城市黑臭水体综合治理及水质保持技术研究

刘锦汉

广州市水电建设工程有限公司 广东 广州 510000

城市黑臭水体是指由于大量污水排放、有机物堆积和水体富营养化等因素导致水体产生恶臭、黑色变化的现象。这种水体不仅严重影响城市环境质量和居民生活质量，还对生态系统和人类健康产生潜在的威胁。随着城市化进程的加速和工业化、农业活动的不断扩大，城市黑臭水体问题日益突出，亟待解决。针对城市黑臭水体治理问题，国内外学者和研究机构进行了广泛的研究和探索。各种治理技术和方法被提出并应用于实践，但由于黑臭水体的复杂性和多样性，治理效果仍然存在一定的局限性。因此，深入研究城市黑臭水体的综合治理技术，探索有效的水质保持方法，对于改善城市水环境质量、维护生态平衡具有重要的理论和实践意义。

1 城市黑臭水体的概念与特征

1.1 城市黑臭水体定义

城市黑臭水体是指由于污水、垃圾、工业废水等污染源的排放和环境因素的作用下，水体出现恶臭和黑色底泥的现象，是城市水环境恶化的一种表现，常见于城市污水处理不完善、排水系统老化、水体富营养化等问题较为严重的区域。

城市黑臭水体具有以下特征：首先，水体存在明显的恶臭味道，给周围环境和居民带来不适；其次，水体表面呈现出黑色或暗色，底泥呈现沉积物增多、有机质富集等特征；同时，水体中可能存在大量的藻类和细菌等微生物，导致水质富营养化和富氧化倾向；此外，城市黑臭水体还容易产生蚊蝇滋生、传播疾病，对周边环境和人类健康造成危害[1]。因此，城市黑臭水体的定义包括了水体的臭味、颜色、底泥状况、微生物群落以及对环境和人类健康的影响等多个方面，它是城市环境质量下降和水环境污染的重要指标之一。

1.2 城市黑臭水体成因与特征

城市黑臭水体主要源于大量的污水排放，包括生活污水、工业废水、农业排泄物等。这些污水未经有效处理，直接排入水体，导致水体富营养化和有机物负荷过重。一些非法倾倒废水的行为也是城市黑臭水体的成因之一，例如一些企业或个人为了降低处理成本，将废水非法排放到河流、湖泊等水体中，引起水质恶化。城市黑臭水体中，生活垃圾的倾倒和堆放也是重要的成因之一。垃圾中的有机物质在水体中分解产生大量有机废气和有毒物质，导致水体发生异味和水质下降。

城市黑臭水体常常伴随着强烈的异味和恶臭，这是由于水体中有机物的分解产生了硫化物、胺类等化合物，导致气味扩散到周围环境，影响附近居民的生活和健康。水体通常呈现混浊、浑浊的水色，由于大量的悬浮颗粒物、浮游生物和有机物质的存在，导致水体失去透明度，降低水质[2]。黑臭水体常常存在高浓度的氮、磷等营养物质，这些养分来源于未经处理的污水和农业排泄物。高浓度的营养物质导致水体产生蓝藻、藻类暴发，引发水华现象，破坏水体生态平衡。

2 城市黑臭水体综合治理技术

2.1 水体净化技术

（1）生物修复技术

生物修复技术是一种基于生物学原理和生物多样性的城市黑臭水体综合治理技术，通过利用生物体的代谢作用、生物降解能力和生态系统的自净能力，实现对黑臭水体中有机物、重金属等污染物的去除和转化，从而改善水体的水质和环境质量。生物修复技术的关键环节包括生物调查与评估、生物筛选与培养、生物修复过程以及生态系统恢复等。首先，通过对黑臭水体中生物资源的调查与评估，了解水体中的主要污染源和受影响的生态系统，为后续的修复措施提供基础数据和参考依据。其次，根据调查结果，筛选适应性强、具有高降解能力的微生物、植物和动物等生物资源，并进行培养和增殖，以提高其修复效果和适应性。

