我國城市黑臭水體污染現(xiàn)狀及治理技術(shù)總述

趙 彤 倪雯倩 陳新濤 葛王杰*

（1、蘇州昂諾環(huán)?？萍加邢薰?，江蘇 蘇州215000 2、蘇州水潤環(huán)保科技有限公司，江蘇 蘇州215000）

1 研究背景

隨著我國城市規(guī)模的日益擴(kuò)大，大量的氮磷營養(yǎng)鹽和有機(jī)污染物等隨生活污水和工業(yè)廢水大量排放入城市水體，最終導(dǎo)致水體普遍存在嚴(yán)重的季節(jié)性或常年的黑臭現(xiàn)象[1-3]。黑臭現(xiàn)象會破壞城市水體的生態(tài)系統(tǒng)，同時嚴(yán)重影響其景觀功能，有損周圍群眾的感官體驗(yàn)。因此，采取有效的治理技術(shù)治理黑臭水體具有重大的生態(tài)和社會意義。

據(jù)相關(guān)統(tǒng)計，截至2016 年2 月，全國295 座城市存在1811個黑臭水體，其中，河流有1545 條，占抽查水體總樣本的85.4%；湖、塘合計264 個，占14.6%。如此嚴(yán)峻的黑臭水體治理工作已成為我國生態(tài)環(huán)境攻堅戰(zhàn)的重要環(huán)節(jié)之一[4]。為響應(yīng)中央號召，貫徹落實(shí)“水十條”相關(guān)要求，各種黑臭水體治理技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。但是在實(shí)際治理工程中，這些技術(shù)是否有特定的適用場景？哪些對原水體的破壞最?。咳绾谓鉀Q以上這一系列問題對于城市黑臭水體的治理有重要的指導(dǎo)意義。本文從城市黑臭水體的成因以及不同治理技術(shù)的原理、優(yōu)缺點(diǎn)和適用條件等進(jìn)行敘述。

2 黑臭水體成因

2.1 外源污染物的大量排放

大量的外源性污染物的流入是造成城市水體黑臭現(xiàn)象的主要原因[5]。其中，主要污染物為重金屬、有機(jī)污染物及含磷化合物等。首先，過量的有機(jī)污染物極易消耗水體溶解氧，該狀態(tài)下水體復(fù)氧速率遠(yuǎn)小于耗氧速率，從而造成水體缺氧甚至厭氧環(huán)境。其次，厭氧菌等微生物可進(jìn)一步將有機(jī)污染物分解并產(chǎn)生致黑致臭類物質(zhì)，從而導(dǎo)致水體的黑臭現(xiàn)象。

2.2 內(nèi)源污染物從底泥沉積物中的釋放

在酸性、厭氧條件下，有機(jī)污染物、氨氮和磷將從底泥中釋放到水體，另外底泥中產(chǎn)生的甲烷和硫化氫等難溶于水的氣體在上升過程攜帶污泥進(jìn)入水相，導(dǎo)致水體發(fā)黑發(fā)臭[6-7]。在這一過程中，往往還會伴有重金屬離子從沉積物向水體中的再次釋放。

2.3 水體水動力條件不足以及夏季高溫

城市水體多為緩流甚至停流狀態(tài)，水動力條件不足、水循環(huán)不暢使水體復(fù)氧速率小于耗氧速率，局部水域虧氧嚴(yán)重，水體自凈能力顯著削弱，導(dǎo)致水體出現(xiàn)黑臭現(xiàn)象[8]。另外，水溫也是導(dǎo)致水體季節(jié)性黑臭現(xiàn)象的一個重要原因。水溫的升高將加快水體中的藻類的生長、有機(jī)物及氨氮的釋放，加速溶解氧的消耗，從而加劇水體黑臭。

3 黑臭水體治理技術(shù)

