黑臭流域漫说：黑臭水体治理技术

查看全部 · 发表于 2021-6-16 11:31:55

根据《城市黑臭水体整治工作指南》，城市黑臭水体的治理应该按照“控源截污、内源治理；活水循环、清水补给；水质净化、生态修复”的基本技术路线具体实施。

1、控源截污

控源截污是从源头控制外源污染物进入水体，是黑臭水体整治的基础和前提。该方法直接有效，但工程量大、投资高、工期长，需同时兼顾点源与面源的污染控制，并结合城市规划建设统筹考虑。

1）点源控制

点源控制的主要方式是截污纳管，即通过沿河道敷设污水截流管线，将污水收集后排放至市政污水管道系统，从而减少直接入河的污水。在条件许可的情况下，城市河道主要采用沿河外侧敷设截污管道的方式，施工方便，截污效果最佳。如果遇到河道两侧建筑临河而建，无空间敷设截污管道，可以考虑在河道内侧敷设。

2）面源控制

面源污染指污染物通过地表径流、土壤侵蚀、农田排水等方式进入水体。城市面源污染主要由初期雨水、禽畜废水、固体废弃物等组成。其特征是：污染物以SS、COD和和营养物质为主，且污染呈现出一定的地域性和时间性。

面源污染控制主要从三方面入手：一是对源头的控制，二是对污染物扩散途径的控制，三是终端治理。目前在城市面源污染控制中应用较广泛的工程措施有植被过滤带、滞留／持留系统、雨水收集处理系统、人工湿地、渗透系统、过滤系统等

2、内源治理

内源治理除了对水体中的生物残体、垃圾进行清理，主要指对污染底泥进行处理。

1）清淤疏浚

清淤疏浚是指对悬浮于淤泥表层的污染底泥进行清除，以利于水生生物种群的恢复。但是需注意控制清淤的深度，保护下层底泥不被破坏，避免破坏水体原有生态系统。此外，疏浚底泥的数量大、成分复杂，若处理不善，可能会对周围的环境造成二次污染川。目前已成功开发高效脱水、制建材、制陶粒等底泥资源化利用技术。

2）底泥原位修复

污染底泥的原位修复技术，是指不通过疏浚，直接在原地进行底泥治理的技术。水体中溶解氧和营养盐的缺乏导致许多土著微生物对水体的自然净化过程缓慢。底泥原位修复即是通过向水体投加底质改良剂，在提高土著微生物活性和繁殖能力的同时，引入多种特效微生物及微生物生长所需的营养物质，加速微生物对污染物的分解。

3、活水循环与清水补给

活水循环与清水补给都是通过改善水体的水动力条件来缩短水体交换周期，修复受损生态系统。目前最直接有效的方法是调水引流。太湖水环境治理实践证明，科学合理的调水引流增强了太湖流域平原水网的有序流动，显著提高了水环境容量。但是，此方法的投资较大，持续性不强，对引水水体和引入水体还可能产生负面影响，引起两水体的生态系统发生变化。

4、水质净化与生态修复

1）絮凝沉淀

絮凝沉淀浄化水质的方法包括向水体投加絮凝剂促进悬浮物絮凝、投加铁盐促进磷沉淀。这类方法一般不受气候条件影响，短期内见效快。此方法实际上只实现了污染物的转移，并没有将污染物彻底去除。化学药剂成本较高，对水体的生态环境和生物生长都有一定的影响、容易产生次污染，因此一般只作为应急或辅助措施。

2）岸带修复

传统的三面光、不透水的硬质护岸割裂了土壤与水体的渗透关系，破坏了生物多样性，影响了河流的自净能力。岸带修复是指在坡面上所做的各种铺砌和栽植，将硬质护岸改造成软质生态护岸，形成水－土ー生物之间良性循环，构建一个平衡多样的边坡生态系统，打造秀美岸带景观。。常见修复措施包括：以石块或植被代替硬质驳岸；改变河岸带的曲度，缓解河岸被过度冲刷的现象；丰富水生植物的种类和数量；减少硬化坡面和直立式护坡，减缓坡度大量种植乔木、草本和灌木植被等。

