城市黑臭水體治理技術(shù)及其發(fā)展趨勢(shì)

孫立朋 高力軍 鄭 賀 王 斌 賀 武

中邦匯澤園林環(huán)境建設(shè)有限公司

1 引言

近年來(lái)，人類(lèi)生存和生存環(huán)境日益惡化，自然生態(tài)環(huán)境遭到嚴(yán)重破壞。特別是在城市建設(shè)中，水黑臭現(xiàn)象越來(lái)越普遍，如何盡快處理好這一問(wèn)題，直接關(guān)系到群眾生活環(huán)境的質(zhì)量。黑臭水體的形成會(huì)破壞水資源的質(zhì)量，它阻礙了水資源正常供應(yīng)的有序發(fā)展。為了改善這種狀況，要重視黑臭水體的污染，認(rèn)真分析原因，然后運(yùn)用合理的處理技術(shù)進(jìn)行治理，掌握未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。因此，有必要對(duì)黑臭水體治理技術(shù)及發(fā)展方向進(jìn)行系統(tǒng)的思考和分析，具有一定的研究意義和實(shí)用價(jià)值。

2 黑臭水體成因

2.1 大量外源污染物的排放

對(duì)于城市水體而言，引發(fā)其黑臭情況的重要因素就是大量的外源性污染物的流入，主要污染物包括磷化合物、有機(jī)污染物和重金屬。（1）水體中溶解氧會(huì)被大量的有機(jī)污染物消耗，此時(shí)，水體復(fù)氧率明顯低于耗氧率，使水體缺氧甚至厭氧。（2）厭氧菌等微生物可對(duì)有機(jī)污染物進(jìn)行有效分解，出現(xiàn)黑臭物質(zhì)，導(dǎo)致水體出現(xiàn)黑臭。

2.2 底泥沉積物中內(nèi)源污染物釋放

酸性及厭氧下，水中將大量釋放沉積物中的磷、氨氮、有機(jī)污染物等，且而底泥中不溶于水的物質(zhì)如甲烷、硫化氫等物質(zhì)上升中會(huì)向水相中帶入污泥，造成水體黑乎乎、有異味發(fā)臭，此過(guò)程中，通常還有沉積物中的重金屬離子會(huì)向水中釋放。

2.3 水體水動(dòng)力條件不足、夏季高溫

在城市中，水體大都是停留或緩流狀態(tài)，水動(dòng)力不足，且水循環(huán)不暢，進(jìn)而使水復(fù)氧率遠(yuǎn)低于耗氧率，且局部水域嚴(yán)重缺氧，從而削弱了水體的自?xún)袅?，最終導(dǎo)致水體黑臭情況嚴(yán)重，且水溫也會(huì)讓水體出現(xiàn)季節(jié)性的黑臭，隨著水溫的逐漸提升，因水體中藻類(lèi)生長(zhǎng)速度不斷提升，從而釋放有機(jī)物、氨氮，氧耗加速溶解，最后使水體黑臭加快。

3 黑臭水體治理技術(shù)

3.1 物理法

目前，物理法為治理黑臭河道應(yīng)用的主要方式，這些措施涵蓋了人工曝氣、引水沖淤、底泥疏浚等，表層底泥中的大量有機(jī)污染物和氨氮可通過(guò)底泥疏浚有效清除，并讓水體的有效容量增加，通常黑臭河道的會(huì)應(yīng)用這類(lèi)有效地預(yù)處理方式。然而，此法無(wú)形中會(huì)產(chǎn)生體積大且數(shù)量多的污泥，進(jìn)而使后期的處置與處理較為麻煩。比如，南京市秦淮區(qū)計(jì)劃用三汊河清潔水替代或稀釋多天黑臭河水，利用這種方式將水體黑臭污染度降低，然而，本項(xiàng)目只是通過(guò)稀釋來(lái)降低污染物的含量，實(shí)際上也并未徹底且有效地去除掉污染物，且會(huì)應(yīng)用巨大數(shù)量的潔凈水，這就說(shuō)明了不適合長(zhǎng)時(shí)間應(yīng)用這個(gè)方案。諶偉等據(jù)研究得出，利用人工曝氣復(fù)氧方式治理黑臭河道，有助于水中氨氮、COD 的減少，進(jìn)而能夠成功緩解河道中黑臭清情況的發(fā)生。

