黑臭水體治理與提質(zhì)增效技術(shù)研究

王鮮鮮，周立波，白獻宇，秦 江

［北控技術(shù)服務(wù)（廣東）有限公司，廣東 廣州 510308］

0 引言

在我國快速建設(shè)發(fā)展過程中，生活污水、工業(yè)廢水等污染水體的排放量逐漸增加，加之早期對污染治理力度不足的遺留問題，使各地出現(xiàn)了不同程度的污染狀況，黑臭水體治理已經(jīng)成為促進社會建設(shè)發(fā)展的重要課題。

1 黑臭水體治理存在的問題

黑臭水體治理存在的問題較為復(fù)雜，引發(fā)水體污染的原因眾多，但并不是所有污染都會產(chǎn)生黑臭水體，只有在一些條件下，才會逐漸形成黑臭水體。以?？谑兴h(huán)境為例，?？谑兴等狈B通、水體流動性弱、自凈能力差，水體循環(huán)不佳的情況下很容易發(fā)生內(nèi)源污染。而且?？谑袧竦丨h(huán)境容易受到外界干擾，在工農(nóng)業(yè)發(fā)展和城市建設(shè)過程中，水污染源不斷增多，建筑垃圾、工業(yè)廢水、生活污水都會使水體和濕地受到污染，從而導(dǎo)致黑臭水體形成。如圖1 所示就是典型的淺灘駁岸在水污染狀態(tài)下逐漸變黑、淤積。

圖1 典型黑臭水體

黑臭水體治理的難點在于水體功能較為單一，特別是在城市中，水體大多被硬質(zhì)駁岸圍困在河道之中，除了運輸水流、單一景觀外沒有任何作用，原本的自然水系逐漸變?yōu)楣δ軉我坏呐潘髑?，這使得水體的自凈能力不斷變差，在早期治理過后，很快會又出現(xiàn)黑臭狀況復(fù)發(fā)的現(xiàn)象，造成治理資源的浪費。另外，目前水體周圍綠化程度不足，很難形成完整的生態(tài)環(huán)境體系。

2 黑臭水體治理與提質(zhì)增效技術(shù)設(shè)計

2.1 技術(shù)研究

黑臭水體治理是一項綜合性問題，集合了水利、污染治理、景觀、市政等多個專業(yè)，在水體治理過程中需要考慮周邊環(huán)境的實際需求，兼顧與地區(qū)的發(fā)展關(guān)系，還需平衡水利與景觀方面的功能，并非只是將黑臭水體清除，還需進一步提質(zhì)增效。在《城市黑臭水體整治工作指南》中已經(jīng)明確定義“黑”和“臭”，主要以水體通透度低、水體散發(fā)出令人難受的氣味為判斷依據(jù)，一般會根據(jù)周邊居民的感官感受作為最低判斷標(biāo)準。

現(xiàn)階段，黑臭水體治理主要有3 類方法，即物理法、化學(xué)法和生態(tài)修復(fù)法。物理法包括截污納管、底泥疏浚、人工曝氣、原位覆蓋等，是防止大部分黑臭水體產(chǎn)生的最佳方式，也是黑臭水體治理的第一步?；瘜W(xué)法包括絮凝沉淀、添加化學(xué)藥劑、超磁分離凈化等方法，化學(xué)法能夠有效處理水體中的污染成分，將大量污染物質(zhì)去除。不過化學(xué)法在應(yīng)用時也會產(chǎn)生一定生態(tài)影響，需要多加注意。生態(tài)修復(fù)法是利用水生動物、水生植物、微生物或生物膜技術(shù)使生態(tài)系統(tǒng)快速恢復(fù)，生態(tài)修復(fù)需要水體水質(zhì)恢復(fù)到一定程度后才能使用，一般在提質(zhì)增效階段或黑臭水體治理最后一步來使用。3 類方法各有利弊，需要根據(jù)黑臭水體的具體情況來選擇適宜的方法或組合運用形式，如圖2 所示，即為人工濕地+生態(tài)浮島的生態(tài)治理維護方式，不僅有效改善水質(zhì)，遏制水體黑臭現(xiàn)象，而且可美化環(huán)境，增強景觀效果[1]。

圖2 人工濕地和生態(tài)浮島

2.2 總體設(shè)計

《城市黑臭水體整治工作指南》將黑臭水體分為輕度和重度兩級，水質(zhì)檢測結(jié)果將作為黑臭水體治理設(shè)計與治理效果評估的重要依據(jù)。黑臭水體分級標(biāo)準如表1 所示。

