城市黑臭水體治理與水質(zhì)長效改善技術(shù)研究

袁園

（廣州國賽地理信息技術(shù)有限公司，廣東 廣州 510600）

城市化建設(shè)的不斷推進及工業(yè)的發(fā)展都給自然環(huán)境造成了很大壓力，使環(huán)境污染問題日益嚴重，特別是在水污染方面，黑臭水體治理一直是一項難題。有效地應用水質(zhì)改善技術(shù)是治理水污染的主要手段。

1 當前我國城市水環(huán)境的現(xiàn)況分析

隨著城市的不斷發(fā)展，污染問題不斷加劇，城市黑臭水體數(shù)量的變得越來越多，在大部分發(fā)達城市都存在。相比較來說，南方城市比北方城市還要更嚴重。根據(jù)相關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，在2019年9月底的一次調(diào)查數(shù)據(jù)中，全國累積黑臭水體的數(shù)量為2100個，其中，南方城市的數(shù)量較多，包括江蘇、湖南、廣東等地區(qū)，其分別占據(jù)了總體比例的7.2%、8.1%以及11.6%。在中南區(qū)域內(nèi)，黑臭水體的數(shù)量高達778個，占據(jù)了總體比例的37.0%，2019年我國黑臭水體的分布情況見圖1。由于大量黑臭水體的存在，造成水環(huán)境極不理想，因此，有關(guān)部門要求對黑臭水體進行治理，以提升城市的水質(zhì)。近幾年，許多發(fā)達城市采取了治理措施，像京津冀地區(qū)、珠江三角洲一帶以及長江三角洲一帶的城市都在黑臭水體的治理方面取得了一定的成效，為城市居民營造了良好的居住環(huán)境，保證了水資源更加健康，同時也保證了人們的飲水健康，但需要注意的是黑臭水體的治理工作應該是一項綜合性和長效性的工作，城市水環(huán)境也應當不斷維護[1]。

圖1 2019年我國黑臭水體的分布情況

2 城市黑臭水體污染問題產(chǎn)生的原因

2.1 城市污水管網(wǎng)不夠完善

城市黑臭水體問題是一項長期困擾人們問題，許多經(jīng)濟發(fā)展較快的城市更為嚴重，究其原因也多種多樣，其中較為明顯的原因之一就是城市的污水管網(wǎng)不夠完善。例如，一些城市在早期建設(shè)規(guī)劃時未重視污水排水系統(tǒng)的建設(shè)，造成其在長期運行方面存在不足，容易導致水體污染。還有一些城市的發(fā)展較迅速，污水量近些年才逐漸提升，而污水處理和排水系統(tǒng)都逐漸顯現(xiàn)出不滿足需求的情況，導致水體被污水污染。管網(wǎng)本身的原因則也包括許多種，比如一些管線的布置時限過長，材質(zhì)出現(xiàn)老化或破損，再加上其管線的日常質(zhì)量維護工作不到位，導致管線出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性問題，如破損、變形等，間接導致了管線功能出現(xiàn)問題，許多污水會直接排入河道、湖泊，造成了嚴重的污染。同時，還有一些城市的雨水管線與污水管線未進行分流設(shè)置，或是存在著兩種管線混接的情況，也導致了大量污水進入到雨水管道，或是雨水進入到污水管道，使污水處理難度增加，從而引發(fā)水體的污染問題[2]。

2.2 水溫升高與死水問題

隨著溫度的升高，水體的溫度也隨之上升，而這會為水中多種微生物的生長提供更加適宜的條件，也會加速藻類植物的生長，藻類植物與微生物都會對水體內(nèi)的有機物進行分解，從而進一步提升生成氨氮的速度，使溶解氧被快速消耗掉，造成水中的氧含量不足，導致水體的黑臭污染；而死水則是指喪失基本生態(tài)功能的水體，這類水體還不具有流動性，因此其不夠進行自我修復和凈化，再加上缺氧問題的嚴重化，致使水質(zhì)出現(xiàn)嚴重惡化情況。

