我国黑臭水体的成因分析与综合治理技术

中国市政工程华北设计研究总院有限公司，天津 300074

1 城市黑臭水体成因

黑臭水通常是指由于过度污染而完全溶解的氧气高于2.0mg/L的水。水质通常不高于地下水环境中的质量和标准V级水质指标。在人口稠密的城乡边缘地区，大多数水产养殖水体是黑臭水体。

1.1 外源污染物的排放

外源污染物是城市河流黑臭水的主要原因，其主要包括城市生活污水、工业废水、混合溢流污水、农村生活污水和地表径流。外源污染物的分解过程将伴随大量的溶解氧，当河流水体处于缺氧或厌氧状态时，厌氧微生物也会迅速生长并繁殖，厌氧微生物分解无机物质，会产生大量黑色臭味的物质，这些物质会产生黑臭水。

（1）工业废水。工业废水是工业活动过程中排放的废水。由于重工业用水量较大，因此重工业园区中的大多数企业都建在靠近水源的地方。另外，污水排放未完全达到标准或有意排放未经处理的污水，使城市水环境受到更严重的污染。

（2）合流制溢流污染。目前，合流制排水系统的功能已经改变明渠分流组合系统，但是由于投资项目和现场施工室内场地的限制，许多组合系统的封闭计算方法并不实用，一旦下雨，就会发生溢流污染。组合系统的溢流污染通常包括正常初始阶段连接管的河流沉积物、岩石层渗透以及混合连接排放的污水。在随后处理黑臭河流的过程中，必须对其足够重视。

（3）村镇生活污水。生活污水排放是指日常生活中家庭产生的大规模综合污水排放，生活污水通常排入周边水体或由居民将污水直接倾倒进入沟渠，对周边水体造成污染，导致水环境恶化，造成黑臭河现象。

（4）径流污染。径流污染物包括城市和农村地区地面降雨径流造成的污染。在地表逐渐形成的雨水径流，不仅会给城市带来一些大气尘埃，还会冲走城市地表的颗粒物。在雨水最初的渗透过程中，污染物的浓度范围与都市生活污水的浓度范围相当。由于大面积农田中使用的化肥、农药以及未被管理的畜禽农场的排放物会被地面雨水充分吸收，因此产生的雨水径流会造成严重的污染。

1.2 内源污染物的释放

内源污染物已经逐渐成为黑臭水的一部分。一部分内源污染物是河水的死亡造成的。另一小部分内源污染物是河流中沉积物完全释放的污染物。而且沉积物的盘旋会导致大量悬浮的小颗粒漂浮在水中，这也可是内源污染物的一部分，例如水体中的黑臭物，漂浮物或周围的碎屑。

1.3 水体的温度高梯度变化

由于工业的发展，自然冷却水不断排入该城市河水，使水温升高，加速河水中微生物、细菌和浮游生物残留物对有机化合物和氨氮的分解，使河水变黑、变臭。受温度的影响，夏季的水体呈黑色且有臭味。这是因为温度越高，微生物活动的频率越高，水体中快速溶解的氧含量越低。过量的浓酸自由基会完全还原为甲硫醇，从而使水发臭。清洁水源热泵将在秋季和冬季降低废气和污水的温度，这对抑制污染物排放区的微生物和细菌活动以及生态安全非常重要。

