我國城市河道水體黑臭的成因與原位修復(fù)技術(shù)探討

摘要：城市河道黑臭嚴(yán)重破壞了河道生態(tài)系統(tǒng)和人居環(huán)境。原位修復(fù)技術(shù)具有施工方便、效果好、花費(fèi)低等特點(diǎn)，受到人們的廣泛關(guān)注。該技術(shù)包括引水沖污、人工曝氣和原位覆蓋等物理方法;化學(xué)絮凝、鈍化和氧化等化學(xué)方法;微生物修復(fù)、植物修復(fù)和生態(tài)浮島等生物方法。每項(xiàng)技術(shù)均有優(yōu)缺點(diǎn)，單一技術(shù)難以起到很好的治理效果，而且各河道差異很大，應(yīng)因地制宜，集成多種技術(shù)，最終解決河道黑臭問題。

關(guān)鍵詞：黑臭水體;原位修復(fù);城市河道

中圖分類號：X501 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：2095-672X（2019）10-0-01

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2019.10.056

Abstract： Black-odor urban rivers destroyed the river eco-systems and endangered the health of residents. Treatment technologies in-situ have attracted much attentions for the advantages over dredging in convenience， effects and costs. These technologies contain water diversion to flush pollutants， artificial aeration， capping in-situ， chemical flocculation， chemical passivation， chemical oxidation， microbial remediation， phytoremediation and ecological floating island， etc. Each technology has its relative merits and disadvantages， and the rivers differ greatly. Therefore， it is required to integrate technologies according to local conditions to restore the healthy urban rives.

Key words： Black-odor; Restoration in-situ; Urban river

1 黑臭水體的成因

在我國城市發(fā)展過程中，城市人口增加過快，工業(yè)化進(jìn)程迅猛，而環(huán)境保護(hù)意識(shí)和政策不能及時(shí)跟上，導(dǎo)致大量污水和污染物進(jìn)入河道。這些染污物主要來自于生活污水和部分工業(yè)污水的直接排放、面源污染隨地表徑流的匯入、固體廢棄物的傾倒等途徑。另外，河流中水生生物的死亡殘?bào)w長期累積在河底。種種原因，導(dǎo)致河流水體和底質(zhì)積累了大量有機(jī)物和污染物。

水體中有機(jī)物的分解需要消耗氧氣。當(dāng)水體中有機(jī)污染負(fù)荷過大時(shí)，會(huì)造成水體特別是水體底部和底質(zhì)嚴(yán)重缺氧。有機(jī)物的厭氧分解會(huì)產(chǎn)生胺類、硫化氫、氨等易揮發(fā)的臭味氣體，這是導(dǎo)致水體發(fā)臭的主要?dú)怏w。另外，也會(huì)產(chǎn)生二甲基三硫醚、甲硫醇、甲硫醚、二甲基二硫、β-環(huán)檸檬醛、β-紫羅蘭酮、2-甲基異茨醇及土味素等氣體。這些產(chǎn)物在濃度較低時(shí)也會(huì)讓人聞到強(qiáng)烈的臭味。厭氧狀態(tài)下，水中的S2-極易與鐵、錳、銅、汞等離子形成硫化物，這些產(chǎn)物導(dǎo)致水體發(fā)黑。

城市河道通常較淺、流速較慢，水體自凈能力有限。當(dāng)污染負(fù)荷超過河道自凈能力時(shí)，河道生態(tài)系統(tǒng)受到破壞，水體質(zhì)量下降，嚴(yán)重時(shí)表現(xiàn)為河道水體黑臭。

2 原位修復(fù)技術(shù)

通過多種控源截污措施，盡量減少進(jìn)入河道的外源污染物，是黑臭水體治理的基礎(chǔ)和前提。但長期以來，河道水體和底質(zhì)中累積了大量有機(jī)物和污染物，使削減內(nèi)源成為黑臭水體治理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。按處理場所分，內(nèi)源治理分為原位修復(fù)和異位修復(fù)兩類。

異位修復(fù)主要指底泥疏浚。這種措施能快速減少污染物負(fù)荷，但存在工程量巨大、花費(fèi)昂貴、移出底泥的處理或再利用難度大、效果不持久、易擾動(dòng)底泥中的污染物等問題。因此，其大規(guī)模的推廣應(yīng)用受到限制。

相對于底泥疏浚，原位修復(fù)直接在原有河道上開展，具有花費(fèi)低、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，吸引著越來越多的關(guān)注。按修復(fù)原理可分為物理法、化學(xué)法和生物法三大類。

2.1 物理方法

物理方法主要包括引水沖污、人工曝氣和原位覆蓋等技術(shù)。

2.1.1 引水沖污

該技術(shù)通過引調(diào)附近的清潔水源或再生水進(jìn)入河道，通過沖刷、稀釋等作用，提高了水體溶解氧濃度，降低了水體和底質(zhì)中的污染負(fù)荷，增強(qiáng)了河流的自凈作用，實(shí)現(xiàn)對黑臭河道的修復(fù)。這種方式可快速改善本水域的水質(zhì)，但效果不能持久，黑臭現(xiàn)象極易復(fù)發(fā)，而且會(huì)對受納水體帶來污染，也依賴于附近是否擁有大量清潔水源。

2.1.2 人工曝氣

通過鼓風(fēng)曝氣、射流曝氣和移動(dòng)船載設(shè)備曝氣等方式，可以向水體中充入氧氣或空氣。人工曝氣可迅速提高水體溶解氧濃度，增加水體的自凈能力，加快污染物分解，從而起到治理黑臭河道的作用。但這種方式增加水體擾動(dòng)，不利于水體中懸浮物的沉降，也容易造成臭味的散發(fā)。此外，因?yàn)槠貧庑枰馁M(fèi)能量，而氧氣的溶解度不高，溶解速度較慢，會(huì)有大量氣體散逸出水體，造成浪費(fèi)。因此，目前急需發(fā)展出氧氣利用率高、耗費(fèi)低的人工曝氣技術(shù)。

