深圳市光明區(qū)黑臭水體治理技術(shù)及措施分析

吳建宇（浙江江南工程管理股份有限公司，浙江 杭州 310013）

0 引 言

伴隨著過去 40 余年的經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，廣東省深圳市已出現(xiàn)大面積的黑臭水體現(xiàn)象。這破壞了人民的生活居住和生態(tài)環(huán)境，與堅(jiān)持青山綠水就是金山銀山的生態(tài)發(fā)展理念格格不入。2019 年 8 月，《中共中央 國務(wù)院關(guān)于支持深圳建設(shè)中國特色社會主義先行示范區(qū)的意見》發(fā)布。站在新起點(diǎn)上，深圳市朝著世界級城市行列前行，而光明區(qū)在將深圳市建設(shè)成中國特色社會主義先行示范區(qū)中有著舉足輕重的地位，支持光明區(qū)生態(tài)文明建設(shè)也刻不容緩。

深圳市光明區(qū)黑臭水體治理對象涉及多條河流，如茅洲河、新陂頭河、木墩河、玉田河、樓村水、公明排洪渠、羅仔坑水等，又有星羅棋布、河網(wǎng)相連的河涌。黑臭水體治理工程包括正本清源、面源污染治理、干支管網(wǎng)完善、初雨調(diào)蓄、小微水體治理、暗涵小河汊治理及生態(tài)補(bǔ)水。其治理范圍廣，規(guī)模大，任務(wù)重。

隨著光明區(qū)的規(guī)模日益膨脹，城市的工業(yè)廢水和居民生活污水的排放量不斷增加，但區(qū)域的控源截污基礎(chǔ)設(shè)施顯現(xiàn)不足，導(dǎo)致了大量污染物涌入河流，水體中的 COD（化學(xué)需氧量）、BOD（生物需氧量）、氮、磷污染物濃度超標(biāo)，河流水體出現(xiàn)黑臭現(xiàn)象。2015 年國務(wù)院頒布的《水污染防治行動計(jì)劃》對黑臭水體問題提出明確要求，到 2020 年我國地級以上城市建成區(qū)黑臭水體控制在 10%以內(nèi)；到 2030 年城市黑臭水體總體得到消除[1]。

目前，國內(nèi)外對城市黑臭水體產(chǎn)生的機(jī)理作了大量研究，得出黑臭的成因是多方面的，涉及的因素較多，包括有機(jī)污染物、溶解氧（DO）[2]、氮磷污染[3]、底泥及底質(zhì)再懸浮[4]、微生物代謝以及熱污染[5]等。

1 黑臭水體形成機(jī)理

水體黑臭現(xiàn)象的產(chǎn)生是一個(gè)復(fù)雜的物理、化學(xué)和生物過程，涉及的因素較多，但主要包括以下三個(gè)方面：（1）工業(yè)廢水和生活污水的排放，帶來大量的有機(jī)質(zhì)，這些有機(jī)質(zhì)在氧化過程中消耗了水體中的氧氣，而水體缺氧導(dǎo)致厭氧生物迅速分解有機(jī)質(zhì)，使水體發(fā)臭；（2）水體缺乏溶解氧（DO）導(dǎo)致水中的 Fe（鐵）、Mn（錳）等金屬元素被還原并與水中的硫元素反應(yīng)形成大量懸浮粒物，使水體發(fā)黑；（3）由河道堵塞、河流動力學(xué)條件不良等引起的流水不暢也是引發(fā)水體黑臭的又一關(guān)鍵因素。

1.1 致黑機(jī)理

水體中需養(yǎng)生物的生命活動以及大量還原物質(zhì)的氧化消耗了水體中的溶解氧（DO），導(dǎo)致其含量降低。在水體底部（下覆水和底泥）缺氧層中，SO42-作為電子受體，被硫酸鹽還原細(xì)菌還原成 S2-[6]。同時(shí) Fe、Mn 等金屬離子亦被其他微生物還原成 Fe2+、Mn2+等還原態(tài)離子[7]，底部的S2-與 Fe2+、Mn2+等金屬離子結(jié)合生成金屬硫化物帶負(fù)電膠體，這些膠體吸附懸浮顆粒，隨著水體擾動被釋放并懸浮于上覆水體，致使水體發(fā)黑[8-9]。

