结合海绵城市建设综合治理城市黑臭水体

王 晨

结合海绵城市建设综合治理城市黑臭水体

王 晨

（中国城市建设研究院有限公司湖北分院，湖北 武汉 430000）

分析了城市黑臭水体的成因及机理，概述了治理黑臭水体常用的方法及城市海绵建设理念。城市海绵建设是近几年来比较热门的话题，将其应用在城市黑臭水体治理中将成为一种趋势。

黑臭水体；海绵城市建设；生态护岸；环保清淤

社会经济的快速发展，城市人口的快速增长，新型产业的不断产生，带来的是水环境问题的日益严重。其中城市水体黑臭现象尤为突出，它不仅使水流域内经济、文化及生态的效益严重消减，还给附近居民的生活品质及身心健康造成了不良影响。在当前生态文明的社会中，消除城市黑臭水体势在必行。城市黑臭水体的治理当从本质着手，认真分析水体黑臭的原因，做好污染物核定及目标控制，有针对地采取相应的措施。结合海绵建设，减少城市水体的排污量，通过生态修复加上景观建设的措施使水体恢复自净能力，最终达到消除黑臭水体的目的。

1 城市黑臭水体成因、机理

1.1 城市黑臭水体成因

1.1.1 污水管网建设不健全，有机污染负荷加大

早期建设的老城区和城中村地区，污水直排现象较为普遍，加之原有的污水管网建设不健全，错接、漏接、混接现象普遍，大量生产生活污水混入雨水管网直接排入城市水体。污水中的蛋白质、糖类、油脂、氨基酸等有机物质经分解产生有机碳、有机氮及含磷化合物，导致水体富营养化，水质变差，同时消耗水中溶解氧，厌氧微生开始繁殖并不断分解有机物产生CH4、H2S、NH3等至臭物质，最终致使水体黑臭。污水中的有机物在水体表面的富集会阻止水气界面的正常交换，进一步加剧水体的黑臭[1]。

1.1.2 地表径流冲击负荷较大

经济社会的快速发展，导致大气和地表污染日益严重，雾霾现象就是最好的证据。降雨来临时，加之我国大多城市初雨截污措施不到位，甚至没有，致使空气和地表中的污染物质随着初期雨水直接排入城市水体，初雨中硫化物是导致水体水质急剧变差的主要原因[2]。据了解，初雨的污染指标远远高于典型城市生活污水指标，可见初期雨水对城市水体的危害非常之大。

1.1.3 内源污染严重，底质污染与底泥再悬浮

有机污染物质进入城市水体后，经物理、化学、生物作用后沉积在水体地质表层形成底泥，底泥中的物质仍不断反应，一方面消耗水体中的氧气，一方面释放氮、磷、重金属等物质，使水环境日益恶化。其次，城市管网的淤积，经冲刷后也会再次释放污染物质进入水体，加剧水环境的污染。

底泥在人为扰动、生物活动及水力冲刷的影响下，会再悬浮，吸附在底泥上的污染物可与孔隙水发生交换，再次释放污染物质，使水体发黑、发臭；其次底泥是放线菌和蓝藻等微生物的良好生存环境，微生物代谢发生反硝化、甲烷化作用，最终使水体黑臭。底泥是城市水体内源污染的主要物质，陆桂华等[3]通过实地检测和资料分析，发现太湖底部淤泥集中区基本就是太湖局部黑臭水体形成区。

1.1.4 水体热污染

温度较高的污水厂尾水及工业冷却水，也会使城市水体局部或者整个水体温度升高，适宜的水温将加快微生物的活动，溶解氧的加速消耗，有机物的大量分解，从而释放大量污染物质，使水体黑臭。一些资料显示，水体黑臭现象，夏季往往比冬季更显著，一是微生物的活动频率与水温呈正相关性，二是水中溶解氧含量随水温的升高而降低[4-5]。

1.1.5 水动力学条件不足、水循环不畅

城市水体水量不足，流动低缓，河道渠道化、硬质化均有可能导致水体黑臭。张敏等[6]对浦东新区城市黑臭水体做了调查分析，发现该河道由于淤积严重、水环境恶劣，流水不畅，甚至出现死水；其次渠道硬化严重，水体无法自然循环，污染物淤积，水体自净能力减弱，最终导致水体黑臭。城市水循环是水污染形成、迁移、转化等一系列过程的载体，也是影响其动力学过程的因素之一[7]。

