深圳市光明区黑臭水体治理技术及措施分析

吴建宇（浙江江南工程管理股份有限公司，浙江 杭州 310013）

0 引 言

伴随着过去 40 余年的经济快速发展，广东省深圳市已出现大面积的黑臭水体现象。这破坏了人民的生活居住和生态环境，与坚持青山绿水就是金山银山的生态发展理念格格不入。2019 年 8 月，《中共中央 国务院关于支持深圳建设中国特色社会主义先行示范区的意见》发布。站在新起点上，深圳市朝着世界级城市行列前行，而光明区在将深圳市建设成中国特色社会主义先行示范区中有着举足轻重的地位，支持光明区生态文明建设也刻不容缓。

深圳市光明区黑臭水体治理对象涉及多条河流，如茅洲河、新陂头河、木墩河、玉田河、楼村水、公明排洪渠、罗仔坑水等，又有星罗棋布、河网相连的河涌。黑臭水体治理工程包括正本清源、面源污染治理、干支管网完善、初雨调蓄、小微水体治理、暗涵小河汊治理及生态补水。其治理范围广，规模大，任务重。

随着光明区的规模日益膨胀，城市的工业废水和居民生活污水的排放量不断增加，但区域的控源截污基础设施显现不足，导致了大量污染物涌入河流，水体中的 COD（化学需氧量）、BOD（生物需氧量）、氮、磷污染物浓度超标，河流水体出现黑臭现象。2015 年国务院颁布的《水污染防治行动计划》对黑臭水体问题提出明确要求，到 2020 年我国地级以上城市建成区黑臭水体控制在 10%以内；到 2030 年城市黑臭水体总体得到消除[1]。

目前，国内外对城市黑臭水体产生的机理作了大量研究，得出黑臭的成因是多方面的，涉及的因素较多，包括有机污染物、溶解氧（DO）[2]、氮磷污染[3]、底泥及底质再悬浮[4]、微生物代谢以及热污染[5]等。

1 黑臭水体形成机理

水体黑臭现象的产生是一个复杂的物理、化学和生物过程，涉及的因素较多，但主要包括以下三个方面：（1）工业废水和生活污水的排放，带来大量的有机质，这些有机质在氧化过程中消耗了水体中的氧气，而水体缺氧导致厌氧生物迅速分解有机质，使水体发臭；（2）水体缺乏溶解氧（DO）导致水中的 Fe（铁）、Mn（锰）等金属元素被还原并与水中的硫元素反应形成大量悬浮粒物，使水体发黑；（3）由河道堵塞、河流动力学条件不良等引起的流水不畅也是引发水体黑臭的又一关键因素。

1.1 致黑机理

水体中需养生物的生命活动以及大量还原物质的氧化消耗了水体中的溶解氧（DO），导致其含量降低。在水体底部（下覆水和底泥）缺氧层中，SO42-作为电子受体，被硫酸盐还原细菌还原成 S2-[6]。同时 Fe、Mn 等金属离子亦被其他微生物还原成 Fe2+、Mn2+等还原态离子[7]，底部的S2-与 Fe2+、Mn2+等金属离子结合生成金属硫化物带负电胶体，这些胶体吸附悬浮颗粒，随着水体扰动被释放并悬浮于上覆水体，致使水体发黑[8-9]。

1.2 致臭机理

水体中的致臭物质主要有几下几种。（1）硫化氢、氨：水体中在缺乏溶解氧（DO）的条件下，大量有机物在厌氧细菌的作用下被分解成硫化氢、氨类等发臭物质[10]。（2）硫醚类物质：腐殖酸、富里酸的水解产物在水体中脱氨基、脱羧基或细菌分解作用下会产生相当臭味的硫醚类物质[11]。（3）土臭素和异茨醇：厌氧条件下，含硫蛋白被以放线菌为主的微生物代谢而产生土臭素和异茨醇[12]。

2 光明区黑臭水体主要治理技术

2.1 光明区河流水质概况

深圳市河流受地质构造控制，以海岸山脉和羊台山为主要分水岭。其地形地貌的特点决定了河流水系的分布和走向，小河沟分布众多、分布广、干流短是深圳市水系的一个特点，整体划分为珠江三角洲水系、东江中下游水系和粤东沿海水系 3 个水系。