1.2 致臭機(jī)理

水體中的致臭物質(zhì)主要有幾下幾種。（1）硫化氫、氨：水體中在缺乏溶解氧（DO）的條件下，大量有機(jī)物在厭氧細(xì)菌的作用下被分解成硫化氫、氨類等發(fā)臭物質(zhì)[10]。（2）硫醚類物質(zhì)：腐殖酸、富里酸的水解產(chǎn)物在水體中脫氨基、脫羧基或細(xì)菌分解作用下會產(chǎn)生相當(dāng)臭味的硫醚類物質(zhì)[11]。（3）土臭素和異茨醇：厭氧條件下，含硫蛋白被以放線菌為主的微生物代謝而產(chǎn)生土臭素和異茨醇[12]。

2 光明區(qū)黑臭水體主要治理技術(shù)

2.1 光明區(qū)河流水質(zhì)概況

深圳市河流受地質(zhì)構(gòu)造控制，以海岸山脈和羊臺山為主要分水嶺。其地形地貌的特點(diǎn)決定了河流水系的分布和走向，小河溝分布眾多、分布廣、干流短是深圳市水系的一個(gè)特點(diǎn)，整體劃分為珠江三角洲水系、東江中下游水系和粵東沿海水系 3 個(gè)水系。

光明區(qū)有多條河流經(jīng)過，小河溝、小河汊分布眾多，而眾多河流中又以茅洲河為代表。茅洲河發(fā)源于深圳市羊臺山北麓，經(jīng)東莞市匯入伶仃洋，干流全長 41.61 km，流域面積 398.13 km2。隨著深圳的快速發(fā)展，光明區(qū)沿茅洲河兩岸人口和企業(yè)聚集，大量的工業(yè)廢水和居民生活污水不斷排入，導(dǎo)致茅洲河水質(zhì)不斷下降，生態(tài)環(huán)境不斷惡化，出現(xiàn)黑臭現(xiàn)象。

早在 2012 年，深圳市就對光明區(qū)眾多河流采取整治措施，但直到現(xiàn)在河水污染問題任未得到有效的控制和治理。究其原因，主要如下。

（1）內(nèi)源污染難以控制。目前光明區(qū)分布大量企業(yè)，多為以電鍍?yōu)榇淼碾娮优涮桩a(chǎn)業(yè)。河流區(qū)域內(nèi)重點(diǎn)污染企業(yè)高達(dá)上千個(gè)，企業(yè)偷排污水履禁不止，內(nèi)源污染難以得到有效控制。

（2）外源截污配套設(shè)施不完善。目前光明區(qū)市政污水管網(wǎng)配套設(shè)施落后且不足，大量污水管線未按規(guī)劃建設(shè)。沿河道流域的大量生活污水直接排放入河，污水處理廠處理能力達(dá)不到現(xiàn)狀要求。

（3）征地拆遷難度大。拆遷涉及當(dāng)?shù)鼐用竦慕?jīng)濟(jì)利益，征地拆遷補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)和周邊相比較低，加上當(dāng)?shù)鼐用癜餐林剡w，導(dǎo)致拆遷進(jìn)度緩慢。

（4）生態(tài)破壞嚴(yán)重。隨著城市的不斷發(fā)展，光明區(qū)人口聚集，大量土地被開發(fā)，樹木肆意被砍伐，破壞了當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境。

2.2 黑臭水體主要治理技術(shù)及措施

目前，城市黑臭水體治理要遵循“外源減排、內(nèi)源清淤、水質(zhì)凈化、清水補(bǔ)給、生態(tài)恢復(fù)”技術(shù)路線。其中，控源截污是基礎(chǔ)和前提，只有控制好污染源的排放，才能從根本上解決黑臭問題，進(jìn)而避免出現(xiàn)黑臭反彈現(xiàn)象；內(nèi)源清淤是重要手段，它是指對懸浮于淤泥表層的污染底泥進(jìn)行清除，以利于削減內(nèi)源污染物，促使水生生物種群恢復(fù)，但需注意清淤的深度，保護(hù)下層底泥不被破壞，避免破壞水體原有生態(tài)系統(tǒng)；水質(zhì)凈化、清水補(bǔ)給是通過改善水體的水動力條件來縮短水體交換周期，增強(qiáng)水體自凈能力；生態(tài)修復(fù)是通過修復(fù)水體生態(tài)功能來增強(qiáng)水體修復(fù)能力，是水質(zhì)長效改善及保持的必要措施。