3）生态净化

生态净化即是利用微生物一植物生态系统有效去除水体中的有机物、氮、磷等污染物。主要净化机理包括以下几方面：①植物直接吸收水体中的氮、磷作为营养物质；②植物根系对氮、磷和有机物的截留吸附作用；③植物与藻类生长，部分植物还能分泌抑藻物质，在一定程度上抑制了藻类的快速繁殖；④植物根系表面形成的生物膜可以作为生物原生动物的良典、加大分子染物降，⑤植积分泌生化酶有助于有机污染物的降解和转化。

常用的植物净化技术有人工湿地、水生植物氧化塘、生态浮床、人工浮岛等。水生植物的选择应该从植物生长期、生存能力、当地环境、经经济性和景观性几方面考虑。尽量选择繁殖能力强、抗逆性强、根根系发达、易栽培管理和具有观赏性的当地物种，避免外来物种入侵而导致的生态问题。常见净化型植物包括挺水植物（如芦苇、风车草、再力花、菖蒲等）、沉水植物（金鱼藻、小茨藻、苦草、轮叶黑藻、竹叶眼子菜等）、浮叶植物（睡莲、荇菜、大薸、铜钱草等）。研究发现水生植物对黑臭河水中的污染物均有较好的处理能力，但并非投加的植物种类越多去除效果越好，因不同污染物而异。而且，废水中总磷的去除速度相比氨氮要慢得多，同时吸收氨氮和总磷时的除磷效率要高于单一总磷底物时的除磷效率。水生植物修复技术不仅能有效减轻水体黑臭，而且具有良好的景观功能，有效增加城市的绿化面积，同时提高水体内部和周围环境的生物多样性。与调水引流、清淤疏浚等物理方法相比，成本低，易于管理和维护。

4）人工增氧

人工增氧作为一种投资适中、见效快、无二次污染的生态修复技术，对消除水体黑臭具有显著的效果。英国的泰晤士河、德国的鲁尔河和澳大利亚的天鹅河等在治理中都先后利用曝气增氧作为快速改善河流水质、改善环境的手段。但是该方法耗能较大，有噪音，在低水位或者通航的航道不适用。

研究表明，不同的曝气方式对水体黑臭的治理效果有显著影响。采用对底泥曝气的方式对改善黑臭底泥的理化性质和黑臭现象的消除明显优于上覆水曝气方式。而相比于持续曝气，间歇曝气更利于促进底泥的分解，提高徴生物的降解速率且节约能耗。微纳米曝气方式与普通曝气方式相相比，对水中COD、氨氮和总磷的去除率分别高12％、10％和9％。

5、组合工艺

由于黑臭水体的形成是由多方面的原因共同造成的，同时各水体的外部环境、内部污染水平不相同，因此，单一技术措施往往无法满足黑臭水体的治理。例如：黑臭水体本身有益微生物量太少，仅仅依靠人工曝气，污染物降解速率有浅限，因此，投加外源微生物是提高曝气处理效果的较为廉价、有效的方法；水生植物有着其自身的承受极限，若水质过度恶化超过极限，会威胁到水生植物的生存，因此，将生态浄化技术应用于治理严重污染的水体时，需要结合其他辅助工艺。

金承翔等人将曝气充氧技术、微生物净化技术、植物净化技术及生物促生技术进行组合，并应用于上海市中心城区黑臭水体污染治理与生态修复。试验结果表明：组合生物技术明显优于单一技术，对黑臭水体的COD净化率可达80％左右，对BOD和氨氮去除率可达90％以上。采用生态浮床为核心，辅以微曝气复氧、纳污减污栅和人工介质等多项技术，对上海市汇丰河黑臭水体进行治理，工程取得了预期效果，水体透明度由原来的平均小于20cm增加到50cm以上，氨氮、总磷、COD的最大净化率平均分别达到了69.9％、80.7％、63.5％，河道生物多样性显著提高。

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