2 城市黑臭水体治理关键技术

城市黑臭水体应按照源头治理、截污、内源治理的基本技术路线，通过淡水循环过程、淡水补充、水质环境深度净化以及生态修复建设进行治理。因为每种核心处理技术的特性都不同，所以影响限制因素也不同。（1）源头控制和污水处理技术存在工作量大、人均投资力度大、措施难度大、周期长以及监督维护困难等问题。该技术易于破坏水下生态平衡，而且沉积物的运输和后期处理更加困难，成本较高。在实现生活中，水污染的源头控制和拦截技术更加困难和昂贵。（2）国内地下水循环利用项目的建设比较困难，连续运行和维护的投资成本也很高。有时通过管道系统铺设可再生的供水源，可再生水的质量将极大地影响补充水体的水质。（3）就原位净化技术而言，曝气和臭氧技术消耗大量能量，维护成本高，并且孔隙曝气系统易于堵塞。（4）微生物接种剂技术和各种微生物生长促进剂技术对生物培养的多样性有很高的明确要求，必须是污染影响严重或严重缺乏微生物。（5）异地净化技术的日常管理非常复杂，处理重工业污染水的投资项目和商业运营成本比较大，并且对环境情况的变化更加敏感。（6）全面的生物修复和自然景观建设工作各种技术都需要选择合适的植物，其净化过程和园林景观效果都非常好并且统一。

3 城市黑臭水体治理工程技术应用及效果

3.1 重力截污工程

在城市快速持续的发展过程中，国内外水环境过载能力污染等问题也经常出现。在对泰晤士河、莱茵河、塞纳河和青溪川等国际河流的有力监管中，最关键的步骤之一是全面实施河流两岸的污水收集和直接排水，并且已经取得了很好的结果。中国的河水污染非常严重，一些城市小河甚至被当作污水接收渠道。在国黑臭河治理方面，截污工程建设取得了显著成效。

3.2 清淤技术工程

对于重度黑臭水质，受污染的沉积物非常稠密，可以通过非常精确的薄层生态系统技术来实现，极大减少河流的内源工业污染，为修复河流生态系统和恢复水源水质提供基本条件。沉积物原位处理底泥生物修复后各种技术的处理成本低，颗粒物浓度也可降至最低，并且受污染环境的生态基本功能可以完全恢复。但是，由于内生细菌和基因工程技术细菌的使用，生物修复还具有一定的潜在生态系统风险。物种修复技术的实现已经在国际和国内河流管理中得到了广泛的应用。

3.3 活水循环工程

目前，实现活水循环的方式有三种：一是设置更多的排灌站，合理连接供水系统；二是利用风能或太阳能，实现快速水流的方式；三是改变堰的方式，合理地控制了水位和总水量的上升，增强了水质的再氧化，增加了被污染气体的微生物代谢率，并且有效改善水质。

3.4 清水补给工程

为了持续有效地提高黑臭河水体自净的技术能力，提高水体中各种污染物的扩散和水稀释度，进行了源头引水和净水补给工程。使用城市中的干净岩石水、雨水、原始的干净水体（例如闸门和大坝系统）以及城市组织的再生水来补充城市的干净水源。通过控制河流水体的流向和流量的方法将增加水产养殖水体的流动性和容量，并在相对较短的时间内迅速改善水体的水质。

3.5 曝气富氧技术工程

曝气富氧技术可以持续有效地提高当地河流水体中完全溶解氧的总体水平，增加该地区的水流量，并适用于污水处理后维持城市水环境中的水质标准。在1980年代，德国Messer公司开发了一种气体分配曝气系统，该系统能缓慢而完全地恢复河流生态系统。此外，在1987年和1988年，美国使用了曝气设备来有效地控制美国密西西比河明尼苏达码头附近的黑臭水道。韩国在其领土水萦江使用了9台73.55kW的曝气充氧设备。由此说明，该技术可以改善水质，极大提高水质的透明度，减少COD并消除黑臭水体的气味。

3.6 微生物菌剂及生物膜法工程

微生物接种技术适用于所有受污染的黑臭河流的原位修复，特别适用于大城市河流无法完全截流、污水处理厂的现状。此外，它还可以通过生物体来快速恢复受污染的沉积物。在水质静态层面，具有静态效果好、管理模式简单等突出优点，有效去除了微污染水中的氨氮和有机物，极大提高了水质指标。

4 结束语

由上可知，黑臭水体的治理是一项较为复杂的工程，同时会影响到我国社会和经济的可持续发展，为此有关人员在进行河道整治的过程中应当结合市政工程的措施，真正做到彻底拦截污染物，从而更好地治理城市的黑臭水体，减少对水环境的污染。