光明區(qū)黑臭水體治理技術(shù)遵循“控源截污、清淤疏浚、生態(tài)修復(fù)、引水補(bǔ)給”方針。具體操作技術(shù)及措施如下。

2.2.1 控源截污

（1）點(diǎn)源控制。點(diǎn)源控制指的是將從污染源排放的污水納入污水截污收集管系進(jìn)行集中處理，這也是目前國內(nèi)各省市在黑臭水體治理過程中采取的主要措施。目前光明區(qū)全面消除黑臭水體治理工程（光明水質(zhì)凈化廠服務(wù)范圍）中，對市政污水管道進(jìn)行修復(fù)完善，其中完善干網(wǎng)10.3 km，完善新增支管網(wǎng) 9.86 km，整治錯(cuò)節(jié)漏排 890處，清淤量 14.89 m3，修復(fù)污水檢查井 11 848 座、合流井1 458 座及污水口 9 679 處。通過修復(fù)整治市政污水管網(wǎng)體系，將外來的污染物納入管網(wǎng)收集處理，可有效削減污染負(fù)荷，然而管網(wǎng)的構(gòu)建工程量較大、投資高，施工期間易引發(fā)交通堵塞，而且由于市政管道埋藏在地下，后期維護(hù)與保養(yǎng)比較困難。

（2）面源控制。面源控制指的是通過控制雨水徑流中的污染物濃度從而減少水體的外源污染負(fù)荷。在光明區(qū)全面消除黑臭水體治理工程（光明水質(zhì)凈化廠服務(wù)范圍）中，面源污染防治任務(wù)有 7 個(gè)垃圾臨時(shí)中轉(zhuǎn)站及 3 個(gè)汽車修理廠，從源頭上削減了面污染。同時(shí)在面源污染治理過程中也結(jié)合了海綿城市的理念，采用初雨徑流污染控制技術(shù)，新建了 5 個(gè)調(diào)蓄池，能容納 6.1 萬 m3的初雨水，還增設(shè)了大量的截留井，調(diào)控截留倍數(shù)，建立起完善的雨水收集系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了初雨水的全部收集。由于光明區(qū)面源污染治理過程中涉及的面很廣，受污染的城區(qū)和流域都要重新規(guī)劃，設(shè)計(jì)和施工都比較困難；且面源污染整治過程中涉及到征地拆遷、用地紅線等問題，有些居民不愿意配合，工程推進(jìn)不容易。

2.2.2 清淤疏浚

清淤疏浚是指將河道受污染底泥清除出水體，直接減輕河道中致黑污染物的負(fù)荷，從而達(dá)到削減水體中致黑污染物的目的。在光明區(qū)全面消除黑臭水體治理工程（光明水質(zhì)凈化廠服務(wù)范圍）中，清淤疏浚包括 9 條支流水系，總長20.36 km；51 條小微溝渠，總長 26.68 km；26 個(gè)小湖塘，面積 18.71 萬 m2；11 條暗涵小河汊，總長 10.45 km。對這些河道中懸浮于淤泥表層的污染底泥進(jìn)行清除，有利于水生生物種落的恢復(fù)，但需注意控制好清淤的深度，保護(hù)下層底泥不被破壞，避免水體原有的生態(tài)系統(tǒng)平衡發(fā)生紊亂[13]。此外，清淤疏浚底泥的數(shù)量巨大，成分復(fù)雜，若處理不妥，有可能對周邊環(huán)境造成二次污染。

2.2.3 生態(tài)修復(fù)

