城市黑臭水體成因及治理措施分析

銅陵市建筑工程管理局 湯春華

隨著工業(yè)化、城鎮(zhèn)化發(fā)展，水體黑臭問(wèn)題愈演愈烈。研究表明，黑臭水體的出現(xiàn)，不僅會(huì)導(dǎo)致水體生態(tài)系統(tǒng)被破壞，還會(huì)使周圍環(huán)境受到污染，若不盡快解決該問(wèn)題，一方面會(huì)威脅附近居民的健康，另一方面會(huì)使大氣污染程度加劇。針對(duì)上述情況，國(guó)務(wù)院針對(duì)水污染防治工作印發(fā)了全面且翔實(shí)的行動(dòng)計(jì)劃，根據(jù)黑臭水體形成原因，提出并實(shí)施相應(yīng)治理方案，其現(xiàn)實(shí)意義有目共睹。

一、城市黑臭水體概述

（一）判斷依據(jù)

黑臭水體指的是城區(qū)內(nèi)存在味道刺鼻的黑色水體，若以黑臭程度為依據(jù)，可將黑臭水體劃分成兩類，分別是重度黑臭、輕度黑臭[1]。對(duì)水體受污染程度進(jìn)行劃分的依據(jù)為氨氮值，溶解氧，透明度，氧化還原電位，分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

表1 黑臭水體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

（二）形成機(jī)制

作為化學(xué)現(xiàn)象，水體黑臭的原因主要是水體所含金屬離子、有機(jī)物及無(wú)機(jī)物受厭氧微生物影響，進(jìn)而發(fā)生氧化還原，導(dǎo)致大量帶有刺激氣味的黑色物質(zhì)形成。

二、黑臭水體形成原因

（一）案例介紹

某水塘被污染水域面積約為150畝，匯水面積在300公頃左右，水體COD、氨氮及BOD5超標(biāo)嚴(yán)重，水質(zhì)劃為劣Ⅴ類。由于水塘距離長(zhǎng)江較近，在汛期有可能發(fā)生溢流直接排入長(zhǎng)江，對(duì)江水產(chǎn)生污染，因此查明造成水質(zhì)惡化的原因、采取有效措施提升改善水塘水質(zhì)受到有關(guān)部門的高度重視。

（二）成因分析

通過(guò)對(duì)水塘水域現(xiàn)狀、周邊排污情況及應(yīng)急處理現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施等情況進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)走訪調(diào)研，并對(duì)該塘水域匯水區(qū)域平面、雨污管網(wǎng)等資料進(jìn)行收集，結(jié)合入塘排口排查情況，水質(zhì)分析數(shù)據(jù)和相關(guān)臺(tái)賬資料，初步分析水體污染成因主要包括以下幾點(diǎn)：

（1）該地區(qū)20年前曾建有屠宰場(chǎng)，屠宰場(chǎng)所有生活污水及屠宰廢水僅經(jīng)過(guò)3個(gè)沉淀池處理后即排入水塘，導(dǎo)致水塘水質(zhì)逐漸惡化。屠宰廠關(guān)閉后，原場(chǎng)地內(nèi)仍有個(gè)體的屠宰行為，且原屠宰廠區(qū)域還建有洗煤廠、廢舊電瓶車拆解廠等散亂污企業(yè)，其生產(chǎn)生活污水均排入水塘。