光明区有多条河流经过，小河沟、小河汊分布众多，而众多河流中又以茅洲河为代表。茅洲河发源于深圳市羊台山北麓，经东莞市汇入伶仃洋，干流全长 41.61 km，流域面积 398.13 km2。随着深圳的快速发展，光明区沿茅洲河两岸人口和企业聚集，大量的工业废水和居民生活污水不断排入，导致茅洲河水质不断下降，生态环境不断恶化，出现黑臭现象。

早在 2012 年，深圳市就对光明区众多河流采取整治措施，但直到现在河水污染问题任未得到有效的控制和治理。究其原因，主要如下。

（1）内源污染难以控制。目前光明区分布大量企业，多为以电镀为代表的电子配套产业。河流区域内重点污染企业高达上千个，企业偷排污水履禁不止，内源污染难以得到有效控制。

（2）外源截污配套设施不完善。目前光明区市政污水管网配套设施落后且不足，大量污水管线未按规划建设。沿河道流域的大量生活污水直接排放入河，污水处理厂处理能力达不到现状要求。

（3）征地拆迁难度大。拆迁涉及当地居民的经济利益，征地拆迁补偿标准和周边相比较低，加上当地居民安土重迁，导致拆迁进度缓慢。

（4）生态破坏严重。随着城市的不断发展，光明区人口聚集，大量土地被开发，树木肆意被砍伐，破坏了当地的生态环境。

2.2 黑臭水体主要治理技术及措施

目前，城市黑臭水体治理要遵循“外源减排、内源清淤、水质净化、清水补给、生态恢复”技术路线。其中，控源截污是基础和前提，只有控制好污染源的排放，才能从根本上解决黑臭问题，进而避免出现黑臭反弹现象；内源清淤是重要手段，它是指对悬浮于淤泥表层的污染底泥进行清除，以利于削减内源污染物，促使水生生物种群恢复，但需注意清淤的深度，保护下层底泥不被破坏，避免破坏水体原有生态系统；水质净化、清水补给是通过改善水体的水动力条件来缩短水体交换周期，增强水体自净能力；生态修复是通过修复水体生态功能来增强水体修复能力，是水质长效改善及保持的必要措施。

光明区黑臭水体治理技术遵循“控源截污、清淤疏浚、生态修复、引水补给”方针。具体操作技术及措施如下。

2.2.1 控源截污

（1）点源控制。点源控制指的是将从污染源排放的污水纳入污水截污收集管系进行集中处理，这也是目前国内各省市在黑臭水体治理过程中采取的主要措施。目前光明区全面消除黑臭水体治理工程（光明水质净化厂服务范围）中，对市政污水管道进行修复完善，其中完善干网10.3 km，完善新增支管网 9.86 km，整治错节漏排 890处，清淤量 14.89 m3，修复污水检查井 11 848 座、合流井1 458 座及污水口 9 679 处。通过修复整治市政污水管网体系，将外来的污染物纳入管网收集处理，可有效削减污染负荷，然而管网的构建工程量较大、投资高，施工期间易引发交通堵塞，而且由于市政管道埋藏在地下，后期维护与保养比较困难。

（2）面源控制。面源控制指的是通过控制雨水径流中的污染物浓度从而减少水体的外源污染负荷。在光明区全面消除黑臭水体治理工程（光明水质净化厂服务范围）中，面源污染防治任务有 7 个垃圾临时中转站及 3 个汽车修理厂，从源头上削减了面污染。同时在面源污染治理过程中也结合了海绵城市的理念，采用初雨径流污染控制技术，新建了 5 个调蓄池，能容纳 6.1 万 m3的初雨水，还增设了大量的截留井，调控截留倍数，建立起完善的雨水收集系统，实现了初雨水的全部收集。由于光明区面源污染治理过程中涉及的面很广，受污染的城区和流域都要重新规划，设计和施工都比较困难；且面源污染整治过程中涉及到征地拆迁、用地红线等问题，有些居民不愿意配合，工程推进不容易。