在光明區(qū)全面消除黑臭水體治理工程（光明水質(zhì)凈化廠服務(wù)范圍）中，生態(tài)修復(fù)利用的是植物吸收、提取、分解、轉(zhuǎn)化或固定環(huán)境中的污染物的措施。在新陂頭河北一支、新陂頭河北二支等流域兩岸進(jìn)行了生態(tài)護(hù)坡設(shè)計(jì)，在斜坡或邊坡面上做了各種鋪砌和植物種植，將硬質(zhì)岸坡改造成梯田式軟質(zhì)生態(tài)岸坡，從而在保持邊坡穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，提高邊坡的生物多樣性。采用生態(tài)護(hù)坡設(shè)計(jì)能夠有效地保持水土并對地面徑流截污，在保證河道排流泄洪的同時(shí)，也打造出兩岸秀麗的生態(tài)風(fēng)景。此外，在木墩河、鵝頸水等流域種植了睡蓮、水浮蓮、蘆葦、香蒲、茭白等水生植物，有效地降低了水體中的 COD、TN（總氮）、TP（總磷）、氨氮等濃度。在黑臭水體治理過程中，利用植物修復(fù)治理技術(shù)，有效保護(hù)了水體生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性及改善了居民生活環(huán)境。

2.2.4 引水補(bǔ)給

在光明區(qū)全面消除黑臭水體治理工程（光明水質(zhì)凈化廠服務(wù)范圍）中，引水補(bǔ)給是指將河流原有黑臭水體集中排放處理，再引入清潔水源。在清潔水源的沖擊下，對黑臭水體進(jìn)行稀釋，增強(qiáng)河流水域的自凈能力，修復(fù)受損的生態(tài)系統(tǒng)。這種方法可以有效降低水體中致黑污染物濃度，效果較明顯。但這種方法工程量巨大，水資源需求量高，耗費(fèi)資金較多，且對地理?xiàng)l件要求高。

3 建議措施

在光明區(qū)黑臭水體治理過程中除了以上措施外，還可以增加一些輔助性措施，以達(dá)到去除黑臭的良好效果。

3.1 曝氣復(fù)氧

曝氣復(fù)氧是指在水體中安置曝氣裝置，提高水體中的溶解氧（DO）含量，增強(qiáng)好氧微生物的代謝活動，促進(jìn)其對水體中有機(jī)污染物的分解，減輕水體中致黑污染物的負(fù)荷。在光明區(qū)容易出現(xiàn)黑臭現(xiàn)象的流域，可以在其水體中增加曝氣裝置，通過間歇性的曝氣，增加水體中的溶解氧（DO）含量，促進(jìn)底泥的分解，提高微生物的降解速率，從而凈化水質(zhì)。

3.2 人工浮床

在治理后的小河溝、河流等水域，以高分子材料為載體，將水生植物如石菖蒲、金魚藻、水葫蘆等種植到水體中，構(gòu)建填料-水生植物-微生物三者協(xié)同作用系統(tǒng)，通過水生植物的吸收、微生物的降解作用，降低水體污染物負(fù)荷，從而使水體中的污染物得到有效去除。

3.3 生物操作技術(shù)

在治理后的小河溝、河流等水域，通過對水生生物群及棲息地的調(diào)節(jié)，增強(qiáng)其中的內(nèi)部相互作用，促使浮游植物生物量下降，以提高水體透明度，改善水質(zhì)。雖然該項(xiàng)技術(shù)對于改善水質(zhì)及生態(tài)環(huán)境有顯著效果，但是在具體實(shí)施過程中需要開展大量深度調(diào)研工作，防止物種入侵以及食物鏈的破壞。

4 結(jié) 語

目前，國內(nèi)對黑臭水體的研究偏向治理技術(shù)與污染程度的分析方法，需對其深層次的理解作進(jìn)一步研究。黑臭水體的形成是多方面因素共同作用的結(jié)果，治理不同區(qū)域的黑臭水體應(yīng)采取不同的措施。深圳市光明區(qū)黑臭水體的治理除了采取目前的措施以外，更應(yīng)以城市城市生態(tài)文明建設(shè)理論為指導(dǎo)，融合海綿城市的建設(shè)理念，以海綿城市的“滲、滯、蓄、用”等功能有效地減少面源和點(diǎn)源污染。

黑臭水體治理是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，在治理方法上沒有“一招鮮”。只有結(jié)合光明區(qū)水體污染程度和當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境因素合理選擇治理技術(shù)，因地制宜、因河而異，多措并舉、多管齊下，做到治管結(jié)合，長期維護(hù)，才能從根本上解決黑臭水體問題，避免后期出現(xiàn)水體返臭現(xiàn)象，從而改善水質(zhì)，打造出碧水藍(lán)天的和諧生態(tài)環(huán)境。