城市黑臭水体成因与治理初探.doc

朱坤：城市黑臭水体成因与治理初探 城市黑臭水体成因与治理初探朱坤城市建设与环境工程学院，给排水3班，20136116摘 要 随着城市产业建设的快速发展、城市人口的快速聚集和激增以及污水排放量的急剧增加，城市黑臭水体问题已经引起相当关注；而城市水体（河流、湖泊）作为城市命脉，不仅能循环水体、保持水土、贮水调洪、涵养水质，还能调节城市的温度和湿度、改善城市气候。城市的这诸多功能受到的威胁又使得这一问题成为了建设生态文明亟待解决的问题。本文通过对城市黑臭水体的成因作一初步阐述，力求从成因出发提出治理该问题的措施，为城市黑臭水体治理提供思路。关键词 城市 黑臭水体 治理需求 成因 危害 治理中图分类号 文献标志码 文章编号Preliminaryinquisitionto theorigin and combating of Urban Black-and-malodorous Water BodyZhu KunCollege of Construction &Environmental Engineering,Water Science and Engineering department in class 3,20136116Abstract: With the rapid development of building industrial city,urban population are quickly gathered together and increasing in index,additionally,the amount of discharging sewage are also sharply added.About the problem of black-and-malodorous water has drawn a great many of concerns.City water such as streams and lakes ，are the citylife. It not only circulates water body ,maintains water holding capacity of soil ,stores water for flooding ,fosters water yield ,but also can adjust the urban temperature and humidity ,improve city climate.Threats due to the citymultifunction make the problem must to be solved for the aim of constructing ecological civilization .The article relates to the reasons for forming the black-and-malodorous water body carried out on the preliminary ,hoping to propose treatment methods about this problem and also bring forward some points to govern the cityblack-and- malodorous water body.Key words: City ; Black-and-malodorous Water Body ; requirement for combating ; origin ; harm ; combating 5 / 5依据城市黑臭水体整治工作指南提出的黑臭水体定义、指标，住建部和环保部建立了全国城市黑臭水体整治信息平台。根据第一轮全国黑臭水体摸底排查结果，截至2016年2月18日，在全国295座地级及以上城市中，218座城市排查出黑臭水体，已认定的黑臭水体总数1861个。在排查上报的全部黑臭水体中，河流数量占比最高，共1595条，达85.7%，总长度约为5596，湖、塘共266个，占比为14.3%；而重度污染水体数量占比则达到33.5%。从黑臭水体地域分布情况看，经济发达且水系更多的中东部地区的黑臭水体数量占比较大，中南区域和华东区域合计占比达71.0%。从省份看，广东、安徽数量均超过200条，合计占总数的近1/4；另外，江苏、河南、山东、湖南、湖北省数量均在100条以上，合计占比约1/31。图片来源：浅析我国黑臭水体现状及整治技术田建波,范擎虹1.