2.1.3 原位覆蓋

該技術(shù)是在底泥上方投加覆蓋物，把污染底泥與水體分隔開，以減少底質(zhì)中的污染物向水體擴(kuò)散。覆蓋材料有多種，比如潔凈的底泥、砂石、粉煤灰、沸石、高嶺土等。這種方式適用范圍廣，特別適合pH 值較高（>9.0）的水體，以及其他方式不能有效抑制內(nèi)源磷釋放的水體，在美國、日本、挪威等地有較為成功的應(yīng)用。但工程量較大時(shí)，覆蓋物會(huì)抬高河床，減小河道庫容，影響原有的水生生物。此外，覆蓋物易受流速的影響，不適合流速大的河道。

2.2 化學(xué)方法

這類技術(shù)具有投資少、見效快等優(yōu)點(diǎn)，常用的有絮凝、鈍化和氧化等方式。但使用時(shí)，應(yīng)注意避免二次污染等問題。

2.2.1 絮凝

這種技術(shù)向水中投加絮凝劑，使水體中的懸浮物、膠體和污染物形成絮狀體沉降到水體底部，在短期內(nèi)能有效提高水質(zhì)。但污染物并未被去除，仍存在于河道中，一定條件下還會(huì)釋放到水體中。該技術(shù)反應(yīng)快、效果明顯、不受氣候影響，但效果不能持久，易造成二次污染，一般僅用于應(yīng)急處理。

2.2.2 鈍化

化學(xué)鈍化是把鋁鹽、鐵鹽、石灰等化學(xué)藥劑投加在底泥表面，延緩或阻止污染物向水體釋放。比如，氯化鐵、鋁鹽、石灰等物質(zhì)會(huì)和磷產(chǎn)生沉淀，能減緩磷向水體擴(kuò)散。因?yàn)橄蛩w中投加了化學(xué)物質(zhì)，應(yīng)用這類技術(shù)時(shí)，應(yīng)注意避免產(chǎn)生二次污染。

2.2.3 氧化

化學(xué)氧化法向水體中投加氧化劑，以提高水體與底泥的氧化還原電位，促進(jìn)污染物氧化分解，減輕水體黑臭程度。這類技術(shù)適合多類水體，特別適合于復(fù)合污染底泥的修復(fù)，具有花費(fèi)低、見效快的特點(diǎn)。過氧化鈣因兼?zhèn)溽屟跣院脱趸?，受到廣泛的關(guān)注和使用。但過氧化鈣見水反應(yīng)劇烈，在短時(shí)間內(nèi)大量釋放氧氣，而只有少部分氧氣能溶解到水中并發(fā)揮作用。因此，科研人員在過氧化鈣中添加其他化學(xué)物質(zhì)，制備成緩釋型的過氧化鈣，從而降低了反應(yīng)速率，延長了釋氧周期。另外，有研究者把過硫酸鹽與過氧化鈣混合，作為修復(fù)底泥的材料。

2.3 生物方法

與其他技術(shù)相比，生物修復(fù)具有花費(fèi)較低、作用持久、生態(tài)友好等獨(dú)特優(yōu)勢。

2.3.1 微生物修復(fù)

該技術(shù)有投加微生物促生劑和微生物菌種兩種方式。微生物促生劑含有多種元素，能促進(jìn)微生物的生長和繁殖。微生物制劑含有某些特定菌種，大量繁殖后能夠降解水體中的特定污染物。這些措施花費(fèi)較低，施工方便，效果明顯。投加微生物促生劑，需經(jīng)常監(jiān)測水體的物理和化學(xué)指標(biāo)，根據(jù)具體情況確定投加頻率、投加量。微生物制劑可能含有外來的菌種，應(yīng)用時(shí)要確保生態(tài)安全。

2.3.2 植物修復(fù)

這種技術(shù)是在河道種植適于生長的水生植物。植物類型主要有挺水植物、浮葉植物、沉水植物和漂浮植物。水生植物能夠吸收或吸附污染物，降低污染物濃度，能夠吸附懸浮物提高透明度，并向水體和底質(zhì)分泌氧氣，有利于好氧微生物的生長和污染物的去除。另外，合理的植物搭配，能夠營造較好的景觀。這類技術(shù)花費(fèi)相對較低，能夠構(gòu)建一個(gè)健康的生態(tài)系統(tǒng)，持久的發(fā)揮作用。但在植物定植初期，如果水體環(huán)境過于惡劣，植物的成活率會(huì)比較低。

2.3.3 生態(tài)浮島

生態(tài)浮島主要由錨定裝置、框架和植物組成。植物被固定在框架上，根系生長在水中，植物的生長能夠直接吸收、吸附污染物，能夠?yàn)槲⑸锏纳L提供附著基質(zhì)，同時(shí)具有較高的景觀價(jià)值和一定的經(jīng)濟(jì)效益。但植物需定期維護(hù)，以發(fā)揮最大作用和維持好的景觀。該技術(shù)施工方便，適用于流速不大的各種水體。

3 結(jié)論

每一條河道，其水量、水質(zhì)、水文、氣候、污染類型、污染程度等各不相同，單一的技術(shù)難以起到很好的治理效果。因此，應(yīng)因地制宜，集成并優(yōu)化多項(xiàng)治理技術(shù)，最終解決河道黑臭問題。

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收稿日期：2019-08-06

作者簡介：王學(xué)富（1979-），男，漢族，本科學(xué)歷，農(nóng)藝師，研究方向?yàn)樗廴局卫怼?/p>