（2）該塘附近有建筑工地施工，匯水區(qū)域內(nèi)有零散住戶及商戶。水塘兩側(cè)住戶在地面堆放垃圾，下雨天大量地表污染物隨著雨水的沖刷而進(jìn)入水塘。隨著垃圾和泥沙的沉積，水塘水體變淺、水動(dòng)力減弱，致使水體難以發(fā)揮出自身所具有的修復(fù)能力，無(wú)動(dòng)力環(huán)境隨之形成。在無(wú)動(dòng)力環(huán)境中，水體內(nèi)藻類殘?bào)w、微生物對(duì)氨氮和其他有機(jī)物進(jìn)行分解的速度大幅提升，溶解氧被大量消耗，水體復(fù)氧效果無(wú)法達(dá)到預(yù)期，水層、水域虧氧程度加劇[2]。另外受高溫作用影響，底泥內(nèi)部微生物出現(xiàn)厭氧反應(yīng)的時(shí)間大幅縮短，硫化物的含量隨之增加，隨著底泥釋放出惡臭硫化氫及其他物質(zhì)，水體黑臭程度加劇。由此可見(jiàn)，底泥無(wú)法借助水動(dòng)力被排出以及無(wú)法自我修復(fù)是水體出現(xiàn)黑臭問(wèn)題的主要原因。多年來(lái)有關(guān)部門從未對(duì)水塘底泥進(jìn)行過(guò)清理。

（3）該塘靠近城市主干道，途徑貨車數(shù)量較多，汽車尾氣及粉塵沉降到路面，隨著降雨時(shí)間的延長(zhǎng)，降雨量的增加，形成地表徑流，其匯集了屋頂和路面含有塵土、雜質(zhì)、垃圾、油類等多種污染物，初期雨水污染尤為明顯。徑流最終通過(guò)雨水管道或者直排進(jìn)入該塘，灑水車在噴灑道路兩側(cè)綠植時(shí)所形成的地表徑流同樣能夠直接到達(dá)雨水管網(wǎng)，對(duì)水體造成一定污染。

（4）根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)走訪，附近農(nóng)田有使用化肥、有機(jī)肥及農(nóng)藥的情況，地表徑流受到農(nóng)業(yè)面源污染，農(nóng)肥和農(nóng)藥都能夠隨著雨水到達(dá)自然水體內(nèi)部，使水體氧氣含量大幅降低，并加快厭氧菌分解速度，導(dǎo)致惡臭物質(zhì)形成。

（5）該塘周邊地區(qū)大多建于20世紀(jì)70、80年代，該區(qū)域雨水、污水管網(wǎng)歷經(jīng)多次改擴(kuò)建，情況較為復(fù)雜。初步推斷該區(qū)域存在雨污混接、管網(wǎng)破損情況，廢棄雨污管內(nèi)殘存含有大量氮、磷及有機(jī)質(zhì)污染物，遇大暴雨沖刷等原因，導(dǎo)致污染物進(jìn)入塘體。

（6）該塘附近某工地在平整項(xiàng)目場(chǎng)地初期，將另一個(gè)荒塘內(nèi)的水抽排到該塘，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)查看，荒塘的底泥呈明顯的深黑色。據(jù)此推斷，施工工地在抽排水的過(guò)程中攪動(dòng)了荒塘內(nèi)常年沉積的黑色底泥，大量底泥被夾帶進(jìn)入該塘，對(duì)該塘的水質(zhì)造成了嚴(yán)重污染。

（7）在該塘應(yīng)急處理前期，曾向水體添加了聚合氯化鋁和聚丙烯酰胺，并通過(guò)潛水?dāng)嚢杵鲾噭?dòng)提升絮凝效果，導(dǎo)致水塘底泥被擾動(dòng)。為證明底泥擾動(dòng)對(duì)水質(zhì)的影響，現(xiàn)場(chǎng)選取了兩個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)進(jìn)行了擾動(dòng)實(shí)驗(yàn)，通過(guò)數(shù)據(jù)分析能夠發(fā)現(xiàn)，底泥攪動(dòng)對(duì)化學(xué)需氧量濃度影響較大。攪動(dòng)過(guò)程中，沉積在底泥中的腐質(zhì)類物質(zhì)較易釋放，水質(zhì)變化明顯。另外，在應(yīng)急處理環(huán)節(jié)的水體脫色處理中，有關(guān)人員還向水體添加了過(guò)量強(qiáng)氧化劑次氯酸鈉。次氯酸鈉通過(guò)水解形成次氯酸，次氯酸再進(jìn)一步分解形成新生態(tài)氧，新生態(tài)氧的極強(qiáng)氧化性使菌體和病毒的蛋白質(zhì)變性，過(guò)量投加除使病原微生物致死外，生態(tài)環(huán)境中的水生動(dòng)植物及大量功能菌群也被殺死，破壞了水體生態(tài)平衡，導(dǎo)致水體喪失自凈功能。