（2）物理化学处理技术

一种常见的物理化学处理技术是絮凝沉淀法，通过加入絮凝剂和混凝剂，形成絮凝物和沉淀物，从而促使水中悬浮颗粒物、有机物和某些溶解物质快速聚集和沉降。这种技术可以有效去除水中的悬浮物和浮游生物，改善水体的透明度和清澈度。另一种常用的物理化学处理技术是活性炭吸附法。活性炭具有很强的吸附能力，可以吸附水中的有机物、重金属离子和某些有害物质。通过在黑臭水体中添加适量的活性炭，可以显著减少有机物和异味物质的含量，提高水体的净化效果。除此之外，还有一些物理化学处理技术可用于城市黑臭水体的综合治理，如气浮法、电解沉淀法、高级氧化技术等。

（3）水体生态修复技术

水体生态修复技术的核心思想是利用生态学原理和方法，重建和优化水体的生态系统结构和功能。首先，通过湿地的建设和恢复来增加水体的自净能力。湿地具有良好的水体保持、净化和调节功能，能够吸附和降解水中的有机物和污染物，并提供生物多样性和生态系统服务[3]。其次，水体生态修复技术还包括适当的植被种植和生物修复方法。通过选择适应当地环境条件和水质状况的植物物种，种植在水体附近的湿地、岸边或水域中，可以起到稳定土壤、吸收养分和过滤污染物的作用。同时，引入适应性强的水生生物，如浮游植物、底栖动物和鱼类，能够促进水体的自净能力和生态平衡。此外，水体生态修复技术还包括合理的水文调控措施。通过调整水体的流动路径、流速和水位，有助于减少水体中的污染物浓度和滞留时间，提高水体的自净能力。同时，合理的水文调控还可以防止水体富营养化和水生态系统的破坏。

2.2 污泥处理与处置技术

污泥是指在废水处理过程中生成的含有高浓度有机物、悬浮物、重金属等污染物的沉积物。污泥处理的主要目标是减少有害物质的含量，降低对水环境的污染风险，同时提高污泥的资源化利用率。在城市黑臭水体综合治理中，常见的污泥处理技术包括以下几种方法。首先，物理处理是常用的污泥处理技术之一。它包括沉淀、过滤和离心等工艺，通过分离和去除污泥中的固体颗粒和悬浮物，达到减少有机负荷和固体含量的目的。物理处理可以有效降低污泥的体积和污染物的浓度，为后续处理和处置提供了条件。其次，化学处理也是常用的污泥处理技术之一。化学处理通过添加化学药剂，如絮凝剂、氧化剂和还原剂等，改变污泥中物质的化学性质，促进污泥的沉淀、固化或氧化反应。化学处理可以有效去除污泥中的有机物和重金属等有害物质，提高污泥的稳定性和可处理性。

2.3 环境监测与评估技术

通过对黑臭水体周边环境的监测和评估，可以全面了解水体污染的程度和范围，为治理方案的制定和实施提供科学依据。环境监测技术对城市黑臭水体的污染物进行实时监测和数据收集，利用传感器和自动监测装置，可以对水体中的悬浮物、溶解物质、有机物、重金属等关键指标进行定量监测。监测数据的实时性和准确性可以帮助决策者及时了解水体的污染程度，从而采取相应的治理措施。环境评估技术通过对黑臭水体周边生态环境、水质状况、人类健康等方面进行全面评估，揭示了黑臭水体治理的紧迫性和必要性[4]。通过采集大量的样本数据和实地调研，可以评估黑臭水体对周边生态系统的破坏程度，以及其对人类健康和社会经济的影响。评估结果有助于形成科学的治理方案，并为决策者提供依据，使其能够制定出针对性强、可行性高的治理策略。此外，环境监测与评估技术还可以辅助黑臭水体治理的效果评估和监督，通过长期的监测和评估，可以对治理措施的实施效果进行定量分析，及时调整和改进治理方案。

