四川省德阳市住房和城乡建设局 618000
城市黑臭水体是指城市径流或暗涵中的水环境受到有机物污染，水体的自净能力不能承担污染物的降解，导致的城市水环境发黑发臭的生物化学现象。近年来，随着城市化的进程加快，城市污水排放不规范，水体黑臭现象日益加剧，我国大部分城市都面临着水体黑臭的困扰，并且，南方多于北方，城市发展越快的地区城市黑臭水体越严重。本文通过对国内外黑臭水体案例概述，重点分析了黑臭水体产生的原因以及黑臭水体整治方法，并以德阳市黑臭水体整治工程为案例，为今后城市黑臭水体治理提供参考。
1.黑臭水体危害
城市水环境是城市生态系统的重要组成部分，是影响城市可持续发展的重要因素之一。城市水体黑臭是城市化发展过程中产生的问题，黑臭的水体不仅让流域居民从感官上感到不适，破坏了城市绿色生态环境，而且严重影响人类生活和健康。因此，城市黑臭水体治理是保证城市环境可持续发展的重要因素之一，是城市化发展过程中亟待解决的城市病之一。判断水体黑臭程度主要有以下几个指标：
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2黑臭水体形成原因
当城市水体遭受严重有机污染时，有机物的好氧分解使水体中耗氧速率大于复氧速率，造成水体缺氧，致使有机物降解不完全、速度减缓，厌氧生物降解过程生成硫化氢、胺、氨、硫醇等发臭物质，同时形成FeS、MnS等黑色物质，使水体发生黑臭．水体黑臭是严重的水污染现象，使水体完全丧失使用功能。从形成原因来看，城市水体黑臭主要从外源污染物、内源污染物、水体流动性以及热污染四个方面进行分析。
2.1外源污染物
由于旧城市的规划不科学合理，城市径流或暗涵常常作为城市雨污管道的排放出口，城市生活用水中的大量有机污染物、氮、磷等外源污染物未经处理直接排入水体，造成水体富营养化，日积月累，水体转化成缺氧或厌氧状态，厌氧微生物大量繁殖，促进有机污染物分解、发酵，产生大量甲烷、硫化氢、氨气等有恶臭气味气体，使水体发黑发臭[1]。
2.2内源污染物
底泥是水体各种污染物的归属，是城市水体的主要内源污染物。由于水体扰动，底泥在一系列物理、化学和生物作用下释放回水体，再次悬浮，对河体造成二次污染。底泥中也生活着大量微生物，水体中丰富的有机物又促使微生物繁殖，造成恶性循环，其中，放线菌和蓝藻通过代谢作用使得底泥甲烷化、反硝化，从而导致底泥上浮和水体黑臭[2]。而底泥悬浮颗粒中的FeS、MnS氧化形成的物质，是主导水体致黑的主要因素。
2.3水体流动性
从水动力学分析，水动力学条件不足、水循环差也是引起水体黑臭的原因之一。城市水体都有一定的自我调节能力，但城市水体普遍水量不足、流动性较差、污泥淤积，导致污染物迁移扩散减慢，河道渠道化、硬质化等，使城市水体生态系统自净能力减弱，生态系统退化，最终形成黑臭水体[3]。
2.4水体热污染
城市水体热污染源主要来自于工业冷却水和居民生活污水，水体温度高直接影响水体中动植物生存繁殖，同时会加快微生物降解有机物速率，降低水体DO浓度。WOOD[4]等研究发现，当水温小于8℃或者大于35℃时，放线菌分解有机物产生黑臭物质的过程受到抑制，河流一般不会黑臭，而当水温在25℃时，放线菌的繁殖力最强，水体黑臭最严重。在较高温水下，硫酸盐还原菌活性显著增强，导致水体中更多的硫酸根被还原成硫化氢[5]，使水体发臭。
目前，国内外对城市水体黑臭的产生原因及机理研究已经有了一定进展，但由于黑臭水体产生过程比较复杂，不同地区的黑臭水体特点不一，使得研究者对黑臭水体产生机理分析不全面、不明确，还没有一个通用体系对城市黑臭水体进行分析。因此，对不同地域、不同类型、不同污染源的黑臭水体进行特定分析，才能制定更好的治理对策。
3黑臭水体治理方法