图1 我国黑臭水体省份分布图1 黑臭水体治理需求 环境问题历来与经济发展并行不悖，新时期的发展也将环境问题提升到了生态文明的程度。而与城市息息相关的黑臭水体问题也被提升到了一个更高的关注高度。不管是出于民众的呼声还是国家发展的诉求，快速有效解决城市黑臭水体问题应属迫在眉睫。2015年4月16日国务院颁发的水污染防治行动计划（简称“水十条”）提出，到2020年，地级及以上城市建成区黑臭水体控制在10%以内；到2030年，全国七大重点流域水质优良比例达到75%以上，城市建成区黑臭水体总体得到消除2。自然生态系统的重要组成部分，人类社会发展与此关系密切。自然系统与人类系统之间有其相互影响性。恢复流域水体的自净能力以消纳水体污染负荷，才能保障河道水质指标；同时恢复水域生态系统有利于增加流域的生物多样性，保障其生态功能。亦即整治城市黑臭水体是协调自然关系的需要。黑臭水体位于城市中，给周边居民带来极大困扰，降低了河道的景观、文化等功能品质，而恢复河道水清、水美，提供亲水机会，能大大提升居民的幸福感和市容市貌18,19。这是改善城市感官体验、树立良好城市形象的需要。2 成因根据住房和城乡建设部城市黑臭水体整治工作指南（2015年8月），城市黑臭水体是指城市建成区内，呈现令人不悦的颜色（黑色或泛黑色），和（或）散发出令人不适气味（臭或恶臭）的水体的统称。而从指标或模型上对其的评判，一直以来也有多种方法，主要有黑臭评价指标（物理指标、化学指标）、黑臭指数（I值）法、多元非线性回归方程和综合评价法（模糊数学法、灰色系统法和人工神经网络BP法）等5,6,7。而究其形成原因，则是复杂的。下面对其形成原因做一简要分别叙述：2.1 污染源2.1.1 有机物在形成城市黑臭水体的因素之中，有机物污染是直接原因3,4。而与有机物直接相关的，则主要是水体缺氧或者厌氧状态等条件的形成。水体中有机物含量过高时，水体内的好氧微生物利用有机物进行代谢分解，其结果就是水中溶解氧DO的大幅下降而使得水体呈现出缺氧甚至厌氧状态。如水体污化系统中的多污带和-中污带均表现出这样的特性。在这样的条件下，有机物的分解则会产生NH3、H2S等恶臭物质，水体变臭就成了必然结果。而此时水体中的Fe2+、Mn2+等金属离子会与H2S氧化后的产物S2-结合形成FeS和MnS等化合物，被悬浮颗粒吸附后会致使水体变黑8。2.1.2 底质污染与底泥再悬浮底泥再悬浮是导致水体黑臭的重要因素之一。 水体有其自我净化能力，当有机物进入水体后，水中及水底的微生物会对其加以消解，同时经过沉淀作用，便形成底泥。底泥是内源污染物，在水力冲刷、人为扰动以及生物活动影响下，引起沉积底泥再悬浮，进而在一系列物理-化学-生物综合作用下，吸附在底泥颗粒上的污染物与孔隙水发生交换，从而向水体中释放污染物，大量悬浮颗粒漂浮在水中，导致水体发黑、发臭，即形成二次污染；另外大量底泥为微生物提供良好的生存空间，其中放线菌和蓝藻通过代谢作用使得底泥甲烷化、反硝化，导致底泥上浮及水体黑臭9。2.1.3 水体热污染水体热污染作为黑臭水体成因的一个附加因素，有其正反馈机制。其来源主要有工业冷却水的排入、污水处理厂退水以及居民日常生活用水的排入，另外自然升温也是不可忽略的，如夏季温度明显高于冬季，其结果是水体局部甚至整个水体温度上升。水体水温升高的影响主要包含两部分：其一，温度升高，水体中微生物体内酶系的活性升高，微生物生命活动加强，分解有机物的速率提高，致使水体内的溶解氧进一步减少；其二，当氧分压、含盐量一定时，水体中的溶解氧含量随着温度的升高而降低10，温度高则由空气溶解至水体中氧量减少。 2.1.4 水动力学条件水动力学条件不足、水循环不畅也是引起河道水体黑臭的原因之一，诸如河道水量不足、流速低缓以及河道渠道化、硬质化等都有可能导致河道黑臭11。由于河道水流不畅，即水流速度平缓，该条件适合大部分藻类生长对流速的要求，导致水体中藻类浓度过高，水体出现霉臭味；同时，当水体中藻类过度增值时，对氧气的竞争使得部分藻类枯萎死亡，而微生物对其残体的分解作用也会恶化水质。2.2 致臭和致黑机理对于城市黑臭水体的“臭”，主要是因为水体在缺氧和厌氧条件下，有机物腐败、分解，产生H2S、NH3等小分子物质12，甲硫醇、二甲基硫醚、二甲基二硫醚、二甲基三硫醚和二甲基四硫醚等硫醚类化合物13，以及乔司脒（C12H22O）和2-甲基异莰醇（C11H20O）等土臭素物质14。而与此相关的微生物，主要是微藻、放线菌和霉菌。对于城市黑臭水体的“黑”，主要是缺氧和厌氧状态下水体中的Fe2+、Mn2+等金属离子与水中的S2-形成FeS、MnS等化合物，当水中悬浮颗粒吸附该类化合物时致使水体变黑15,21。除此之外，主要是由排入河道的污水本身颜色引起，如印染废水。