2.3 內(nèi)源底泥中會釋放污染物

水體中一旦入侵了污染物，許多污染物會進入到底泥當中，隨著時間的推移污染物會逐漸積累，致使底泥變黑、變臭。同時，在還原條件或是酸性條件下，這些底泥中的污染物會發(fā)生反應而釋放出來，不斷進行厭氧發(fā)酵，產(chǎn)生氮氣、甲烷等惡臭氣體，而淤泥也會在污染物擴散過程中被帶到水體上方，造成水體變黑。在許多城市的黑臭水體污染調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，一些水體的內(nèi)源底泥污染物已經(jīng)與外源污染量相差不多，這也表明內(nèi)源污染急需進行處理。除此之外，一些水體當中營養(yǎng)物質(zhì)較多，導致藻類快速繁殖，但藻類植物在死亡之后會進行分解和礦化，從而出現(xiàn)氨氮產(chǎn)物，導致水體出現(xiàn)臭味，如果不及時處理，藻類植物殘體也會成為水體污水的原因之一。

2.4 氨氮及外源有機物加快消耗水中氧氣

城市水體的外源污染物主要是指一些外部植物殘留腐殖質(zhì)、居民的日常生活污水、餐飲部門傾倒的食物殘渣、農(nóng)產(chǎn)品加工過程中產(chǎn)生的污染物以及畜禽的糞便等，這些外源污染物會快速消耗掉水中的溶解氧，當水體中的溶解氧含量小于2.0 mg/L時，其水質(zhì)就會惡化，同時，在厭氧條件下的有機物分解作用也會產(chǎn)生一些小分子化合物，如硫化氫、氨等，都會帶有惡臭味道，嚴重影響水環(huán)境質(zhì)量及周圍群眾的身體健康。

3 黑臭水體治理與水質(zhì)長效改善技術(shù)的應用

在實際治理城市黑臭水體的過程中，需要充分了解形成水體污染的根本原因、實際污染的階段以及具體的污染程度等，然后針對性選擇水體治理與水質(zhì)長效改善的技術(shù)，在技術(shù)采用時還需考慮城市水體的治理目標、水文水質(zhì)的特征等，進一步制定出科學的治理方案。實際進行技術(shù)應用時需遵循幾項原則：一是全面性原則，全面且綜合地考慮城市黑臭水體治理工作，不要想著只依靠一種技術(shù)就能夠及時且有效地實現(xiàn)水質(zhì)改善，要合理進行技術(shù)組合，提升治理成效；二是適用性原則，水體治理技術(shù)的適用性是十分重要的，這主要是由于不同城市的黑臭水體的形成原因不同、污染程度不同，且不同技術(shù)的應用范圍也不同，要保證技術(shù)與情況相匹配，才能夠真正做到改善水質(zhì)、降低水體黑臭現(xiàn)象；三是經(jīng)濟性原則，城市黑臭水體治理技術(shù)的應用，除了要考慮有效性和長效性，還需考慮成本，若是不考慮經(jīng)濟問題，其技術(shù)使用具有較高成本，則治理工作也會受到影響而難以實施，達不到既定目標，因此應當選擇幾項合適的治理方案，然后進行比選分析，選出既有效又低成本的治理方案，提升城市黑臭水體的治理效益。

3.1 管線檢測技術(shù)的應用

管線檢測技術(shù)在黑臭水體治理方面的應用主要是指對排水管線的有效檢測，其對于評估管線結(jié)構(gòu)性與功能性是否達標方面有著很重要的作用，通過解決管線破損、管線混接以及管線不完善等問題進一步治理黑臭水體，改善水質(zhì)，是一種從根源上進行水體治理的技術(shù)。例如，管線檢測技術(shù)的應用還基于多種先進化的檢測設(shè)備，如具有綜合功能的管線檢測智能機器人（見圖2），不僅具有泥沙采樣的基本功能，還能夠進行修復清淤、管道切割，還可搭載一些掃描儀、雷達等檢測儀器，有效識別排水管道的缺陷狀況。黑臭水體的產(chǎn)生很多是由于污水未排入污水管網(wǎng)而直接流入河道所造成的，因此，采用管線檢測技術(shù)可以對污水管網(wǎng)進行全方位的排查工作，其檢測包括管線的具體位置、管口直徑以及管線長度等多項內(nèi)容，為下一步的管網(wǎng)修復提供可靠基礎(chǔ)；還有就是雨污管線混接情況，造成污水處理廠的負荷加重，污水處理質(zhì)量下降，排放不達標，導致水體出現(xiàn)嚴重污染而呈現(xiàn)黑臭。為處理這一問題，就需要利用管線檢測技術(shù)來確定雨污管線混接的具體位置，從而進行處理，比如利用管道聲吶、管道潛望鏡等設(shè)備開展精準探查，從而進行有效處理；由于管道本身存在缺陷，可能會導致外部水的進入，使得污水體積變大，加大處理工作量，污水若出現(xiàn)外滲就會污染周圍環(huán)境，從而致使水體也發(fā)生污染。因此在判斷管道本身是否發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)性問題時，主要是使用管線內(nèi)窺檢測技術(shù)，能夠有效探查管道的破裂或脫節(jié)等缺陷，對管道健康情況進行判斷，進而進行針對性修復。除此之外，管線檢測技術(shù)還可探測管道內(nèi)的淤泥量，防止其淤泥過多而造成溢流污染問題[3]。