表1 城市黑臭水體污染程度分級

在對黑臭水體完成分級后，需要分析黑臭水體的污染來源。黑臭水體的形成主要有3 種原因：①大量污染物質(zhì)進入水體，超過水體自凈上限后就會發(fā)生黑臭現(xiàn)象，污染物質(zhì)主要是灰塵、未經(jīng)處理排入水體的污水、沿河岸堆放的垃圾。②水體內(nèi)部環(huán)境催化黑臭水體形成，死亡的生物會累積形成具有污染性質(zhì)的有機物，逐漸形成內(nèi)源污染物質(zhì)并沉積在水底的底泥之中，之后便會不斷釋放污染物污染水體，特別是在水體溫度上升的情況下，會使水體中微生物和藻類加快污染物的擴散速度，導(dǎo)致溶解氧含量降低，從而產(chǎn)生黑臭水體。③水體流動性不足，水體自身的水循環(huán)不通暢，復(fù)氧能力降低，水體具有的污染物質(zhì)就會逐漸沉積，進而影響水體自凈能力，這也是當(dāng)前大多數(shù)黑臭水體產(chǎn)生的主要原因。黑臭水體治理與提質(zhì)增效技術(shù)應(yīng)用的大體思路和流程如圖3 所示，其中技術(shù)手段應(yīng)用需要根據(jù)黑臭水體實際情況來決定，圖中只是簡單列舉出常用的幾種方式作為參考。

圖3 黑臭水體治理與提質(zhì)增效技術(shù)應(yīng)用流程

黑臭水體治理與提質(zhì)增效技術(shù)應(yīng)用的目標(biāo)是將黑臭水體治理與景觀設(shè)計相互結(jié)合，建立起長效的水體保護措施，減少來自外部的污染，增強內(nèi)部水體自凈能力，綜合運用生態(tài)修復(fù)技術(shù)，將水體打造成一個完善的自然系統(tǒng)，實現(xiàn)改善生態(tài)環(huán)境的良性循環(huán)。黑臭水體治理與提質(zhì)增效技術(shù)需要遵循3 項基本原則：①可行性，不同水體產(chǎn)生黑臭的原因不同，地域環(huán)境也會影響黑臭水體治理的效果，在具體治理技術(shù)應(yīng)用時必須結(jié)合水體的污染程度和原因，有針對性地選擇合適的技術(shù)方法。②經(jīng)濟性原則，特別是市政治理工程的經(jīng)費主要由政府承擔(dān)，在選擇整治方案上要爭取盡可能高的性價比。③長效性，黑臭水體的產(chǎn)生具有一定的季節(jié)性特征，治理除了要在短時間內(nèi)消除水體的黑臭狀況，還需長期維持水質(zhì)，通過長久維護來使水體環(huán)境保持穩(wěn)定[2]。

3 黑臭水體治理與提質(zhì)增效技術(shù)應(yīng)用措施

3.1 內(nèi)源污染治理

面對黑臭水體的治理，現(xiàn)階段主要是加強污染源的控制與治理，充分考量工業(yè)廢水、養(yǎng)殖場污水、生活污水等關(guān)鍵污染源的具體技術(shù)應(yīng)用。重點關(guān)注工業(yè)排污口、生活源排污口、垃圾臨河丟棄等問題，在治理過程中規(guī)范排污口治理和垃圾清運工作，從源頭上減少水體污染，避免一邊治理一邊污染的情況發(fā)生。

內(nèi)源污染治理的第一步是將帶有大量污染物的底部淤泥進行處理，否則即便截斷外污染源，依然不會改變水體本身的質(zhì)量。在水深、水寬滿足條件的情況下可以使用清淤船進行水下清淤工作。若無法使用清淤船，可選擇干河清淤或結(jié)合渠道清淤的方式。如果淤泥量較大，且運輸處置較為困難，可就地脫水干化焚燒處理。

內(nèi)源污染治理的第二步是加強生態(tài)補水和水體動力調(diào)控，一般是針對水循環(huán)動力較差的水體來進行。對現(xiàn)狀水體提供一定量的生態(tài)用水，增加河道水流量、營造水流活力，豐富水體生態(tài)，通過活水暢流來保障水質(zhì)優(yōu)良。