三、黑臭水體治理方案

（一）內(nèi)部治理

對(duì)黑臭水體進(jìn)行內(nèi)部治理的方法以疏浚底泥為主，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是根據(jù)水體情況選擇相應(yīng)的方法，確保水塘底泥能夠被高效且迅速地清除。現(xiàn)有技術(shù)已能做到對(duì)疏浚位置、深度進(jìn)行快速確定，由于相關(guān)技術(shù)被引入我國(guó)的時(shí)間較短，在開(kāi)展相關(guān)工作時(shí)，仍有亟待解決的問(wèn)題存在。具體表現(xiàn)在以下方面：首先是清淤量較大，難以保證清淤污泥得到及時(shí)且高效的處置；其次是清淤不徹底，水塘底部殘留污泥會(huì)使水體再次受到污染；最后是不科學(xué)的清淤會(huì)導(dǎo)致生態(tài)平衡被破壞，對(duì)其進(jìn)行修復(fù)的過(guò)程十分漫長(zhǎng)。

鑒于此，有關(guān)人員決定對(duì)不需要進(jìn)行清淤的治理方案及具體手段進(jìn)行研究，原位覆蓋法應(yīng)運(yùn)而生。原位覆蓋所強(qiáng)調(diào)重點(diǎn)是在底泥上方對(duì)多層或單層掩蔽物進(jìn)行覆蓋，以此來(lái)達(dá)到阻斷污染物釋放途徑的目的。與底泥疏浚相比，原位覆蓋的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在可有效控制占地面積、避免二次污染出現(xiàn)等方面。同時(shí)，該技術(shù)給微生物所造成影響極小，更適合用來(lái)對(duì)黑臭水體進(jìn)行應(yīng)急處理。

除此之外，在不清淤的基礎(chǔ)上進(jìn)行原位修復(fù)的方法，同樣具有突出的使用價(jià)值。該方法所依托工具為一體凈水設(shè)備，可通過(guò)曝氣增氧的方式，使底泥所釋放磷元素含量得到控制。增氧的載體為納米氣泡，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是存在于溶液或固液交界面的、以納米為尺度的、具有良好氧傳質(zhì)速率以及穩(wěn)定性的氣泡。對(duì)納米氣泡加以應(yīng)用，一方面能夠使增氧曝氣效果最大程度接近預(yù)期，另一方面可以避免周圍環(huán)境被污染的情況出現(xiàn)，對(duì)相關(guān)方法進(jìn)行推廣是大勢(shì)所趨。本案例經(jīng)多方論證，在將上清液排放到附近的污水處理廠之后，最終對(duì)底泥采取水力沖挖的清淤方式，同時(shí)使用隔膜板框壓濾機(jī)建設(shè)污泥固化站，即時(shí)分離出SS＜150mg/L的余（尾）水和含水率在50%以下的泥餅。清淤余水處理達(dá)到污水處理廠接收標(biāo)準(zhǔn)，最終排放到污水管網(wǎng)。污泥最終處置遵循穩(wěn)定化、無(wú)害化、減量化和資源化的原則，結(jié)合污泥的屬性鑒別結(jié)果，選擇固廢填埋場(chǎng)或危險(xiǎn)廢物填埋場(chǎng)填埋，或者運(yùn)往生活垃圾焚燒廠進(jìn)行焚燒。