圖2 一種管線檢測清淤智能機器人設(shè)備

3.2 截污控制技術(shù)的應用

截污控制技術(shù)在城市的黑臭水體治理中應用也是十分常見，該項技術(shù)也是最為直接的治理技術(shù)，其原理就是直接進行污水外部收集，防止其排入到河道當中造成嚴重的水體污染。例如，在實際應用過程中，可以圍繞河道、湖泊等位置直接鋪設(shè)污水的截流管線，再搭配設(shè)置輸水泵站，有效將外流的污水截流納入到城市污水處理系統(tǒng)中，集中化收集城市污水到排污管線，一般是包含了地表徑流、城市雨水、非點源污水等等。在當前技術(shù)不斷發(fā)展形勢下，許多城市還采用面源控制手段，即采用生態(tài)護岸與隔絕技術(shù)、地表固體廢棄物收集技術(shù)、低影響開發(fā)技術(shù)以及初期雨水的凈化技術(shù)等有效進行污水控制。除此之外，還可對直排污水進行原位處理，就是指直接對排放的污水或是受到污染的地表水進行凈化處理，解決黑臭水體問題，改善水質(zhì)，如采用合理的物理、化學手段對水中的污染物進行、對懸浮物進行清除的工作，這種方式適用于在短時間內(nèi)無法將污水截污控制到污水管道的情況，其一般是使用成本較低、操作簡便的污水處理設(shè)備，能夠迅速對污水進行處理[4]。

3.3 內(nèi)源治理技術(shù)的應用

內(nèi)源治理技術(shù)主要是指針對黑臭水體的內(nèi)源問題進行處理，從而有效改善水質(zhì)的手段。其一般是包括對水生植物殘體進行處理以及清淤疏浚。一些黑臭水體的形成還能是由于一些水生植物死亡并在水體內(nèi)腐爛而造成的污染，因此在治理過程中還需及時對水生植物的殘體進行打撈清理；清淤疏浚主要是指對底泥的污染物進行處理，從而減輕水體的內(nèi)源污染。黑臭水體的底部通常是存在著較多的黑淤泥，這也是其散發(fā)出惡臭氣味的主要原因之一，因此應當采用定期清理的手段，結(jié)合環(huán)保清淤、排干清淤等方式，有效治理淤泥污染物[3]。

3.4 生態(tài)修復技術(shù)的應用

生態(tài)修復技術(shù)也是治理黑臭水體的一種常用技術(shù)手段，充分從景觀美化方面、水體凈化方面以及植物對當?shù)丨h(huán)境適應方面來考慮，選擇合適的水體凈化植物，同時還需要注重水體植物的空間布局及種類搭配。例如，凈化水體的植物一般包括沉水植物、挺水植物、浮葉植物以及浮水植物等等，像水芹、水葫蘆、香蒲等都是能夠有效實現(xiàn)黑臭水體生態(tài)治理的水生植物。在運用水生植物治理手段的同時，還需對黑臭水體內(nèi)的溶解氧含量進行提升，一般是采用人工曝氣的方式，其實際運用的成本較低、效果較好，能夠構(gòu)建起活性水循環(huán)機制，減輕水體內(nèi)的污染物。除此之外，在運用多種技術(shù)手段處理并改善水質(zhì)的同時，還需從根本上加大監(jiān)管，加強對污水源的監(jiān)管，如應當嚴格控制工業(yè)企業(yè)的污水排放，同時杜絕城市生活垃圾、生活污水的隨意傾倒，設(shè)置集中處理系統(tǒng)，避免水體再次受到污染。