对于城市水体黑臭的处理，主要分为对水体本身的处置和对河底底泥的处理。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遵循“控源截污、内源治理、活水循环、清水补给、水质净化、生态修复”的基本技术路线实施。其中，控源截污、内源治理是基础，活水循环、清水补给、水质净化市水体质量提升的保证，生态恢复是城市黑臭水体治理的最终目标。目前，对城市黑臭水体的治理主要归纳为物理治理技术、化学治理技术和生物生态治理技术。
3.1物理治理技术
城市黑臭水体治理的物理治理技术，主要包括底泥疏浚、调水冲污、控源截污和人工曝气等具体措施。
底泥疏浚是指把黑臭水体内受到污染的底泥、垃圾等固态污染物清理出来，从而减少内源污染物。优点是可以快速去除水体中底泥污染物，减少底泥对水体的污染；缺点是底泥要进行二次处理，操作不当容易造成更严重的水体污染。对污染严重的水体，底泥疏浚通常作为黑臭水体处理的预处理方法。
调水冲污是指通过水体置换，用洁净的清水更换富营养化的水，或是增加洁净的清水到污染水体中稀释原有水体。优点是可以一定程度稀释污染水体，加快水体自净能力；缺点是只适用于小面积非流动的水体，对流动水体而言会造成污染物的转移。
控源截污是通过关闭排污口实现截断外源污染物的排入，这是目前城市黑臭水体治理的前提。然而，关闭排污口通常会涉及城市排污系统的整体调整，操作难度较大，实施周期较长。
人工曝气复氧是利用高能耗的曝气设备，通过管道将空气或氧气引入水体，增加水体溶解氧，加快有机物分解，促使水体生态系统迅速恢复。优点是建设成本低；缺点是耗费大量电力，同时不利于悬浮物质沉淀。
3.2化学治理技术
化学治理技术主要通过投加相应的化学药剂，如双氧水等氧化剂，铝盐铁盐等混凝剂和生石灰沉淀剂，去除黑臭水体中的污染物，提高水体透明度。优点是前期治理效果好，能在一段时间内较大程度改善水质；缺点是长期投入化学药剂会对底栖生物的生物活性产生影响，不符合水体生态的可持续发展。
3.3生物生态治理技术
生物生态治理技术即利用特定微生物、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，从而达到消除水体黑臭的目的[6]。目前使用较多的生物处理技术有原位微生物制剂修复技术、异位微生物制剂修复技术、微生物激活法、底泥生物处理法、生物膜、生态浮岛植物净化技术和人工湿地植物净化技术。
原位微生物制剂修复是相对于异位微生物制剂修复技术而言的，即在污染水体中投入微生物制剂，操作过程中需要根据水体变化情况，不断投加制剂以及改变投加频率；异位微生物修复技术是将污染物质通过某种途径从污染现场运走，便于修复过程的控制，异位微生物修复可调控，更易操作，问题是运输成本高。
微生物激活法不添加外来菌种，制剂一般是可降解污染物的酶和促进微生物生长的维生素、微量元素、有机酸等。这种治理技术受温度、修复生物选择等因素影响较大，仅适用于园林池塘、住宅小区人工湖以及其它景观水体修复[7]。
底泥生物处理法是通过投加底泥生物氧化剂，使底泥氧化，提高底泥自净能力从而有效降低底泥的有机物含量及耗氧速率，同时抑制底泥向上覆水体释放污染物，还能促进上覆水体污染物的去除，减少水体污染负荷[8]。优点是对环境影响小，投资低；缺点是生物生长周期影响见效较慢，治理长久性不长。适用于水流扰动性不大的水体。
生态浮岛植物净化技术是以高分子材料为载体，将水生植物种植在黑臭水体中，通过植物的吸附和降解，降低水体污染负荷。温度、大风等自然因素是影响本技术的关键，水生植物的选择不当也可能对治理结果造成负面影响。
人工湿地植物净化技术是模拟天然湿地结构和功能，建造湿地生态系统，利用自然生态系统的建造净化污染水体，兼具美化环境、改善景观的作用，一般作为城市黑臭水体治理的终端治理技术。缺点是设计、运营成本较高。