3.2 化學(xué)法

當(dāng)前階段，黑臭水體使用化學(xué)法治理時(shí)，主要通過(guò)添加如混凝劑沉淀劑、除磷劑、除藻劑等化學(xué)藥劑。對(duì)于化學(xué)修復(fù)技術(shù)來(lái)說(shuō)，其突出的優(yōu)勢(shì)是初始投資和運(yùn)行成本都不高，但缺點(diǎn)也需要被重視：穗重若長(zhǎng)時(shí)間添加化學(xué)物質(zhì)，會(huì)影響底棲生物的生物活性，且也會(huì)使水環(huán)境指標(biāo)被改變，與如今水生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展不相符。鑒于此，傳統(tǒng)單一的化學(xué)修復(fù)技術(shù)只適合在短期或緊急底泥修復(fù)工程中應(yīng)用，也就是說(shuō)，當(dāng)前緊要的化學(xué)研究重點(diǎn)任務(wù)就是尋找和開(kāi)發(fā)對(duì)水環(huán)境和底棲生物影響小的化學(xué)品和合理的投加方法。徐等研究了將氧化鈣加入黑臭水體中，能有效緩解水體的黑臭現(xiàn)象，并在水體中釋放固化的內(nèi)源磷。

3.3 生物生態(tài)法

生物生態(tài)學(xué)方法是通過(guò)生物（包括動(dòng)植物、微生物、植物）恢復(fù)水體自?xún)裟芰?，重建水生態(tài)系統(tǒng)的一種方法，具有經(jīng)濟(jì)可行性和長(zhǎng)效治理水體黑臭方法。具體方式涵蓋了：生態(tài)案帶修復(fù)技術(shù)、植物凈化技術(shù)、生物膜技術(shù)、微生物技術(shù)。

3.3.1 微生物技術(shù)

微生物技術(shù)是通過(guò)生物促進(jìn)劑、微生物制劑來(lái)對(duì)水體自?xún)袅M(jìn)行恢復(fù)，從而消除水中的黑臭。現(xiàn)如今，生物促生劑Bio-Energi-zer、EM菌劑、CBS菌劑、Clear-Flo系列菌劑為常用的微生物菌劑，據(jù)國(guó)內(nèi)相關(guān)研究可知，微生物技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是：投資少、速度快且容易操作。

3.3.2 生物膜技術(shù)

生物膜技術(shù)：污染物的降解、吸收和截留是通過(guò)微生物生長(zhǎng)和成膜來(lái)實(shí)現(xiàn)的，黑臭水中的污染物可通過(guò)生物膜技術(shù)有效去除。董甜等人用枯草芽孢桿菌固定生物膜技術(shù)來(lái)對(duì)黑臭水體進(jìn)行凈化，從此項(xiàng)凈化實(shí)驗(yàn)可知，利用枯草芽孢桿菌生成的生物膜，能良好凈化黑臭水體，凈化后的水質(zhì)符合國(guó)際Ⅳ類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。生物膜技術(shù)有很低的運(yùn)行成本，不會(huì)再次污染水體，具有良好的處理效果，但嚴(yán)重污染且有很高的有機(jī)負(fù)荷時(shí)，通常會(huì)使生物膜發(fā)生壞死脫離情況，維護(hù)管理十分困難，所以說(shuō)，在負(fù)荷低且污染不嚴(yán)重地中小河流中適合應(yīng)用生物膜技術(shù)來(lái)進(jìn)行凈化。

3.3.3 植物凈化技術(shù)

植物凈化技術(shù)是河流治理中另個(gè)常用的生態(tài)環(huán)保技術(shù)，通過(guò)水生植物根系截留并吸收污染物，然后經(jīng)微生物生態(tài)系統(tǒng)對(duì)有機(jī)污染物進(jìn)行降解，浮萍、蘆葦、燈芯草等為常見(jiàn)的水生植物，人工濕地、生態(tài)浮島是水生植物凈化技術(shù)成功應(yīng)用的主要體現(xiàn)，作為一類(lèi)原位修復(fù)技術(shù)，生態(tài)浮島，一直處在水流順暢河流中，載體或基質(zhì)上無(wú)土栽培植物的漂浮體，不但是綠化景觀(guān)，又可成為生物的棲息地。作為異位生態(tài)處理法，人工濕地能夠通過(guò)生物降解、植物吸收和基質(zhì)截留吸附等對(duì)水體進(jìn)行凈化。植物凈化技術(shù)盡管有很多的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)然后也有很多問(wèn)題存在：溫度也會(huì)影響到植物凈化效果，也會(huì)對(duì)水體回復(fù)速度形成影響，在冬季通常水溫會(huì)較低，影響植物生長(zhǎng)，其凈化效果就不會(huì)理想，價(jià)值植物修復(fù)技術(shù)有一定的局限性存在，為此，想要達(dá)到最理想的應(yīng)用效果則最好與其他物理法結(jié)合應(yīng)用。

3.3.4 生態(tài)岸帶修復(fù)技術(shù)