2.2.2 清淤疏浚

清淤疏浚是指将河道受污染底泥清除出水体，直接减轻河道中致黑污染物的负荷，从而达到削减水体中致黑污染物的目的。在光明区全面消除黑臭水体治理工程（光明水质净化厂服务范围）中，清淤疏浚包括 9 条支流水系，总长20.36 km；51 条小微沟渠，总长 26.68 km；26 个小湖塘，面积 18.71 万 m2；11 条暗涵小河汊，总长 10.45 km。对这些河道中悬浮于淤泥表层的污染底泥进行清除，有利于水生生物种落的恢复，但需注意控制好清淤的深度，保护下层底泥不被破坏，避免水体原有的生态系统平衡发生紊乱[13]。此外，清淤疏浚底泥的数量巨大，成分复杂，若处理不妥，有可能对周边环境造成二次污染。

2.2.3 生态修复

在光明区全面消除黑臭水体治理工程（光明水质净化厂服务范围）中，生态修复利用的是植物吸收、提取、分解、转化或固定环境中的污染物的措施。在新陂头河北一支、新陂头河北二支等流域两岸进行了生态护坡设计，在斜坡或边坡面上做了各种铺砌和植物种植，将硬质岸坡改造成梯田式软质生态岸坡，从而在保持边坡稳定的基础上，提高边坡的生物多样性。采用生态护坡设计能够有效地保持水土并对地面径流截污，在保证河道排流泄洪的同时，也打造出两岸秀丽的生态风景。此外，在木墩河、鹅颈水等流域种植了睡莲、水浮莲、芦苇、香蒲、茭白等水生植物，有效地降低了水体中的 COD、TN（总氮）、TP（总磷）、氨氮等浓度。在黑臭水体治理过程中，利用植物修复治理技术，有效保护了水体生态系统的稳定性及改善了居民生活环境。

2.2.4 引水补给

在光明区全面消除黑臭水体治理工程（光明水质净化厂服务范围）中，引水补给是指将河流原有黑臭水体集中排放处理，再引入清洁水源。在清洁水源的冲击下，对黑臭水体进行稀释，增强河流水域的自净能力，修复受损的生态系统。这种方法可以有效降低水体中致黑污染物浓度，效果较明显。但这种方法工程量巨大，水资源需求量高，耗费资金较多，且对地理条件要求高。

3 建议措施

在光明区黑臭水体治理过程中除了以上措施外，还可以增加一些辅助性措施，以达到去除黑臭的良好效果。

3.1 曝气复氧

曝气复氧是指在水体中安置曝气装置，提高水体中的溶解氧（DO）含量，增强好氧微生物的代谢活动，促进其对水体中有机污染物的分解，减轻水体中致黑污染物的负荷。在光明区容易出现黑臭现象的流域，可以在其水体中增加曝气装置，通过间歇性的曝气，增加水体中的溶解氧（DO）含量，促进底泥的分解，提高微生物的降解速率，从而净化水质。

3.2 人工浮床

在治理后的小河沟、河流等水域，以高分子材料为载体，将水生植物如石菖蒲、金鱼藻、水葫芦等种植到水体中，构建填料-水生植物-微生物三者协同作用系统，通过水生植物的吸收、微生物的降解作用，降低水体污染物负荷，从而使水体中的污染物得到有效去除。

3.3 生物操作技术

在治理后的小河沟、河流等水域，通过对水生生物群及栖息地的调节，增强其中的内部相互作用，促使浮游植物生物量下降，以提高水体透明度，改善水质。虽然该项技术对于改善水质及生态环境有显著效果，但是在具体实施过程中需要开展大量深度调研工作，防止物种入侵以及食物链的破坏。

4 结 语

目前，国内对黑臭水体的研究偏向治理技术与污染程度的分析方法，需对其深层次的理解作进一步研究。黑臭水体的形成是多方面因素共同作用的结果，治理不同区域的黑臭水体应采取不同的措施。深圳市光明区黑臭水体的治理除了采取目前的措施以外，更应以城市城市生态文明建设理论为指导，融合海绵城市的建设理念，以海绵城市的“渗、滞、蓄、用”等功能有效地减少面源和点源污染。

黑臭水体治理是一个复杂的系统工程，在治理方法上没有“一招鲜”。只有结合光明区水体污染程度和当地的环境因素合理选择治理技术，因地制宜、因河而异，多措并举、多管齐下，做到治管结合，长期维护，才能从根本上解决黑臭水体问题，避免后期出现水体返臭现象，从而改善水质，打造出碧水蓝天的和谐生态环境。