內(nèi)源污染治理的第三步是修整水體邊坡、堤岸，可以與水體調(diào)控同時進行，其主要目的是為后續(xù)生態(tài)景觀、生態(tài)環(huán)境構(gòu)建提供基礎(chǔ)，對堤岸、邊坡進行填充、護底、鋪設(shè)草坪等工作。

3.2 管網(wǎng)總體改造

水體管網(wǎng)是銜接污染源頭和水流末端泵站污水廠的基礎(chǔ)，管網(wǎng)系統(tǒng)對于黑臭水體的治理和完善有著重要作用。為了增強區(qū)域污水的治理效果，必須要配套建設(shè)相關(guān)污水管網(wǎng)，結(jié)合雨污分流減少合流制管網(wǎng)。

一方面要對存在結(jié)構(gòu)性、功能性問題的管網(wǎng)進行更新改造，解決污水外滲、管道溢流、進水濃度低等問題。需要注意，開挖換管會嚴重破壞管道結(jié)構(gòu)，必須嚴格按照設(shè)計標(biāo)準進行施工開挖，避免因改造管道而影響水環(huán)境。合流制管網(wǎng)在雨水季節(jié)特別容易發(fā)生溢流問題，也是水體在雨季發(fā)生黑臭的主要原因。在管網(wǎng)改造過程中還需修復(fù)污水系統(tǒng)，使污水系統(tǒng)能夠全覆蓋、全收集、全處理，降低合流制污染、雨水污染導(dǎo)致黑臭水體產(chǎn)生的概率。通常是對現(xiàn)有排水管網(wǎng)系統(tǒng)進行改造，增加調(diào)蓄池、處理設(shè)施等方式來完善排水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

另一方面，水體中的易沉降物質(zhì)也會沉積在排水系統(tǒng)之中，形成管道污泥，如果不能及時疏通清除，這些沉積物就會被沖入水體，進而沉積在水體底部，這是造成水體黑臭反復(fù)出現(xiàn)的重要原因之一，而且部分有機物質(zhì)被截留到管道內(nèi)部，會導(dǎo)致污水廠處理功效降低，致使更多污染物質(zhì)排放進水體?，F(xiàn)階段，主要采用高壓清洗車進行疏通，再將吸取的污泥運輸出去?；蛟谖鬯幚韽S直接采用排水管渠綜合處理污泥技術(shù)，通過篩分、洗滌、過濾等方法處理管道中的污泥，也可以減少污泥量。

3.3 末端綜合管理

黑臭水體治理后的提質(zhì)增效需要全面實行，在黑臭水體前中期治理完畢后，還需加強末端綜合管理，保障黑臭水體在自然條件下不會復(fù)發(fā)，減少人工處理次數(shù)。首先要檢查排水井和排水口，對水體徑流中的顆粒物、懸浮物進行攔截及檢測，實時監(jiān)控水體污染情況。并根據(jù)污水處理廠和管網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，分析污水處理系統(tǒng)的布局效果，保障處理廠、管網(wǎng)和水體能夠融為一體。在黑臭水體治理后期階段，可以采用生態(tài)修復(fù)法強化水體的生態(tài)能力和自凈能力，可以采用水生植物、微生物制劑等方式，投放進黑臭水體之中，有效去除水體中的TP、COD、SS 等常見污染物，去除率可達到90%[3]。

在黑臭水體治理前后都需要通過高質(zhì)量的管理工作來維持黑臭水體治理與提質(zhì)增效得到的效果。首先要強化治理責(zé)任，加強對排污源頭的管理，明確黑臭水體整治的責(zé)任，確保企業(yè)和群眾能夠做到依法排水。其次要設(shè)計黑臭水體治理與提質(zhì)增效管理的全生命周期方案，水體污染現(xiàn)象在治理后很可能出現(xiàn)復(fù)發(fā)問題，需要相關(guān)部門發(fā)揮自身作用，綜合評估水體黑臭現(xiàn)象，加強對污水處理廠、排水管網(wǎng)系統(tǒng)的監(jiān)督和檢查，嚴格處理其中存在為違法違規(guī)行為，從而保證水體管理的整體水平。最后要完善水質(zhì)監(jiān)測工作，在落實黑臭水體治理后，需要一套健全的水質(zhì)監(jiān)測體系來使工作人員充分掌握詳細的監(jiān)測信息，更好地落實黑臭水體治理與后期生態(tài)修復(fù)，將黑臭水體隱患扼殺在萌芽之中，長期保持水環(huán)境的質(zhì)量。