生態(tài)修復(fù)技術(shù)：是一種應(yīng)用多學(xué)科知識(shí)的綜合治理技術(shù)，其目的是恢復(fù)原有的生態(tài)河岸，并能有效地維持水土資源的交換，生態(tài)河岸修復(fù)技術(shù)適合應(yīng)用在城市污水的長(zhǎng)期治理中，將植被科學(xué)種植在河岸兩側(cè)，可對(duì)徑流進(jìn)行有效緩解，攔截污染物，減少入河污染物量，實(shí)現(xiàn)了對(duì)水環(huán)境的改善。在海綿城市建設(shè)中，生態(tài)護(hù)岸可維持水循環(huán)，提高入滲率，為生物提供棲息地，保證物種多樣性，還有助于溪水與河流小氣候的調(diào)節(jié)，所以其有良好的改善生態(tài)環(huán)境和降污效果，可以被廣泛地進(jìn)行推廣與應(yīng)用，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境的更好保護(hù)。

4 黑臭水體治理工作的未來(lái)發(fā)展方向

4.1 綠色生態(tài)化防治模式

針對(duì)黑臭水體治理工作來(lái)說(shuō)，綠色生態(tài)化防治模式可謂未來(lái)的發(fā)展方向。通過(guò)從防治技術(shù)改革，逐漸達(dá)到生態(tài)化治理的效果。目前，生態(tài)化防治工藝已經(jīng)獲取了相應(yīng)的成績(jī)，不過(guò)其中的微生物自身的生長(zhǎng)周期很久，同時(shí)在適應(yīng)性方面受到一定的限制，并且有關(guān)植物會(huì)被天氣與季節(jié)等不同的因素干擾，控制起來(lái)難度非常大。因此，在未來(lái)的很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，綠色生態(tài)化防治技術(shù)依然需要不斷改進(jìn)和優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)對(duì)生物的有效管控，合理凈化復(fù)合酶，以便最終完成防治黑臭水體的工作任務(wù)。由此可見(jiàn)，在未來(lái)治理黑臭水體的過(guò)程當(dāng)中可以運(yùn)用綠色生態(tài)化防治模式，能夠獲得良好的治理效果。

4.2 污染源管控技術(shù)利用率提高

從未來(lái)的發(fā)展勢(shì)頭來(lái)看，通過(guò)不斷提高污染源管控技術(shù)的利用率，可以達(dá)到有效治理黑臭水體的目的。以現(xiàn)階段的情況而言，大部分運(yùn)用構(gòu)建管網(wǎng)的方式進(jìn)行科學(xué)管控相應(yīng)的污染源，其周?chē)霓r(nóng)田與空氣內(nèi)的塵粒可能受到雨水的作用影響進(jìn)到水體當(dāng)中，在未來(lái)，需要進(jìn)一步提高對(duì)污染源技術(shù)的利用率，才能實(shí)現(xiàn)有效治理黑臭水體的目標(biāo)。

4.3 水體的自?xún)羲饺找嫣嵘?/h3>

從當(dāng)前的情況來(lái)看，任何針對(duì)黑臭水體的防治技術(shù)均無(wú)法在短時(shí)間中獲得良好成效。為了延長(zhǎng)治理的效果，未來(lái)針對(duì)黑臭水體的治理工作會(huì)致力于使水體的自?xún)羲饺找嫣嵘员惬@得良好的成效。通常情況之下，水體的自?xún)艋芰εc水體流動(dòng)的影響因素是密切關(guān)聯(lián)的，當(dāng)水動(dòng)力充足的時(shí)候，能夠提高對(duì)相應(yīng)污染物地沖散效果，降低污染物集聚情況的發(fā)生概率。

5 結(jié)束語(yǔ)

最近一些年，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，環(huán)境污染不斷加重，城市黑臭水趨勢(shì)越發(fā)嚴(yán)重，在治理城市黑臭水中廣泛地應(yīng)用這多類(lèi)處理技術(shù)如生物法、化學(xué)法以及物理法等。當(dāng)通過(guò)相關(guān)實(shí)驗(yàn)得出，單一的處理工藝存在諸多缺陷。典型底泥疏浚的物理處理會(huì)嚴(yán)重浪費(fèi)大量的財(cái)力和人力資源，不能治本；化學(xué)法潛藏著二次污染的風(fēng)險(xiǎn)；生物法沒(méi)有較高的處理效率且需要很長(zhǎng)的修復(fù)時(shí)間，對(duì)水體環(huán)境有敏感的要求，縱觀(guān)整體，通常黑臭河道通過(guò)單一方式修復(fù)達(dá)不到理想的效果。而想要對(duì)城市黑臭水體進(jìn)行有效治理，則需要立足構(gòu)建與恢復(fù)生物多樣性的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并充分利用各種技術(shù)優(yōu)勢(shì)，將其整合為“化學(xué)+物理吸附+生物修復(fù)”的綜合技術(shù)，并隨著發(fā)展持續(xù)進(jìn)行完善。