3 水质保持技术研究

3.1 水质保持的重要性与必要性

水质保持是城市黑臭水体综合治理的重要组成部分，旨在维护和改善水体的化学、物理和生物特性，以确保水体的健康状况，保护生态环境和人类健康。水体是许多生物栖息地的基础，包括水生植物、鱼类、浮游生物和底栖动物等。保持水体的良好水质有助于提供适宜的生存环境，维持生物多样性和生态平衡。水质保持技术可以控制水中有害物质的浓度和分布，减少水中污染物对生物的危害，维持水生生态系统的稳定性。水是人类生活和生产的基本需求，恶劣的水质可能导致水源污染，从而对人体健康造成严重威胁，例如引发水源性疾病。通过采用水质保持技术，可以有效去除水中的有害物质和微生物，确保供水安全，保护公众健康。此外，城市化进程中，水体受到工业废水、生活污水和农业排水等多种污染源的影响，容易出现黑臭现象。黑臭水体不仅影响城市环境美观，还给周边居民带来异味和健康隐患，水质保持技术的应用可以改善城市黑臭水体的水质，提升城市环境质量，改善居民的生活条件[5]。

3.2 水质保持现状与问题

首先，随着城市化进程的加快和工业化的发展，城市水环境质量逐渐恶化，水体污染日益严重。大量的污水排放、固体废弃物和有害化学物质的排放导致水体富营养化、重金属污染、有机物污染等问题的加剧，使得水质保持变得异常困难。其次，水质保持过程中存在着监测手段和技术的不足。有效的水质监测与预警系统是水质保持的基础，但目前存在监测手段和技术不够完善的问题。传统的水质监测方法通常需要时间长、成本高，并且不能实时监测水质变化。因此，急需开发更先进、高效的水质监测技术，实现对水体的实时监测与预警。此外，水质保持还面临着水资源管理与调配的难题。随着城市人口的增加和水需求的增加，水资源供需矛盾日益突出。合理的水资源管理与调配是水质保持的关键环节，但在实践中存在一定的困难。水资源的分配不均、水权的管理和交易机制不完善，以及非法排放等问题都给水质保持带来了挑战。最后，水质保持技术还需要进一步提升其治理效果和可持续性。当前的水质保持技术主要包括水体富营养化控制、水质修复与保护等方面。然而，这些技术在实际应用中存在一些问题，如高成本、能耗大、操作复杂等。

3.3 水质保持的技术手段与方法

（1）水质监测与预警技术

通过及时准确地监测水质参数并进行预警，可以及早发现水体异常变化，采取相应的措施进行调控和治理，从而保持水质的稳定和可持续性。表1给出了常见水质检测技术原理及应用领域。可以看出，不同的水质监测与预警技术具有各自的原理和特点，适用于不同的应用领域[6]。综合利用这些水质监测与预警技术，可以建立完善的水质监测网络，实现对城市黑臭水体的及时监测和预警。同时，结合其他治理技术和手段，可以快速响应水体异常变化，采取相应的控制措施，从而保持水质的稳定和改善城市环境质量。

表1 水质监测与预警技术

（2）水体富营养化控制技术

水体富营养化是城市黑臭水体治理中的一个重要问题，其主要表现为水体中营养物质（如氮、磷等）的过度富集，导致水体发生蓝藻水华、水体富营养化等现象。在城市黑臭水体综合治理中，应加强对污水排放的监管与治理，采用生物处理、物理化学处理等方法对污水中的营养物质进行去除[7]。此外，还可以通过改善农业生产方式，控制农业面源污染，减少农药和化肥的使用量，避免农田径流中的营养物质进入水体。此外，生态修复技术是其中的重要手段之一。通过引入水生植物、浮萍、藻类等生态调节剂，建立人工湿地、人工浮岛等生态系统，能够有效吸收水体中的营养物质，并利用植物的生长代谢作用将其转化为生物质，达到减少营养物质浓度的目的。还可以采用生物修复技术，引入适量的微生物，通过微生物的代谢作用降解水体中的有机物质和营养物质。

4 结语

城市黑臭水体综合治理技术在改善水体质量和净化城市环境方面，取得了显著的成果，采用生物修复技术、物理化学处理技术和水体生态修复技术等手段，可以有效去除水体中的污染物质，改善水质。水质监测与预警技术的应用可以及时发现和预防水质问题的发生，确保水体持续保持良好的水质状态。水体富营养化控制技术和水资源管理与调配技术的实施有助于防止水体富营养化和水资源的过度利用，从根本上保护水质。此外，还应加强政府部门、科研机构、企业和社会公众的合作，形成多方共治、共同参与的治理模式，实现城市黑臭水体的持续改善和水质的长期保持。