管靜 蔣帥 於雙飛 李輝婷 蔣小烜

［1.常州市建筑科學(xué)研究院集團股份有限公司，江蘇常州 213000；2.青山綠水（江蘇）檢驗檢測有限公司，江蘇常州 213000］

1 引言

在過去幾十年的農(nóng)村經(jīng)濟快速發(fā)展過程中，粗放式的農(nóng)業(yè)發(fā)展方式造成農(nóng)村水生態(tài)環(huán)境的污染與破壞［1］。此外，農(nóng)村居民大多缺乏環(huán)境保護意識，將生產(chǎn)與生活污水直接排入自然水體中，造成自然水體的嚴重污染，久而久之就形成較多的農(nóng)村黑臭水體。黑臭水體是多種因素的互相作用而形成，單一技術(shù)往往難以達到理想的治理效果，一旦干預(yù)手段撤銷，水體容易再次返黑返臭。因此，探究長效的、智能化的、強化自修復(fù)式的治理方式，是當前農(nóng)村黑臭水體治理的重中之重。

2 黑臭水體成因

農(nóng)村黑臭水體的污染源主要有生活污水、農(nóng)廁排污、畜禽養(yǎng)殖、農(nóng)業(yè)種植、垃圾堆積、河底淤泥以及工業(yè)源等，黑臭水體的成因主要有外源污染等。

外源污染：大量外源有機污染物進入農(nóng)村水體后，在水中分解的過程中會快速消耗溶解氧（DO），當DO 濃度下降至厭氧程度時，有機物會被厭氧菌進一步分解為硫化氫（H2S）、甲烷（CH4）、氨（NH3）等難溶于水的致臭氣體，使水體產(chǎn)生臭味［2］，而這些氣體在釋放過程中會攜帶水體底泥自下而上翻騰進入水相，再加上在水體缺氧條件下，F(xiàn)e，Mn 被還原成FeS，MnS 等黑色物質(zhì)［3］，使水體顏色發(fā)黑。

內(nèi)源污染：當水體發(fā)生污染后，污染物通過沉降或顆粒物吸附作用在底泥中累積，這些污染物質(zhì)中的氮磷等成分是藻類生長的必需營養(yǎng)素，因此大量污染物的沉積會導(dǎo)致河道中藻類過量繁殖，甚至暴發(fā)水華［4］。這些藻類在生長過程中消耗水中的DO，造成水體厭氧環(huán)境，產(chǎn)生H2S，CH4，NH3等臭氣［5］；而藻類死亡后分解礦化形成耗氧有機物和氨氮（NH3-N），產(chǎn)生極其強烈的腥臭味道。

水體不流動和水溫升高的影響：農(nóng)村水體通常流動性很差，或者完全不流動，因此水體中DO 含量較低，整體水域或局部水層嚴重缺氧，甚至已經(jīng)喪失基本生態(tài)功能。這種不利的水質(zhì)和水動力條件非常適宜藍藻、綠藻快速繁殖，增加水華暴發(fā)風險，而藻類大量繁殖后又會引發(fā)水體水質(zhì)進一步惡化，陷入惡性循環(huán)。此外，水溫的升高將加快水體中的微生物和藻類殘體分解有機物及NH3-N 的速度［6］，加速DO 消耗，加劇水體黑臭問題。

3 黑臭水體常用修復(fù)技術(shù)及主要弊端

當前我國的黑臭水體治理工作中，常見的處理技術(shù)根據(jù)原理可分為物理方法、化學(xué)方法和生物方法［7］。物理方法包括增氧曝氣（如微納米曝氣、臭氧微納米曝氣、噴泉機等）、過濾吸附（如旁濾系統(tǒng)等）和直接換水；化學(xué)方法包括添加絮凝劑、氧化還原劑等；生物方法包括生態(tài)浮島、微生物修復(fù)等。根據(jù)處理階段分類，農(nóng)村黑臭水體的處理應(yīng)按照“控源截污、內(nèi)生治理、水質(zhì)凈化”的基本技術(shù)路線實施?？卦唇匚凼亲柚雇鈦砦廴驹催M入水體，如河道兩旁的村莊生活污水、工廠的生產(chǎn)污水，控源截污往往是治理黑臭水體的第一步也是最關(guān)鍵的一步，若不能保證外來污染源的截斷，則后續(xù)治理過程中會反復(fù)出現(xiàn)返黑返臭的現(xiàn)象。內(nèi)生治理和水質(zhì)凈化往往相輔相成、不可分割，該階段治理技術(shù)可分為治泥和治水。治泥主要是針對河道底泥的清淤疏浚和對底泥中有機物的清除［8-10］，屬于徹底清除內(nèi)源污染物的技術(shù)手段。治水主要是凈化水質(zhì)和提升水動力，其中，凈化水質(zhì)的技術(shù)手段主要有物理方法中的增氧曝氣、過濾吸附、投加藥劑、生態(tài)浮島和微生物修復(fù)等，而提升水動力的技術(shù)手段主要是通過推流器或水泵將流動性差的水由下游泵至上游，增強水流動性，從而增加其富氧能力。

盡管這些國內(nèi)外主流的技術(shù)手段在黑臭水體的治理中進行了有益的探索和實踐，發(fā)揮了關(guān)鍵作用，但黑臭水體的治理和生態(tài)修復(fù)是一項相對復(fù)雜的系統(tǒng)工程，單一的治理手段往往效果不佳，而且在全國范圍內(nèi)使用這些常規(guī)技術(shù)手段全面消除農(nóng)村黑臭水體，仍然面臨著一些困難和問題。

