城市黑臭水体的综合治理措施及应用实践

文_乔妮 庆阳市固体和危险废物污染防治管理中心

1 城市黑臭水体案例概况

以榆林市榆溪河为例，位于陕西省北部，属于无定河的支流，先汇入无定河，最后流入黄河。榆溪河全长106公里，流域面积5530平方公里，是榆阳区内最长的河流，也是当地工农业生产和生活用水的主要来源。近年来，因经济社会发展与城市基础设施建设之间存在不协调、不充分的问题，导致榆溪河流域出现水污染现象，呈现出从下游向上游、从干流向支流、从城市向农村蔓延的趋势。因河水黑臭严重，对周边群众生活带来极大影响。随着水污染防治行动的开展，当地政府决定对黑臭水体进行综合治理，改善水质的同时，提升周边居民的生活环境质量。

2 黑臭水体的判断标准和形成原因

2.1 黑臭水体的判断标准

城市水系发黑变臭，多是河流中的污染物含量高，导致水体中的氧气供应和需求失去平衡。因黑臭水体成因复杂、影响因素多，目前并没有明确的定义。一般情况下，以《地表水环境质量标准》为依据，城市黑臭水体的水质劣于V类标准，水体中溶解氧浓度＜2mg/L。2015年的《城市黑臭水体整治工作指南》中，对城市黑臭水体的定义是：根据人们的感官判断，散发出不适气味或有让人不悦颜色的水体。总结起来，城市黑臭水体的特征包括：①水体有机污染严重，存在富营养化现象；②颜色呈黑色、泛黑色，给人带来较差的感官体验；③水体散发出刺激性气味，让人产生厌恶感；④水体的透明度差。

2.2 黑臭水体的形成原因

黑臭水体的形成，是大量有机物进入水体，在微生物的分解作用下，将水中的溶解氧消耗掉，导致水体缺氧。然后厌氧微生物繁殖，将有机物分解为黑臭物质，例如FeS、MnS、H2S等，最终水体变黑变臭。黑臭水体并非一日形成，而是多种因素的长期、共同作用，总结起来包括外源污染、内源污染、水动力不足。

（1）外源污染

就目前而言，外源污染是城市水体黑臭的主要原因。近几十年，我国经济社会快速发展，尤其是城市化、工业化进程加快，人口数量增多，生产和生活中的垃圾、污物排放量增加。与此同时，城市的污水处理系统不完善，基础设施缺乏、管网发生损坏，导致污染物进入河流水体。以上海苏州河、长沙圭塘河为例，均是外源污染引起的水体黑臭。

（2）内源污染

内源污染是在微生物的作用下，污染物质逐渐沉积在河道内，并且和水体发生交互作用，常见的污染物有泥沙、垃圾、腐殖质等。以底泥为例，是内源污染物富集的区域，底泥中含有丰富的N、P元素和有机污染物，受到人为扰动或水力冲刷，这些污染物就会释放出来，形成大量的悬浮颗粒，继而造成水体黑臭。以云南滇池、江苏滆湖为例，均是内源污染引起的。另外，水中有机物含量增加，放线菌、蓝藻等微生物产生的甲烷，容易黏附在底泥表面，是水体发臭的原因；而悬浮颗粒物中的FeS、MnS，氧化后是水体变黑的原因。

（3）水动力不足

除了外源性、内源性污染外，水动力不足也是水体黑臭的一个原因。调查发现，一些城市的河湖处于封闭、半封闭的状态，河道内水体流动性差，无法携带大量氧气进入水体，久而久之水体变黑发臭。另外，对城市水系进行不合理开发，占用河道两岸，水利工程设计不科学等，会影响整个水系的生态环境，因异质性降低、污染物累积，最终因动力不足导致水体黑臭。

通过调查分析，明确榆溪河水体黑臭的原因如下：①部分区域需要进行清淤，已经清淤的区域底泥中存在超过允许标准的污染物质。②因建设情况复杂，市政污水系统建设不完善，部分污水处理站进出水管网未建设，导致污水排入了湖中造成水体污染。③因水域狭长，受工程项目的建设影响，没有清洁水源补充，形成死水区域，导致水动力条件差，水质容易恶化变坏。

3 城市黑臭水体的治理措施

3.1 外源减排

针对外源污染引起的水体黑臭，首先应外源减排。①截污纳污，需要开挖管道，虽然一次性投资较大，但能从源头上控制污染物直接排放。②面源控制，采取生态护坡、初期雨水收集、截污沟等技术，消减雨水径流中的污染物含量。③直排污水原位处理，对直接排放的污水、轻度污染的地表水进行处理，避免污水直接排进水体。

3.2 内源控制

内源污染引起的水体黑臭，以内源控制方案为主。一种是清淤疏浚，能快速降低水体中的内源污染负荷，缺点是施工中可能造成二次污染，且淤泥需要妥善处理。另一种是清理水体植物残体，例如落叶、水生植物和藻类，避免污染物累积，从而保护水质、改善水流动力。

3.3 补水活水

针对水动力不足引起的水体黑臭，可采取补水活水方案：①区域性调水，用引流清洁的地表水及地下水，对水系进行补水，加快污染物的输移、扩散速度，实现水质改善。该方案适用于半封闭性、缓流型和滞流型水体水质的长效保持。②中水回用，城市污水和雨水经过有效处理，达到再生水水质要求后，排入水体中增加水体的流量和流速，适用于基流匮乏型的黑臭水体治理后，对水质进行长效保持。③水动力保持，采用工程措施提高水体流速，增强水体的复氧能力和自净能力，从而改善水质，适用于水体流速缓慢的封闭型水体。

3.4 水质净化

净化水质，包括人工湿地、曝气富氧、水生植物塘、微生物降解、人工生态浮岛、化学药剂净化等措施，具体见表1。

表1 水质净化技术方法、特点和适用范围

3.5 清淤+调蓄+水动力改善方案

针对榆溪河的问题，建议采取清淤+调蓄+水动力改善的治理方案：①清淤。前期对河流水域底部高程点进行勘察，以底部高程设计值为准进行清淤作业。结合现场实际情况，采用干塘清淤法，分区段将河道内的水抽干，建设围堰和施工便道，淤泥初步晾晒后，再使用机械开挖清除，具有投资低、效率高的特点。②调蓄。在现状排出口的基础上，设置截流井、溢流堰，并对破坏的截污管、排水管进行更换。共计斥资9000余万元，建成分散式污水处理站6座、截污干管11.35km，修补、疏通破损管网8km，并扩建了榆林市污水处理厂。③水动力改善。沿整个河道建设提升泵站5座，同时设置引水管道，将上游水提升后，通过管道从下游侧释放，提高河道水体的流动速度，增强水体的交换能力、复氧能力和自净能力。

治理工程完成后，河道内整体水质基本达到地表Ⅳ类水体，改变了河水黑臭的现状，实现了美化环境和净化环境相统一。目前，已建成红石峡景区至建业大道长约11.8km的生态长廊，待生态长廊全部建成后，公园面积将达到290万m2，新增绿地面积约230万m2。

4 结语

外源污染、内源污染和水动力不足，是造成城市水体黑臭的主要原因，不仅影响居民健康，也会影响城市形象。本文从外源减排、内源控制、补水活水、水质净化四个方面，阐述了黑臭水体的治理技术措施。实际案例表明，治理工程的实施具有良好的经济、社会和生态效益。未来，随着工程、信息技术的发展，新型水污染治理技术将会不断更新，助力水环境修复工程实施，推动城市健康发展。