黑臭水体产生的原因及治理技术

2018-02-05张倩郝坤

智能城市 2018年17期

张倩郝坤

1.邯郸市规划设计院，河北邯郸 056002；2.北京水星环境有限公司，北京 100000

城市水体黑臭问题主要由水体中藻类和细菌的新陈代谢以及人类向水体中过度排放污染物引起的[1]。目前，国内外的学者和工程师对城市水体黑臭化产生的原因和内在机理进行了大量的研究，海口、北京、贵阳等一些国内城市针对黑臭水体实施大量工程，但是依然存在较多的瓶颈和不足。基于前人在黑臭水体治理领域的研究基础，本文对城市水体黑臭化产生的原因及国内外现有治理技术进行了论述，为邯郸市的黑臭水体治理指出了工作方向。

1 城市黑臭水体形成原因

1.1 城市黑臭水体污染源

外来有机污染物的输入（外源输入）。COD、氮、磷等有机污染物入河是城市水体黑臭化的主要原因之一。随着生活污水等污水的直排入河，大量有机污染物、有机还原氮、磷等外源污染物大量消耗水中的耗溶解氧，导致水体溶解氧浓度降低，最终转化成缺氧或厌氧状态。厌氧微生物大量繁殖产生甲烷、硫化氢、氨气等恶臭气体，逸出水面造成水体黑臭[2]。

（1）污水直排入河。新建城区均采用雨污分流制，老旧城区存在部分雨污合流制。截流后尚有部分污水直排入河，加之初期雨水入河成为了河水污染的主要外源之一。新建区采用雨污分流体制，但由于建设尚不完善，管网系统尚未形成，排水暂无出路等原因，在雨水、污水管道之间私接、乱接现象严重，生活、餐饮、工厂等产生的污水直排入河，水体污染十分严重。

（2）面源污染。在河道流域范围内未发展畜禽养殖业、水产养殖业、农业和矿石开采业的区域，初期雨水冲刷造成的径流污染为主要的面源污染。

（3）合流管道淤积严重，加剧雨天污染。合流管道管径相对旱流污水较大，旱流污水管道流行时间长，流速低，容易造成管道淤积。雨天当冲刷流速达到一定临界值，雨水将会同淤泥一并排入河道，加剧雨天溢流污染的程度。同时这种淤泥污染还会造成初雨效应的延后，形成雨水污染的中期甚至后期效应。

1.2 水体底泥再悬浮及污染物的释放（内源释放）

底泥再悬浮是导致水体黑臭的重要因素之一。水体的自然流动、人类活动等因素的外来扰动使得沉积于水体的底泥再次悬浮，经过一系列物理、化学、微生物的复杂作用，底泥中的污染物形态发生转化、溶解后向水体中释放，造成水体二次污染。另外，大量底泥为微生物的的生长繁殖提供良好的生存基质和空间，放线菌等微生物通过代谢作用致使底泥发生甲烷化、反硝化等一系列反应，气体上浮带动底泥上浮，引起水体黑臭[3]。

1.3 水体不流动和水温升高的影响

水流速度缓慢、水循环不畅是引起城市水体黑臭的另一个重要原因。平原城市由于地势平缓、河流纵向坡度很小，加之水量不足，水体流动非常缓慢，淤泥沉积，使得河床逐渐抬高；此外，考虑城市景观因素，河流流经城市段多设置道闸坝蓄水，水流经过闸坝时水体流态发生改变、发生涌水，水流不畅，严重者形成死水，导致水体水质恶化；此外，河岸的硬质护砌，阻断了水体的自然循环，污染物积累，上述因素的综合作用结果使得水体自净能力显著减弱，水体恶化敏感性增强，水体出现黑臭。

热电厂、钢铁厂等排出的冷却水、污水处理厂排放的尾水等水温较高，排入城市水体会导致水体局部温度升高，水体溶解氧含量降低，微生物加快分解有机物及氨氮速度，加速溶解氧消耗，加剧了水体黑臭的发生。