4 黑臭水體治理與水質(zhì)長效改善的方向

4.1 推動治理措施的多元化發(fā)展

根據(jù)現(xiàn)階段城市黑臭水體的治理情況看，其實際產(chǎn)生黑臭水體的原因是十分多樣的，可能各項原因的同時存在造成了整體水體系統(tǒng)的逐漸惡化，進而產(chǎn)生多種污染問題，而若是只采用單一方式或單一技術(shù)來開展治理工作，那么可能會難以取得良好的效果，其治理不夠及時有效，也無法實現(xiàn)長期性改善水質(zhì)的目標。因此，針對這種情況，應當積極研發(fā)多種技術(shù)和方式來治理黑臭水體，推動治理措施的多元化發(fā)展。同時要重視城市黑臭水體的實際情況，結(jié)合實際來開展各項治理工作，以提升其治理的效率與質(zhì)量。在治理污染的過程中，要具有科學指導性思維，確保各項措施準確落實，并建立完善的水體治理系統(tǒng)，借鑒優(yōu)秀的治理經(jīng)驗，進一步優(yōu)化治理措施。

4.2 善用雨水沖擊與徑流等消除措施

黑臭水體治理工作的人員應當要重視城市作為海綿體的功能，對城市徑流進行充分考察，然后結(jié)合污染的實際情況來制定治理方案，保證治理方案的系統(tǒng)性與科學性，從而進一步完善各項治理措施，減輕城市的水體與環(huán)境污染。例如，從雨水階段開展治理，治理人員可結(jié)合建立人工濕地與凈化塘來開展治理，有效實現(xiàn)對河流等水體的質(zhì)量，這種方式主要是提升了水體本身的自我凈化能力，也屬生態(tài)修復的一種方式，能夠有效改善水質(zhì)，對城市地表徑流進行合理管控，從根源上禁止污染物從徑流流入河流，降低水體污染。除此之外，治理人員也可從改造河道方面著手，采取一些有效的改造措施，像是護岸工程進一步修復和完善，以此來控制污染物的排放，形成了河道水體的保護機制，促進城市黑臭水體治理工作的高效推進，改善城市環(huán)境[5]。

4.3 多開發(fā)具有凈化作用的生態(tài)項目

城市黑臭水體污染源可能是由于工業(yè)生產(chǎn)或是日常生活污染物的傾倒而產(chǎn)生。而針對這種原因，有時不太可能從污染源上徹底隔絕污染，因而需要進一步提升城市水體的自我修復能力，建議多開發(fā)具有凈化作用的生態(tài)項目，可適當減輕城市黑臭水體污染的情況，同時也能夠提升城市的生態(tài)效益。例如，開發(fā)人工浮島項目，即在水體表面置放人工改良培育的植物，這些植物的作用主要是吸收黑臭水體中的有機物，如氮、磷等物質(zhì)，起到一定的污水凈化功能；還可多開發(fā)建設(shè)人工濕地，人工濕地的具體結(jié)構(gòu)是人工基質(zhì)以及在基質(zhì)上生長的水生植物，這樣可形成一個小型的生態(tài)系統(tǒng)，這種生態(tài)系統(tǒng)在實際運行過程中，生物之間會發(fā)生一定的化學或是物理反應，從而對一定范圍內(nèi)的黑臭水體污染進行控制與凈化；建設(shè)穩(wěn)定塘，穩(wěn)定塘是一種具有凈化作用的小型池塘結(jié)構(gòu)，其可以做到結(jié)合生物的代謝功能來降解黑臭水體中的有機物，從而實現(xiàn)一定的治理效果。

5 結(jié)論

綜上所述，城市的黑臭水體治理一直是一項重要任務(wù)，黑臭水體的產(chǎn)生與城市排水管線機制、溫度環(huán)境等都有著一定的關(guān)系。由本文分析可知，在城市黑臭水體治理與水質(zhì)長效性改善方面，主要是運用管線檢測技術(shù)、截污控制技術(shù)、內(nèi)源治理技術(shù)、生態(tài)修復技術(shù)等多項技術(shù)。