標(biāo)準(zhǔn)。王雄［15］等發(fā)明了一種處理黑臭水體的新裝置，將隔油沉砂池與除磷濾池結(jié)合，用MABR工藝取代MBR工藝，形成模塊化裝置，對黑臭水體有良好的處理效果。MBR膜法技術(shù)的應(yīng)用將逐漸成熟，在黑臭水體治理方面有廣泛的發(fā)展前景。

2.2.2 高級氧化技術(shù)

高級氧化技術(shù)主要應(yīng)用在工業(yè)廢水處理，隨著高級氧化技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新，也開始應(yīng)用于治理黑臭水體研究中。代晉國等［16］發(fā)明了一種由混凝池、氣浮池、曝氣生物濾池等組成的，能夠有效凈化黑臭水體的裝置，其成本低、裝置簡單易操作，并且能夠在應(yīng)用的過程中改善河道水流的動力學(xué)表現(xiàn)。蔣建江［17］等發(fā)明了一種將電化學(xué)與生物生態(tài)相結(jié)合的、治理黑臭水體的方法，通過增加水體生物多樣性，達(dá)到快速治理、提高水體自凈能力的效果。高級氧化技術(shù)雖然對有機(jī)物的去除效果明顯，但處理難度高、技術(shù)能耗大。

2.2.3 阿科蔓生態(tài)基技術(shù)

阿科蔓生態(tài)基廣泛應(yīng)用于受污染的河道、水庫和湖泊等方面的治理，是一種高科技材料。孫海波［18］等通過應(yīng)用阿科蔓生態(tài)基，與MBBR、高效曝氣增氧和水生植物吸收凈化等工藝相結(jié)合，有效降低了受污染水體中氨氮和總磷的含量，提高了水體的透明度。梁益聰［19］將阿科蔓生態(tài)基和纖維生態(tài)草應(yīng)用于黑臭水體治理，兩者皆對黑臭水體有著良好的去除效果。阿科蔓生態(tài)基是環(huán)境友好型材料，無污染且成本低，有著很大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

2.2.4 礦化還原技術(shù)

礦化還原治理技術(shù)在低維納米材料作用下，使水體中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化成為CO2。納米材料生成原子態(tài)的氫和氧，還原酸根離子和金屬離子，消除單細(xì)胞藻類、綠藻和水體惡臭。礦化還原技術(shù)在工程實(shí)踐中逐步得到廣泛應(yīng)用，例如景觀水體、湖泊水體和電鍍廢水中，也開始應(yīng)用于黑臭水體治理中［20］。該技術(shù)能有效去除污染物質(zhì)，優(yōu)勢在于不占用土地，不產(chǎn)生二級污染，也不影響水生植物的自然生長，對于治理黑臭水體有較大的應(yīng)用意義。

3 存在的問題

3.1 治理機(jī)制不規(guī)范

目前缺乏黑臭水體的相關(guān)治理機(jī)制，現(xiàn)階段很多城市河道并未設(shè)置監(jiān)控平臺，在某種程度上黑臭水體還有很大的治理空間。在黑臭水體治理方面還未形成一套完善的治理體系和治理標(biāo)準(zhǔn)，這給各個(gè)地方治理的評估和界定造成很大困難。另一方面，對于黑臭水體的治理尚存在錯誤認(rèn)識，認(rèn)為在排污控制區(qū)的水體出現(xiàn)黑臭是正?，F(xiàn)象。

3.2 治理技術(shù)單一

現(xiàn)階段，很多城市在治理黑臭水體時(shí)治理手段單一，過分依賴于截留污水、清淤和筑壩的方法。例如采用在河渠上加蓋的方法來排放污水暗渠，雖然臭味在短期內(nèi)能夠被抑制，但并未從根本上消除黑臭水體，反而會使水質(zhì)變差，破壞生態(tài)環(huán)境。由于黑臭水體的類型不同，想要有效治理，減少二次污染，還需有關(guān)部門針對不同類型進(jìn)行治理，給予系統(tǒng)、規(guī)范的設(shè)計(jì)和引導(dǎo)［21］。

3.3 協(xié)調(diào)機(jī)制不完善

黑臭水體治理刻不容緩，需各有關(guān)部門積極配合，但存在協(xié)調(diào)機(jī)制并不完善的問題。由于黑臭水體治理問題所涉及的部門很多，包括環(huán)保、河道和水利、景觀和規(guī)劃等。但各部門之間缺乏有效的信息交流共享，難以協(xié)同治水。

4 結(jié)語

治理黑臭水體不能依靠單一的處理手段，應(yīng)該采取綜合的治理措施，通過加強(qiáng)污染源控制、提高水體自凈能力、組合技術(shù)方法、改良生物生態(tài)方法，實(shí)現(xiàn)對黑臭水體更為有效的治理。近年來，黑臭水體問題受到關(guān)注與重視，除了治理技術(shù)方面的支持，相關(guān)法律法規(guī)的制約也相當(dāng)重要，應(yīng)根據(jù)不同地區(qū)制定有針對性的治理方案，實(shí)現(xiàn)對水環(huán)境的改善與凈化。