（二）控源截污

導(dǎo)致水體黑臭的外部原因，主要是管網(wǎng)及排口未能發(fā)揮出應(yīng)有作用，由此可見(jiàn)，外部治理的關(guān)鍵是控源截污，根據(jù)面源污染特點(diǎn)，制定切實(shí)可行的治理方案，加強(qiáng)匯水區(qū)域種植及養(yǎng)殖管理，減少面源污染。面源污染所涉及范圍極廣，對(duì)其進(jìn)行治理的難度有目共睹。研究表明，導(dǎo)致水體出現(xiàn)黑臭問(wèn)題的原因之一為雨水，且黑臭水體多出現(xiàn)在老城區(qū)內(nèi)，根本原因是老城區(qū)所建設(shè)地下管網(wǎng)以合流制管道為主，缺乏合理性，改造排水體制勢(shì)在必行。現(xiàn)階段，多地均已將改造排水體制的工作提上日程，強(qiáng)調(diào)利用截流式合流制對(duì)單一合流制進(jìn)行替代，確保雨水及污水能夠得到及時(shí)截流，由污水處理廠對(duì)其進(jìn)行處理。該體制同樣有明顯不足存在，在雨季極易發(fā)生溢流問(wèn)題，加之截流井在治理黑臭水體方面所能發(fā)揮作用有限。要想杜絕上述情況出現(xiàn)，關(guān)鍵是要對(duì)截流井進(jìn)行升級(jí)，確保其具備智能化以及自動(dòng)化運(yùn)營(yíng)的功能。

（三）生態(tài)修復(fù)

常規(guī)意義上的生態(tài)修復(fù)，主要是指化學(xué)修復(fù)、植物修復(fù)還有微生物修復(fù)，不同方法的適用情況及治理效果均存在一定差異。

1.化學(xué)修復(fù)

該方法強(qiáng)調(diào)運(yùn)用化學(xué)藥劑所具有的吸附、絮凝功能，對(duì)水體污染物質(zhì)進(jìn)行處理。以往為應(yīng)付有關(guān)部門的檢查，常常在水塘內(nèi)撒大量化學(xué)藥劑，雖然這樣做能夠使水體在短期內(nèi)處于潔凈狀態(tài)，但其內(nèi)部污染物并未消除，一旦受到擾動(dòng)或出現(xiàn)暴雨等天氣，水體表面便會(huì)出現(xiàn)大量絮狀懸浮物。要想避免類似情況出現(xiàn)，關(guān)鍵是要利用聯(lián)合工藝對(duì)黑臭水體加以處理，例如，以H2O2預(yù)氧化為前提，以混凝沉淀為主要手段對(duì)黑臭水體進(jìn)行處理。事實(shí)證明，這樣做可使水體余濁大幅降低，對(duì)UV254和CODCr的去除率極為理想。

2.植物修復(fù)

水生植物普遍具有對(duì)污染物質(zhì)進(jìn)行吸收并利用的功能，可使水體自凈效果最大程度接近預(yù)期。研究表明，黑臭水體最為突出的特點(diǎn)便是水體嚴(yán)重缺氧，增加水生植物數(shù)量，通常能夠獲得良好的復(fù)氧效果。現(xiàn)階段，被用來(lái)修復(fù)水體的水生植物，主要分為挺水植物、浮水植物還有沉水植物三類，有關(guān)人員可視情況對(duì)上述植物進(jìn)行搭配種植，對(duì)其群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，與此同時(shí)，還應(yīng)當(dāng)在附近安裝具有曝氣增氧功能的設(shè)備，在凈化水體的同時(shí)提高植物觀賞價(jià)值。

3.微生物修復(fù)

對(duì)該方法加以應(yīng)用的關(guān)鍵是向水體內(nèi)部投放適宜微生物菌劑，通過(guò)形成相應(yīng)優(yōu)勢(shì)菌的方式，確保水塘所含磷、氮和其他有機(jī)物均能夠得到迅速且高效的降解。對(duì)微生物菌劑進(jìn)行獲取的方法如下：由專業(yè)人員對(duì)水體所含細(xì)菌進(jìn)行提取并培育，確保所選育微生物能夠發(fā)揮出應(yīng)有的作用。