4.德阳市黑臭水体现状及整治方案
4.1德阳市水体黑臭现状
德阳市中心城区共计四条黑臭水体，分别为穿城堰、丁家堰、干河子、胜利堰四条，总长29.515千米，其中暗涵22.09千米，占总长的75%，均属沱江流域，经沱江汇入长江。其中，穿城堰全长11.8千米（明渠580米，其余全部为暗涵），汇入沱江干流绵远河；丁家堰全长4.75千米（暗涵520米，其余为明渠）；干河子全长2.97千米（明渠220米，其余为暗涵），汇入沱江重要支流石亭江；胜利堰及其支流全长10千米（明渠2.4千米，其余为暗涵，胜利堰主沟6.6千米）。
暗涵多，底泥清理难度大，排污口污染情况不明是德阳市黑臭水体整治面临的主要问题。四个黑臭水体都处于城市中心地带，沿岸居民多，后期生态修复工作是德阳市黑臭水体治理的重点。因此，德阳市黑臭水体治理采用“物理+化学+生态”综合治理技术。
4.2德阳市黑臭水体治理方案
德阳市中心城区黑臭水体整治通过“控源截污、内源治理、生态修复、活水保质”的治理方式，采取“一河一策”进行治理。经过一年零五个月，水体水质基本摆脱黑臭，整体环境向好；通过后期运维机制的建立等措施，可保持水体长治久清。
4.2.1控源截污
沿水体排查排污口，对存在排污口向上游溯源，摸清污水来源；实施清污分流改造工程，对雨污混错接、合流点位进行改造，充分利用现有市政污水管，完善主要道路配套污水管，将黑臭水体截流的污水，纳入污水处理厂进行处理。
4.2.2内源治理
底泥处理：由于暗涵内淤泥较多较厚，无法下涵排查排污口，没有采取先截污、后清淤的做法，而是采取先清淤、后截污、再后清洗的做法。暗涵从小区内穿插、没有施工作业面，对淤泥的清理、截污管道安装等大部分采取人工方式，施工困难。采取人工清淤、机械清淤、水力冲淤相结合施工方式，对河道内的现有淤泥进行清理，同时清理沿河垃圾堆放点、河面漂浮物等，将清理的内源污染物转运至垃圾处置场统一无害化处理。
水质处理：对污水采用末端治理与源头改造相结合。对于下游污水管网已经建成通水、近期可以完成截污支管安装的，采取源头雨污分流的方式，将接入雨水管流入河道的污水，从源头改接至污水管内；对于下游污水管网未建设完毕或近期不能完成截污支管安装的，优先采取在末端建设污水提升泵站，抽排至市政污水管的办法，减少排入水体的污水量，消除水体黑臭现象。
4.2.3生态修复
按照海绵城市建设理念，沿河进行生态化建设，增加公园绿地，提高沿线品质，将胜利堰及其支流安乐堰按照绿道慢行系统打造，成为沿线居民出行休闲的去处。对暗涵渠道，尽量恢复为明渠，打造生态公园；明渠区段扩大渠两侧绿化空间，提升水体景观效果。
4.2.4活水保质
统筹使用雨水、再生水及灌溉尾水等，合理连通城市水系，保障河道生态水补给，从绵远河引水入胜利堰、从扬城支渠引水入穿城堰、从厂西排洪河引水入丁家堰。
4.2.5建立长效运维机制
在治理黑臭水体的同时，谋划建设生活垃圾分类和市政餐厨及污泥处置项目，对清理的垃圾、淤泥等有效处置。谋划完善城市排水设施及水系、排口之间的管理体制，明确行业主管部门、日常管理机构和运营维护单位，研究建立“厂-网-河（湖）”一体化运维，充实相关人员配备，将维护资金纳入财政预算，并建立考核监督机制。
5.结语
在德阳市中心城区黑臭水体整治过程中，笔者总结了几点建议：
（1）调研阶段应做到全面、不遗漏，全盘掌握水体各个区域的情况是后续治理方案确定的基础；
（2）同时做好民众环保意识的宣传教育，以行政手段禁止生活排污，严禁工业排污；
（3）技术方案的制定不能生搬硬套，应结合具体，因地制宜；
（4）后期运维机制的建立运行是保证水体长治久清的关键。
参考文献
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