1.2 城市黑臭水体形成机理

1.2.1 致黑机理

水体致黑原理主要体现在两方面：一是以固态或吸附于悬浮颗粒上的形式存在于水体中的不溶性物质，如FeS、MnS等；二是溶于水的带色腐殖质类有机化合物[8]，以含硫有机物为主。丁琦等[9]通过实验发现，吸附了FeS的带电胶体悬浮颗粒是造成水体黑臭的主要原因。卢信等[10]通过实验发现，有机物只要达到一定负荷水平(1.0 g·L-1)对水体均有致黑作用，但含硫有机物相比不含硫有机物，能够在更短的时间内导致水体变黑，且水体颜色更深。

1.2.2 致臭机理

致臭机理根据不同产臭途径和致臭物质，致臭机理大致分为以下3种。

一是有机物厌氧分解产生CH4、H2S、NH3等具有异味易挥发的小分子化合物溢出水面进入大气，因而散发出臭味。丁琦等[9]通过试验研究发现，水体发臭主要为含硫、氮等有机物分解时逸出的H2S和NH3等所致。

二是硫醚类化合物，通过对腐殖物质的分析，从腐殖酸、富里酸的酸水解产物中得到的近20种氨基酸和大量游离氨，氨基酸在水体中以脱氨基作用、脱羧酸作用及某些细菌如变形杆菌分解含硫氨基酸等3种分解方式，产生大量的游离氨臭气的同时，也产生大量具有相当臭味的硫醚类化合物[11]。挥发性有机硫化物被证实为主要的致臭物质[12]，试验研究发现，甲硫醇、二甲基硫醚、二甲基二硫醚、二甲基三硫醚以及二甲基四硫醚是黑臭水体的主要致臭物质[13]。

三是乔司脒和2-二甲基异莰醇。当水体处于厌氧状态或营养盐相对较高时，水体中存在大量放线菌、藻类和真菌，其新陈代谢过程中会分泌多种醇类异臭物质[14]土臭素，包括乔司脒和2-二甲基异莰醇，是国内外研究中普遍认为导致水体发臭的主要物质之一，其嗅阈值为0.05～0.1μg/L，极低浓度就易引起强烈的臭味效应。

2 结合海绵城市建设综合治理城市黑臭水体

常规的物理法、化学法、生物法对黑臭水体的治理效果往往不明显，目前最常用的最有效的方法是多种方法联合治理。近几年来海绵城市建设已经成为一种热潮，“渗、滞、蓄、净、排”的海绵理念更是经常被应用在道路排水、景观建设等工程中。 “渗”是通过采用地面透水铺装材料使城市路面自然渗透，调整绿地竖向，从源头将雨水留下来然后“渗”下去，从而避免地表径流，涵养地下水，通过土壤净化水质，改善城市微气候； “滞”是建造雨水花园、生态滞留池、渗透池、人工湿地等延缓形成径流的高峰；“蓄”是建造塑料模块蓄水、地下蓄水池等把雨水留下来，要尊重自然的地形地貌，使降雨得到自然散落；“净”是通过土壤渗滤净化、人工湿地净化、生物处理对水体产生净化作用；“排”是利用城市竖向与工程设施相结合，排水防涝设施与天然水系河道相结合，地面排水与地下雨水管渠相结合的方式来实现一般排放和超标雨水的排放，避免内涝等灾害。随着城市黑臭水体治理工作的快速推进，海绵城市建设理念也逐步被应用其中。

幸福二路明渠位于武汉市江岸区后湖地区，西起百步亭路，东止建设渠，承接幸福二路周边雨水及上游十大家明渠、百步亭路箱涵来水。幸福二路明渠，区域雨污水管网尚不完善，雨污系统存在混错接，污水直排入渠，水体重度黑臭；另外，幸福二路明渠边坡绿化覆盖不足，水土流失严重，周边存在建工地垃圾倾倒现象。这些问题不仅影响了城市的发展，还给周边居民造成了恶劣影响。为此相关单位针对幸福二路明渠黑臭水体做了一套合理的整治方案：一是点源污染消除，通过纠正雨污混错接、完善区域污水支管网、沿线排口截污等措施杜绝污水、初期雨水通过管涵进渠现象；二是面源污染控制，将“渗、滞、蓄、净、用、排”的海绵理念融入到明渠边坡整治、景观提升中[15]，通过海绵建设及低影响开发技术打造生态护岸，以此控制面源污染；三是内源污染治理，对幸福二路明渠进行清淤，消除污染底泥，并定期清理岸线垃圾、落叶等污染物，对水面进行日常保洁，以此缓解内源污染；四是生态修复，从上、中、下三个层次全面提升边坡绿量，提升绿化覆盖面积，结合“海绵城市”建设理念，改善硬质景观；五是中水补给，沿幸福二路明渠新建一条中水回用管道，采用三金潭污水处理厂中水回用对幸福二路明渠进行水源补给，有效提高水体的流动性，改善幸福二路明渠水质。如今，幸福二路明渠被打造成了一条滨水生态绿廊，黑臭水体基本消除，水生态环境得到了改善，景观品质也得到了提升，目前已成为国家黑臭水体治理的典范。