3 治理方法由于城市黑臭水体出于新时期出现的新问题，其治理尚无成熟的经验可供借鉴，同时也由于地域差异，故而对其的治理方法还有待完善。其治理难点主要体现在以下几个方面16：黑臭水体成因复杂，影响因素众多，是水环境污染治理的难点；易反弹。采取有效技术措施，短时间内消除黑臭现象，但其难点在于治理后的水质长效保持、保证黑臭不反弹；规划与管理不周全。许多黑臭水体治理工程，因重治理而轻保持、重短期而轻长效，故而导致水体返黑，水质反复恶化、不稳定；水质变化的成因和规律的难以掌握。根据目前的治理实践经验，同时参考住建部和环保部出台的相关技术指南和政策，目前常用的治理方法主要有以下几种。3.1 工程措施3.1.1 截污纳管和内源治理1这两项是黑臭水体治理的基础和前提，是对黑臭水体污染源的控制（源头控制）。对于截污纳管，主要针对雨污分流制排水系统和截流式合流制排水系统。对于前者，主要是为了控制初期雨水对河道的影响。初期雨水由于夹带大气污染物、地表污染物以及管内沉积物，成分复杂，可对城市水体造成不良影响。而对于后者，在雨季流量流量较大时需要通过溢流井溢流一部分混合污水，这部分混合污水也会污染水体。截污纳管通过沿水体岸线设置截流管线，将污水截留并收纳至城市污水收集与处理系统，消纳大部分污染物后再排放以减少污染。对于内源控制，其内容包括水体岸边垃圾、生物残体和漂浮物以及底泥的清理。而水体岸边垃圾的清理属于其重要内容，需一步到位；生物残体则主要指植物和部分水生动物生命周期结束时的残余，漂浮物包括数目枝叶、垃圾漂浮物等，属于长期维护工程；对于水体底质的处理，应包括底质改良和底泥疏浚两部分内容。底质改良包括多手段激活原有底泥环境中土著微生物、引入多种特效微生物、增加生长所需要的营养物等，底泥疏浚可通过干疏浚或带水疏浚两种方式较少底泥量，以减轻底泥基质释放对水体造成的污染（“二次污染”）。3.1.2 水质人工强化净化水质人工强化净化属于借助污水处理经验，对污染水体进行治理以改善水质的阶段性工程措施，不适于作为长期手段，总体体现为生态修复。其内容包括人工增氧1、河道生态修复，其中河道生态修复又包括生态浮岛、生态护岸（蜂巢约束系统、环保草毯技术和柔性生态袋等）以及河道景观改造。 人工增氧通过各种曝气机向水体充氧，防止产生水体缺氧或厌氧状态的产生，以破坏水体变黑变臭的条件17；河道生态修复则主要服务于人类系统和自然水生态系统之间的传质平衡，防止河道硬质建设“三面光”以阻断水陆基质交流和促进水陆交换平衡18。3.1.3 活水循环和清水补给1 二项属于长效保障措施，其共同点皆可调节水体水力停留时间、改善水动力条件、提高水体自净能力，进而改善水化学环境，是水质长效改善和保持不可缺少的措施。 通过设置提升泵站、水系合理连通、利用风力或太阳能等方式，实现水体流动（非雨季时可利用水体周边的雨水泵站或雨水管道作为回水系统）；清水补充则指利用城市再生水、城市雨洪水、清洁地表水等作为城市水体的补充水源，增加水体流动性和环境容量，增强水体的净化和调蓄能力（“海绵城市”建设）。3.2 非工程措施城市黑臭水体治理是一个系统性的复杂工程，要实现其“不反弹”地彻底治理，其牵涉到多方面协作，而非单纯采用技术工程措施就可解决。科学探索。城市黑臭水体的治理需要理论支持，其存在治理难点的根本原因即相关人员对其机理和影响因素理解不深。故而在推进黑臭水体治理实践的同时，科学探索方面也应该逐步完善。国家政策与法规的落实。国家需强化管理制度建设，注重水体的监测和实施的监督。同时需落实黑臭水体责任制，建立完善的指标考核和奖惩制度（如江苏和广东实行的“河长制”）2，从国家政策和法规方面“保水”、“护水”。发挥市场机制作用18，充分发挥城市城市黑臭水体治理对城市后续经济建设和人文景观的促进作用。4 总结城市黑臭水体已经成为一个环境热点问题而引起了民众和国家的关注和担忧20。究其原因，其主要由水体有机物增多而引起水体腐败以及水体内源基质释放而引起的二次污染，同时水热污染和水体水动力条件的异常也对黑臭水体的形成造成了正向作用。城市黑臭水体发黑发臭，影响人体的感官体验和城市形象建设，更影响人类健康和生态系统的平衡。对其进行治理，需深刻理解其形成机制和影响因素，然后采取截污纳管、内源治理、人工干预、活水循环和清水补给等工程措施和国家干预等非工程措施。城市黑臭水体治理不在一朝一夕，是一项长期工程，需要在城市建设过程的各环节“防患于未然“。参考文献1田建波,范擎虹.浅析我国黑臭水体现状及整治技术.技术与市场J，2016,23（8）:65-66.2赵越,姚瑞华,徐敏,宋玲玲. 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