我国城市黑臭水体污染现状及治理技术总述

赵 彤 倪雯倩 陈新涛 葛王杰*

（1、苏州昂诺环保科技有限公司，江苏 苏州215000 2、苏州水润环保科技有限公司，江苏 苏州215000）

1 研究背景

随着我国城市规模的日益扩大，大量的氮磷营养盐和有机污染物等随生活污水和工业废水大量排放入城市水体，最终导致水体普遍存在严重的季节性或常年的黑臭现象[1-3]。黑臭现象会破坏城市水体的生态系统，同时严重影响其景观功能，有损周围群众的感官体验。因此，采取有效的治理技术治理黑臭水体具有重大的生态和社会意义。

据相关统计，截至2016 年2 月，全国295 座城市存在1811个黑臭水体，其中，河流有1545 条，占抽查水体总样本的85.4%；湖、塘合计264 个，占14.6%。如此严峻的黑臭水体治理工作已成为我国生态环境攻坚战的重要环节之一[4]。为响应中央号召，贯彻落实“水十条”相关要求，各种黑臭水体治理技术应运而生。但是在实际治理工程中，这些技术是否有特定的适用场景？哪些对原水体的破坏最小？如何解决以上这一系列问题对于城市黑臭水体的治理有重要的指导意义。本文从城市黑臭水体的成因以及不同治理技术的原理、优缺点和适用条件等进行叙述。

2 黑臭水体成因

2.1 外源污染物的大量排放

大量的外源性污染物的流入是造成城市水体黑臭现象的主要原因[5]。其中，主要污染物为重金属、有机污染物及含磷化合物等。首先，过量的有机污染物极易消耗水体溶解氧，该状态下水体复氧速率远小于耗氧速率，从而造成水体缺氧甚至厌氧环境。其次，厌氧菌等微生物可进一步将有机污染物分解并产生致黑致臭类物质，从而导致水体的黑臭现象。

2.2 内源污染物从底泥沉积物中的释放

在酸性、厌氧条件下，有机污染物、氨氮和磷将从底泥中释放到水体，另外底泥中产生的甲烷和硫化氢等难溶于水的气体在上升过程携带污泥进入水相，导致水体发黑发臭[6-7]。在这一过程中，往往还会伴有重金属离子从沉积物向水体中的再次释放。

2.3 水体水动力条件不足以及夏季高温

城市水体多为缓流甚至停流状态，水动力条件不足、水循环不畅使水体复氧速率小于耗氧速率，局部水域亏氧严重，水体自净能力显著削弱，导致水体出现黑臭现象[8]。另外，水温也是导致水体季节性黑臭现象的一个重要原因。水温的升高将加快水体中的藻类的生长、有机物及氨氮的释放，加速溶解氧的消耗，从而加剧水体黑臭。

3 黑臭水体治理技术

为了恢复河流的生态和景观功能，目前对城市黑臭水体的治理主要包括物理法、化学法、生物法3 种。

3.1 物理法

当下黑臭河道治理采用的最主要方法是物理法，其中主要包括底泥疏浚、引水冲淤和人工曝气复氧等具体措施。底泥疏浚可以快速有效去除富含大量氮磷和有机污染物的表层底泥，同时增加水体的有效容量，一般可以作为黑臭河道修复的预处理手段。但该手段无疑会产生体量巨大的污泥，必然会带来后期的处理处置等一系列问题。南京市秦淮区计划通过以三汊河的清洁水置换或稀释多条黑臭河道，以降低水体黑臭污染程度，但此工程只是通过稀释的方法从表观上降低了污染物含量，实质上对污染物并没有彻底去除，而且所需的洁净水量巨大，因此此方案并不是长久之计。谌伟等研究表明，通过向黑臭河道进行人工曝气复氧，可有效降低水中氨氮和COD，从而减轻河道黑臭现象[9]。

3.2 化学法

在当下黑臭河水体治理过程中，化学法主要通过投加相应的化学药剂，如混凝沉淀剂、除藻剂、除磷剂等。化学修复技术最显著的优点为：前期投资和运行成本较低。但是其缺点也不容忽视：长期向水体种投加化学药剂必然会对底栖生物的生物活性产生影响，同时还有可能改变水体环境指标，不符合当下水体生态的持续性发展。所以在笔者看来，传统单一的原位化学修复技术只能用于短期或者应急的底泥修复项目。因此寻找开发对水体环境和底栖生物影响较小的化学药剂以及合理投加方式是化学方研究的重中之重。徐 垚等 通过点注射方式向黑臭水体中投加过氧化钙，可有效减轻水体黑臭现象，固化内源磷向水体释放[10]。

3.3 生物法

生物法，即利用特定微生物、细菌、真菌和水生动植物等的生命代谢活动降解或去除黑臭水体中的有机污染物、重金属等有毒有害物质及过量营养盐，从而达到消除黑臭的目的[11]。当下，在城市缓流河道常采取此修复方法，因为城市水体中接受的主要是生活污水，其主要的污染物为超量的有机物和氮磷营养盐等。生活污水通常不含毒性物质，可生化性较好。生物修复法对环境副作用小、费用成本低、易实施等。该技术在应用初期，得到了广泛重视，但其也存在很大的局限性，主要体现在以下两个方面：(1) 用于修复的特定生物的生长培育、适应修复环境和自然强化的过程较长，因此修复效果往往不能立竿见影；(2)特定的微生物对污染物的去除和降解具有较强的选择性，一般只能降解单一化合物，一旦化合物形态发生改变，此类微生物就变得失效，另外，真实水体的水质环境的变化波动较大，如温度、pH、溶解氧浓度和氧化还原电位等，这就对微生物的筛选工作提出了较高的要求。

4 结语与展望

近年来，物理法、化学法和生物法等多种水处理技术广泛应用于城市黑臭水体治理。但可以看出，单一的治理技术均存在一定的不足。以底泥疏浚为代表的物理法耗费大量的人力财力，治标不治本；化学法存在着潜在的二次污染的风险；生物法则处理效率低，恢复周期长，对水体环境要求较敏感。总的看来，单一方法修复黑臭河道的效果往往不佳。为了更有效地治理城市黑臭水体，应当以建立和恢复具有生物多样性的生态系统结构为原则，整合各技术优势，将其融合成为综合性的“化学+物理吸附+生物（或微生物）修复”综合技术，并不断完善。