4.生態(tài)駁岸

在工程施工前期，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行清雜及整理，清理掉塘底及岸線周邊現(xiàn)有的枯萎植株、雜草、磚石塊等垃圾。對(duì)駁岸局部地區(qū)進(jìn)行場(chǎng)地平整，利用現(xiàn)有措施改善駁岸穩(wěn)定性，避免其被人為因素、自然因素所破壞，為構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)的工作提供便利，真正做到“還塘于民”以及“還綠于民”。

本案例栽植選用低矮無(wú)花苦草作為主要建群種，局部搭配種植刺苦草和眼子菜，構(gòu)建水下森林系統(tǒng)。淺水區(qū)域配置不同品種、不同高度、花色各異的挺水植物，如水生美人蕉、黃菖蒲、旱傘草和再力花等，形成岸線攔截帶。該攔截帶不僅具有較好的水質(zhì)凈化作用，不易蔓延生長(zhǎng)，整體景觀觀賞性也較高，易于后期維護(hù)。微生物修復(fù)方面選取本地馴化復(fù)合微生物制劑。水生動(dòng)物主要選擇濾食、雜食性魚(yú)類，適當(dāng)放養(yǎng)少量肉食性魚(yú)類。底棲動(dòng)物選擇以濾食性的雙殼類和刮食性的螺類為主。

（四）雨污管網(wǎng)維護(hù)

根據(jù)雨污管網(wǎng)調(diào)查結(jié)果，對(duì)水塘匯水區(qū)域內(nèi)存在缺陷的雨污管道進(jìn)行修復(fù)。一是連通水塘附近兩條垂直主干道的市政雨水管網(wǎng)，避免雨水直接匯入水塘；二是對(duì)存在滲漏的市政雨水管道進(jìn)行修補(bǔ)，防止雨水滲入市政污水管中；三是對(duì)發(fā)生雨污混接的管網(wǎng)進(jìn)行糾正。出于最大程度解決雨水所造成污染問(wèn)題的考慮，有關(guān)人員提出了以下建議：一是在附近污水處理廠附近新增調(diào)蓄池，由調(diào)蓄池負(fù)責(zé)對(duì)雨水進(jìn)行收集，將其運(yùn)往污水處理廠進(jìn)行處理，在保證處理后雨水符合排放標(biāo)準(zhǔn)的前提下，將其排入水塘進(jìn)行補(bǔ)水。二是大力建設(shè)海綿城市，實(shí)現(xiàn)水生態(tài)治理目標(biāo)。對(duì)海綿城市進(jìn)行建設(shè)時(shí)，可酌情采取設(shè)置生態(tài)緩沖帶、植草溝以及鋪裝透水材料等方法，使地表水的滲透能力得到增強(qiáng)。隨著植物、土壤自凈功能的充分發(fā)揮，水污染濃度自然能夠得到有效控制[4]。

（五）加大監(jiān)管力度

要想做到長(zhǎng)治久清，政府部門應(yīng)對(duì)后續(xù)的監(jiān)管工作引起重視。要派專人負(fù)責(zé)對(duì)水塘周邊進(jìn)排水口進(jìn)行定期巡視，安裝視頻或者在線監(jiān)控設(shè)施，進(jìn)行全天候監(jiān)督，對(duì)導(dǎo)致水體被污染的企業(yè)及個(gè)人進(jìn)行相應(yīng)懲罰。另外，還應(yīng)面向城市居民展開(kāi)宣傳，幫助該群體樹(shù)立起正確的環(huán)保意識(shí)，通過(guò)全員參與和共同監(jiān)督的方式，將再次出現(xiàn)水體黑臭問(wèn)題的概率降至最低。

四、結(jié)論

水資源作為城市發(fā)展的主要資源，對(duì)人類生存和社會(huì)進(jìn)步均具有極為重要的意義，對(duì)黑臭水體進(jìn)行治理是大勢(shì)所趨。通過(guò)研究可知，水體治理并非照搬照抄現(xiàn)有治理方案，而是需要有關(guān)人員根據(jù)黑臭原因提出相應(yīng)解決策略，通過(guò)開(kāi)展內(nèi)因治理與外因治理工作的方式，使水質(zhì)得到顯著改善。