3.4 后期生態(tài)修復(fù)

雖然通過黑臭水體治理與提質(zhì)增效技術(shù)可以在短時間內(nèi)改善水體水質(zhì)，但是水體的進一步凈化與長期維持還需要完整的生態(tài)系統(tǒng)來支持，通過人工生態(tài)修復(fù)可以加快生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)速度。生態(tài)修復(fù)可分為水體和水陸交錯帶兩大類。

水體景觀是內(nèi)河、湖泊生態(tài)系統(tǒng)最為有效的恢復(fù)方法之一，其原理就是恢復(fù)水體中水生植物的生存環(huán)境，改變水系物質(zhì)的循環(huán)速率，從而改善水質(zhì)。不過水生植物或動物在死后腐爛很容易造成水體的二次污染，必須通過加強管理的方式來進行清理。水生植物分為三種，挺水植物、浮水植物和沉水植物。挺水植物可以增加水生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定性和多樣性，由于挺水植物根系發(fā)達，可以改善水體底泥的生物條件，減少氮磷及有機物的釋放?？梢赃x擇蘆葦、荷花、菖蒲等；浮水植物的水生性較強，一般在挺水植物群落的縫隙中生存，浮水植物可以增強水生態(tài)系統(tǒng)的自凈能力，還因為其美觀具有較高的觀賞價值。不過浮水植物對水深和水體流動性有一定要求，需要設(shè)置在適宜的位置；沉水植物是水生態(tài)系統(tǒng)的主要生產(chǎn)者，將其他水體植物產(chǎn)生的渾水狀態(tài)凈化至清水狀態(tài)，可以有效凈化水體中的污染物。除了水生植物外，也可投放一定量的水生動物，使物質(zhì)循環(huán)更加順暢，比如螺類生物可以攝食底泥中的有機物或水生植物殘體，來降低底泥中有機物的含量。魚類的增加會帶來一定沉積物和營養(yǎng)鹽的釋放問題，如果投放魚類，則需要控制在合理的數(shù)量內(nèi)[4]。

水陸交錯帶景觀包括駁岸、漫灘地和濕地三部分。駁岸是水體與陸地物質(zhì)交換的重要部分，也是保持水系岸線水土交換的基礎(chǔ)，需要根據(jù)水體段落的具體情況，采取不同的駁岸處理方法，因地制宜，塑造出生動美觀的岸線風(fēng)景。主要有3 種形式：①自然緩坡駁岸如圖4 所示。在兩岸寬度較大的河段，應(yīng)盡量保持自然狀態(tài)，配合水體植物凈化，逐步恢復(fù)穩(wěn)定生態(tài)系統(tǒng)。②臺階式駁岸。在兩岸寬度不夠的水體可以采用臺階分層處理的方式，既可以滿足人們親近水面的需求，也能根據(jù)不同高度的水位設(shè)置不同風(fēng)景。③垂直駁岸。在兩岸寬度緊張的河段只能修建垂直混凝土墻配合觀望平臺形成景觀效果。

圖4 自然緩坡駁岸

漫灘地是水體具有較為開闊的區(qū)域，可以建成蜿蜒曲折類型，設(shè)置適合魚類生存的靜水區(qū)域，適合種植挺水植物和沉水植物的深水區(qū)域。漫灘地可以通過種植草本植物來增強自然生態(tài)系統(tǒng)的多樣性，促進水環(huán)境的穩(wěn)定發(fā)展。

人工濕地應(yīng)采用復(fù)合型生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)件，綜合水體表面徑流、管網(wǎng)徑流、生物多樣性等需求進行設(shè)計，部分區(qū)域可以采用跌水或景觀涌泉結(jié)合曝氣增氧系統(tǒng)，將濕地周圍打造成具有動態(tài)美感的水體，再搭配周邊休憩景觀，使水系和自然更靈動，更具觀賞價值。

4 結(jié)論

黑臭水體治理及提質(zhì)增效是水生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的主要技術(shù)舉措，通過分析黑臭水體治理存在的問題，結(jié)合實際情況對黑臭水體治理及提質(zhì)增效技術(shù)應(yīng)用做出總體設(shè)計和長期規(guī)劃。從內(nèi)源污染治理開始，完善管網(wǎng)系統(tǒng)改造修復(fù)，加強末端綜合管理，采取生態(tài)景觀建設(shè)，促使黑臭水體治理完成后能夠長期保持良好狀態(tài)。