目前，很多城市及農(nóng)村河道尚未設(shè)置監(jiān)測斷面，且河道狹窄，工作面小，河道污染狀況尚未被掌握，常規(guī)手段的取樣檢測存在較大困難，又缺乏智慧化手段對難以采用常規(guī)檢測方式的河道進行全方位的污染源定位和水質(zhì)指標檢測［11］，因此存在各地之間黑臭水體河長、面積等不匹配的情形。

向水體和底泥中投加藥劑后，即時效果很好，后期底泥出現(xiàn)翻覆，會將其中的污染物再次釋放，裹挾懸浮物進入水體，使水體再次返黑返臭。當前市場上應(yīng)用于河道治理中的修復(fù)藥劑的質(zhì)量和效果參差不齊，很多修復(fù)藥劑投加到水體后，效果立竿見影，但是這種效果只是曇花一現(xiàn)，一旦人工干預(yù)手段撤銷，水體又會返黑返臭，因此需要不斷追加投放［12］；而且當藥劑滲透進入水體底泥后，不僅會引起底泥固化，藥劑的某些成分還會對水體中的生物生長產(chǎn)生不利影響，影響河道的生物多樣性，使河道失去自我調(diào)節(jié)能力；而且后期底泥翻覆會造成底泥中的污染物再次釋放，水體再次返黑返臭，難以達到長效治理的目的。

管理與監(jiān)控機制不健全，黑臭水體存在反彈的可能。黑臭水體治理作為水治理的重要內(nèi)容，“九龍治水水不治”的困局尚未打破，治水合力尚未形成。黑臭水體治理涉及多個行政管理部門，污染物排放監(jiān)督管理涉及環(huán)境保護部門，排污口設(shè)置以及河道管理涉及水利（水務(wù)）部門，污水管網(wǎng)等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)涉及住建部門，為黑臭水體的管理帶來一定難度。

4 黑臭水體修復(fù)技術(shù)發(fā)展趨勢

（1）將物聯(lián)網(wǎng)與水生態(tài)修復(fù)相結(jié)合，構(gòu)建智慧修復(fù)平臺。當前我國農(nóng)村黑臭水體的治理大多采用長效維護的形式，既耗時耗力又難以達到理想效果，如果引入智慧平臺，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過定時監(jiān)測獲取治理項目中的農(nóng)村河道各段污染物信息，就可以精準掌握該項目農(nóng)村河道水質(zhì)狀況［13］。在監(jiān)測到重點污染河道區(qū)域某項或幾項污染物超標時，監(jiān)測模塊能夠快速響應(yīng)，將監(jiān)測結(jié)果通過電信信號以數(shù)據(jù)形式傳輸?shù)斤@示終端，輔助河道管理人員（例如河長）對區(qū)域內(nèi)污染水體的成因進行有效分析，摸清污染來源，為制定農(nóng)村黑臭水體污染治理與水質(zhì)提升方案提供重要支撐。在智慧監(jiān)測的精確結(jié)果指導(dǎo)下，管理人員可以更加有針對性地制定治理方案，在保證修復(fù)效果的同時防止修復(fù)過度帶來的二次污染。

（2）將化感物質(zhì)與傳統(tǒng)生態(tài)浮島相結(jié)合，調(diào)控水體中藻類的生長情況。生態(tài)浮島作為常用技術(shù)手段，既可以通過植物生長周期來凈化水質(zhì)，又具有一定的觀賞性。如果在傳統(tǒng)生態(tài)浮島的基礎(chǔ)上，將能夠分泌化感物質(zhì)的水生植物種植到生態(tài)浮島中，就可以利用其分泌的化感物質(zhì)平衡藻類生長速率［14-15］。適量的藻類在水體中起到凈化水質(zhì)的作用，但是藻類過多則會引起水華。若采用分泌化感物質(zhì)的水生植物，就可以在藻類生長旺盛時，對藻類生長起到抑制作用；在藻類比較缺乏時，又可以促進藻類加速生長到理想的狀態(tài)，從而強化水體的生態(tài)自修復(fù)功能，提高其抗沖擊能力。

（3）智慧投加生物菌劑，節(jié)省人力物力。當前生物菌劑投加方式大多為人工按次手動添加，若發(fā)生水質(zhì)突變，運維人員不能及時發(fā)現(xiàn)會延誤最佳治理時期，導(dǎo)致水質(zhì)迅速惡化。若將智慧監(jiān)測與生物菌劑投加相結(jié)合，通過智慧監(jiān)測模塊將水質(zhì)數(shù)據(jù)反饋給投加模塊，根據(jù)水質(zhì)情況來自動控制生物菌劑的投加，可在一定程度上節(jié)省人力物力，提高時效性。

5 結(jié)語

針對黑臭水體的生態(tài)修復(fù)工作來說，防治結(jié)合、智慧疊加模式是未來的發(fā)展方向。通過防治技術(shù)改革升級，逐漸達到生態(tài)化治理的效果。目前我國農(nóng)村黑臭水體的生態(tài)化防治工作已見成效，但受限于較長的微生物生長周期和較差的環(huán)境適應(yīng)性，再附加天氣和季節(jié)等因素的干擾，黑臭程度的控制難度較大。因此，嘗試改進和升級智慧化、多元化、綠色生態(tài)化的防治結(jié)合手段，以建立農(nóng)村黑臭水體的長效治理機制，在未來還有很長的一段路要走。此外，不同污染水體的環(huán)境特征差異性較大，而各種治理技術(shù)都有各自適宜的應(yīng)用場景，應(yīng)將這些治理技術(shù)以模塊化形式有機結(jié)合，以彌補單一技術(shù)手段在應(yīng)用過程中的局限，發(fā)揮系統(tǒng)的最佳利用價值。