中国迁安三里河绿道项目，将现有的硬化水泥水渠取消，改为生态护坡；在主水道的岸边通过建造串珠状的下凹式生态湿地，控制洪水、减少雨水径流，起到了“绿色海绵”的作用；将海绵城市建设理念渗透在河道边生态基础设施和日常景观的建设，碎石绿道的建设，生态走廊的建设；经过综合治理，当年那条污染严重、令迁安全市人民为之伤痛的“龙须沟”，如今恢复了当年“苇荷相连接，鱼鳖丰厚，风光秀丽”的城市生态廊道。

彭赤焰等[16]针对常德市穿紫河存在的排水管网错接严重、城市内涝频发、水生态恶化严重、没有自净能力、水环境恶劣、城市与水系隔绝等一系列问题做出了应对措施。首先在流域内的居住区中大力推广海绵城市建设，通过在源头就地调蓄雨水、延缓径流过程，被滞留的雨水在经过沉淀和生态滤池的净化后，再排入穿紫河；其次利用现有公园绿地净化及地表径流收集、净化后的雨水，作为穿紫河的补充水源；既遵循了自然水循环系统的原则，又实现了改善水质、创造生态水环境的目标，通过多专业结合对流域进行生态综合治理。景观设计、海绵城市建设、水处理工程、防洪等多项措施的融合，实现了多种功能的共同实施。

周飞祥等[17]结合鹤壁市海绵城市建设，加上城市水系统、区域水循环的改造，对城市黑臭水体进行了综合治理。首先将屋面、硬化地面、机动车道、停车场等径流污染严重的初期雨水引入生物滞留设施进行自然净化；其次完善了污水管网，进行了雨污分流改造，从而提高了污水收集率，解决部分老城区合流制溢流污染及污水直排问题；最后采用了非硬质池底及生态驳岸，对现状为“三面光”形式的水系进行了改造，为水生动植物提供栖息和生长的环境，并通过水生动植物对水体进行了净化。

赖佑贤等[18]将海绵城市建设和城市黑臭水体综合治理等当前热门话题进行了分析，从多目标生态水系修复理念与技术出发，阐述了海绵城市建设在黑臭水体治理中的意义及效用；随后进一步论述了环保清淤技术与生态岸线的基本理念、功能与实践；并介绍了几项新型专利生态护岸型式，以适应海绵城市建设的黑臭河道综合治理的需求。

3 结 语

城市黑臭水体治理工作复杂且艰巨，涉及因素众多，常常需要因地制宜，科学治理，整治技术的选择应遵循“适用性、综合性、经济性、长效性和安全性”等原则[19]。近些年海绵城市建设与城市黑臭水体治理相结合已经成为一种新形势，“渗、滞、蓄、净、用、排”的海绵理念有效地减少了地表径流，大大减少了由地表径流带来的污染物，再联合其他方法，可有效治理城市黑臭水体。

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Comprehensive Control of Urban Black and Odorous Water Body Combining the Construction of Sponge City

（China Urban Construction Design and Research Institute Co., Ltd.，Hubei Branch, Hubei Wuhan 430000, China）

The causes and mechanism of urban black and odorous water bodies were analyzed, and the commonly used methods for treating black and odorous water bodies were summarized, and the concept of sponge urban construction was discussed. Sponge urban construction is a hot topic in recent years, and its application in urban black and odor water treatment will become a trend.

black and odorous water body; sponge city construction; ecological embankment; environmental dredging

2019-10-11

王晨（1991-），女，助理工程师，硕士研究生，湖北省襄阳市人，2018年毕业于东北石油大学建筑与土木工程专业，研究方向：污水处理，市政设计。

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1004-0935（2020）01-0073-04