1.4 渠岸硬质化，水生生态环境恶劣

城市水体为城市重要的雨水和防洪排涝通道，承担着汛期城市安全排水的重要任务。硬质护岸抗冲刷能力强，利于城市的行洪排涝，但是在一定程度上破坏了城市河道生态环境。硬质护岸多采用混凝土、浆砌块石等材料，其阻渗功能隔绝了水体和外界的换联系，不利于水体自净能力的发挥和生态系统的恢复。

2 城市黑臭水体整治技术

参照《城市黑臭水体整治工作指南》相关要求，城市黑臭水体治理的基本技术路线为“控源截污、内源治理；活水循环、清水补给；水质净化、生态修复”。

2.1 控源截污（截断外源）

“黑臭在水里，根源在岸上，关键在排口，核心在管网”。做好黑臭河道治理首要是控源截污，控源截污包括截污纳管和面源控制2部分内容。

2.1.1 截污纳管

截污纳管采用截流或雨污分流方式从污染源头将污水、初期雨水截流，使其纳入污水处理系统，杜绝了其直排入城市水体的可能，多用于沿岸合流系统、雨水排放口等永久性工程治理。截污纳管实施后，效果立竿见影，是最直接有效的工程措施，也是采取清淤、生物处理等技术措施的重要前提。

2.1.2 面源控制

面源污染主要为初期雨水和地表固体废弃物，包括沿河居民倾倒生活垃圾产生的污染。面源控制可结合海绵城市的建设，采用低影响开发技术、初期雨水净化技术以及生态护岸等。

2.2 内源控制

内源控制技术就是采用一系列工程措施清除水体中的淤泥、垃圾等污染物，从水体内部消除污染源。对于内源性污染，主要的控制措施是河道清淤，减少水体内在污染源，治理效果也是非常显著的。清淤工程结束后可以实施底质改良净化利用投加水体净化剂，降解底泥中有机质等污染物，避免内源污染物质向水体中释放。

2.3 活水循环、清水补给

活水循环可通过提高水体的流动性达到缓流水体的黑臭治理与水质保持的目的。采用设置提升泵站、水系合理连通等方式，推动滞留水体的流动。清水补给的机理为注入清洁水对污染物的稀释及进一步的分解。快速的水流速度能加快水气交换速度，为水中提供大量的氧气，从而有效防止水体污染。

2.4 生态修复

2.4.1 生态净化

（1）微生物强化技术。黑臭水体的微生物强化技术是通过微生物的降解作用来实现的。在实际应用中，主要通过投加微生物菌剂、酶制剂种或者直接向黑臭河道投加微生物促生剂，促进“土著”微生物的生长等方法来加快微生物降解水体污染物的速度。

（2）生物膜技术。生物膜技术是一种“附着生长型”污水处理方法。生物膜上附着生长着大量微生物，与污水接触过程中，微生物通过截留、吸附、降解等多种手段消除水体污染物，提升黑臭水体水质。生物膜法的本质是采用人为干预手段强化天然河流中生物净化过程。近年来，生物膜技术日益得到设计人员的重视，砾石接触氧化法、排水沟（渠）的接触氧化法等在设计中应用较多。

（3）水生植物净化技术。水生植物是水体自净性能发挥的重要组成部分，植物通过代谢作用使进入环境中的污染物质无害化。在黑臭水体治理工程中，所选择植物往往需要通过小试甚至中试来确定其处理效果后方可大范围实施，选用的首层植物需有很强的繁殖能力和抗逆能力、且易栽培管理、可资源化利用、具有观赏性等特点。常用的植物净化技术有人工湿地、氧化塘、生态浮床、人工浮岛等。

2.4.2 人工增氧

水体缺氧是水体黑臭的根本原因。人工增氧使得水体中溶解氧增多，微生物代谢能力增强，对水体黑臭的消除具有显著的效果。但是，曝气增氧需消耗大量的能力，噪音大；此外，在低水位或者通航的航道采用曝气增氧还会造成底泥悬浮，恶化水质。