為了恢復(fù)河流的生態(tài)和景觀功能，目前對城市黑臭水體的治理主要包括物理法、化學(xué)法、生物法3 種。

3.1 物理法

當(dāng)下黑臭河道治理采用的最主要方法是物理法，其中主要包括底泥疏浚、引水沖淤和人工曝氣復(fù)氧等具體措施。底泥疏?？梢钥焖儆行コ缓罅康缀陀袡C(jī)污染物的表層底泥，同時增加水體的有效容量，一般可以作為黑臭河道修復(fù)的預(yù)處理手段。但該手段無疑會產(chǎn)生體量巨大的污泥，必然會帶來后期的處理處置等一系列問題。南京市秦淮區(qū)計劃通過以三汊河的清潔水置換或稀釋多條黑臭河道，以降低水體黑臭污染程度，但此工程只是通過稀釋的方法從表觀上降低了污染物含量，實(shí)質(zhì)上對污染物并沒有徹底去除，而且所需的潔凈水量巨大，因此此方案并不是長久之計。諶偉等研究表明，通過向黑臭河道進(jìn)行人工曝氣復(fù)氧，可有效降低水中氨氮和COD，從而減輕河道黑臭現(xiàn)象[9]。

3.2 化學(xué)法

在當(dāng)下黑臭河水體治理過程中，化學(xué)法主要通過投加相應(yīng)的化學(xué)藥劑，如混凝沉淀劑、除藻劑、除磷劑等?；瘜W(xué)修復(fù)技術(shù)最顯著的優(yōu)點(diǎn)為：前期投資和運(yùn)行成本較低。但是其缺點(diǎn)也不容忽視：長期向水體種投加化學(xué)藥劑必然會對底棲生物的生物活性產(chǎn)生影響，同時還有可能改變水體環(huán)境指標(biāo)，不符合當(dāng)下水體生態(tài)的持續(xù)性發(fā)展。所以在筆者看來，傳統(tǒng)單一的原位化學(xué)修復(fù)技術(shù)只能用于短期或者應(yīng)急的底泥修復(fù)項(xiàng)目。因此尋找開發(fā)對水體環(huán)境和底棲生物影響較小的化學(xué)藥劑以及合理投加方式是化學(xué)方研究的重中之重。徐 垚等 通過點(diǎn)注射方式向黑臭水體中投加過氧化鈣，可有效減輕水體黑臭現(xiàn)象，固化內(nèi)源磷向水體釋放[10]。

3.3 生物法

生物法，即利用特定微生物、細(xì)菌、真菌和水生動植物等的生命代謝活動降解或去除黑臭水體中的有機(jī)污染物、重金屬等有毒有害物質(zhì)及過量營養(yǎng)鹽，從而達(dá)到消除黑臭的目的[11]。當(dāng)下，在城市緩流河道常采取此修復(fù)方法，因?yàn)槌鞘兴w中接受的主要是生活污水，其主要的污染物為超量的有機(jī)物和氮磷營養(yǎng)鹽等。生活污水通常不含毒性物質(zhì)，可生化性較好。生物修復(fù)法對環(huán)境副作用小、費(fèi)用成本低、易實(shí)施等。該技術(shù)在應(yīng)用初期，得到了廣泛重視，但其也存在很大的局限性，主要體現(xiàn)在以下兩個方面：(1) 用于修復(fù)的特定生物的生長培育、適應(yīng)修復(fù)環(huán)境和自然強(qiáng)化的過程較長，因此修復(fù)效果往往不能立竿見影；(2)特定的微生物對污染物的去除和降解具有較強(qiáng)的選擇性，一般只能降解單一化合物，一旦化合物形態(tài)發(fā)生改變，此類微生物就變得失效，另外，真實(shí)水體的水質(zhì)環(huán)境的變化波動較大，如溫度、pH、溶解氧濃度和氧化還原電位等，這就對微生物的篩選工作提出了較高的要求。

4 結(jié)語與展望

近年來，物理法、化學(xué)法和生物法等多種水處理技術(shù)廣泛應(yīng)用于城市黑臭水體治理。但可以看出，單一的治理技術(shù)均存在一定的不足。以底泥疏浚為代表的物理法耗費(fèi)大量的人力財力，治標(biāo)不治本；化學(xué)法存在著潛在的二次污染的風(fēng)險；生物法則處理效率低，恢復(fù)周期長，對水體環(huán)境要求較敏感?？偟目磥恚瑔我环椒ㄐ迯?fù)黑臭河道的效果往往不佳。為了更有效地治理城市黑臭水體，應(yīng)當(dāng)以建立和恢復(fù)具有生物多樣性的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為原則，整合各技術(shù)優(yōu)勢，將其融合成為綜合性的“化學(xué)+物理吸附+生物（或微生物）修復(fù)”綜合技術(shù)，并不斷完善。