初期雨水对黑臭水体的形成影响及其处理
2019-03-18王水云李绪忠肖伟龙
王水云 李绪忠 肖伟龙
长沙有色冶金设计研究院有限公司 湖南 长沙 410019
随着城镇化率提高，雨污水产量显著加大，大量未处理的雨污水排入水体，导致了黑臭水体的产生。目前，黑臭水体的治理取得了阶段性的成果，但是各地对《城市黑臭水体整治工作指南》提出的技术路线难以综合实施，针对不同水体分析治理的对策千篇一律，黑臭水体治理工作治标不治本，“治理-污染-治理”现象仍然存在。其主要原因是不同区域城市黑臭水体治理工作存在较大的技术难题和管理难题，并且忽略了导致水体黑臭的源头治理工作，特别是外源污染对黑臭水体形成的影响。
1 黑臭水体的现状和成因
1.1 黑臭水体的现状
城市江河湖泊水体的健康不仅影响居民休闲生活和城市的景观生态，还在改善城市小气候、贮水调洪和海绵城市的建设中也起到重要作用。几十年来，公众环境保护意识淡薄、水域大面积污染、水体黑臭现象层出不穷，严重破坏了城市美好形象。根据生态环境部公布信息：截至2018年底，我国城市黑臭水体数量总认定数2100个，治理完成83%；城市黑臭水体公里数8021公里，治理完成76%，其中，每公里黑臭水体的治理投资费用高达504万元。但调查发现，黑臭水体治理存在整治工作系统性差，上下游水体协调性差，整治工程内源治理不到位， 缺乏生态修复工程措施，集中于截污工程的工作未到达预期效果等问题。
这与《水污染防治行动计划》的目标还存在一定的差距，且“先污染后治理”或者是“边污染边治理”的历史路线应该改正，预防黑臭水体的形成、维护城市水体的健康比治理更为重要。
1.2 黑臭水体的成因
目前，黑臭水体的形成机理获得了广泛研究，但是结果不太全面，对黑臭水体的评价指标也尚未统一。客观上来说，水体黑臭的现象在水里，但是根源却在岸上，因具体的区域环境条件而各有不同，大致分为以下三个方面的原因：
1.2.1 外源污染的进入
外源污染包括点源污染和面源污染，是导致水体黑臭的首要成因，带有长期性破坏的基本特点。初期雨水直排、排污口直排污废水、雨季管道溢流、农业污染等使得水体富集了许多超过其环境容量、造成水体黑臭的有机污染物、重金属等。在水体中的微生物分解有机物，消耗大量氧气，水体耗氧量大于水体复氧，导致水体长时间处于缺氧状态，致使厌氧细菌大量繁殖，降解有机物质，产生氨（NH3）、硫化氢（H2S）等臭气，且研究发现发现黑臭水体中生成的硫醚类化合物、乔司脒和2-二甲基异莰醇等也是致使水体发臭的物质。
1.2.2 内源污染的释放
底泥包括有机底泥和无机底泥，黑臭底泥上浮是水体黑臭的重要成因。进入水体的部分污染物没有被微生物降解，而是通过沉积、迁移、转化作用进入水体底泥，在冲刷或者人为影响下，吸附在底泥颗粒上的有机物和无机盐释放至水体表面，使水体发黑。
1.2.3 水体环境因素
水体环境因素主要包括水体温度、pH、微生物种类及其生态环境、气候、季节、水动力条件等。吕佳佳分析温度、水深对黑臭水形成的影响发现，当水体温度大于25℃，水深大于0.9米时，黑臭水体容易形成。而且，目前认为与水体黑臭有关的好氧放线菌在25℃时繁殖速率达到顶峰，水体黑臭程度最大，因此，在黑臭水体的治理过程中，控制水环境因素也是必要的一步。
1.3 黑臭水体的处理
黑臭水体的处理方法大致分为物理法、化学法以及生物法。物理法和化学法在一些处理实例中效果良好，对于某些只采用生物法处理效果不达标的污水水体有较好作用。但是，从长远来看，黑臭水体的治理工作是防止黑臭水体的形成。事实上，住建部颁布的《城市黑臭水体整治工作指南》提出了外源减排是黑臭水体治理的基础，主要是解决城市污水管网设施落后、点源污染和面源污染控制处理不妥善，大量污染物进入水体破坏其水系统环境给水体造成的危害。因此，完善城市截污系统，将雨污水截流纳入城市污水处理厂或者其它处理设施，或者通过改善城市整体环境、收集城市初期雨水，以控制面源污染的方式从源头上削减进入水体的污染物。
2 初期雨水对形成黑臭水体的影响
初期雨水是指降雨初期的雨水溶解了空气中酸性气体、工厂废气、汽车尾气等污染性气体，降落后冲刷屋面、城市道路等，使晴天时沉积在屋面道路表面上的污染物和冲刷而出的自身材料混合到雨水中，形成有机物、重金属、氮、磷浓度高于城市生活污水的雨水。许静监测了西安建筑科技大学环工楼春季降雨的屋面初期雨水，测得CODMn、NH3-N的最高值分别为30mg/L、10mg/L，浓度是地表水V类标准的数倍。对深圳大工业区初期雨水水质污染特征研究发现，在工业区居住区，初期雨水的COD、TN、NH3-N、TP浓度最高分别达1467mg/L、29.43 mg/L、19.64 mg/L、3.16mg/L，工业区其它区域的相应污染物浓度也高于城市生活污水和周围环境水体中的相应值。杜玉来对合肥市经开区初期雨水水质分析发现，CODCr、TN、NH3-N和TP的降雨径流事件平均浓度分别是地表水Ⅴ类标准的2.00～6.44倍，2.98～8.25倍，1.47～5.15倍，2.13～3.18倍。使用综合化学指标法表征黑臭水体时，程江等对平原河网地区水体黑臭预测评价也是采用了CODMn、BOD5、NH3-N、TP和DO的关键指标。实际上，不同的城市，城市不同功能分区、不同的下垫面之间的初期雨水污染物浓度会存在一定的差异，但是测得的污染物浓度仍然与《地表水环境质量标准》存在差距，未经收集处理排放至城市水体，会影响水体黑臭现象的产生。
3 结语
总之，黑臭水体的治理工作如火如荼，针对降雨造成的面源污染对水体造成的危害和雨水的资源化利用也越来越受重视。因此，不同地区应根据当地情况建立长期有效的监测机制，分析初期雨水的污染物成分和水量，确定合理的初期弃流量，设置适宜的收集处理装置，以减轻城市面源污染对城市水体的影响，减少黑臭水体的产生，加强雨水资源回收利用。
