城市黑臭水体应急治理的技术
高洋 郑艳 宋歌 房勇
摘要：本文从沿河截污、原位处理、水质净化技术等方面，提出了城市黑臭水体的应急治理技术，以期为城市黑臭水体应急治理工程提供一定的理论参考。
关键词：水污染防治计划；黑臭水体；应急治理
中图分类号：X507 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2018）05-0098-02
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.05.058
Abstract ： This paper presents the emergency treatment technology of urban black and odor water from the aspects of interception， in-situ treatment and water purification technology along the river， in order to provide a certain theoretical reference for the urban black-odor water body emergency treatment project.
Keywords： Water pollution control plan； Black and odor water body； Emergency treatment
隨着我国经济的快速发展，尤其是城镇工业和人口的迅速发展，污废水和污染物排放量显著增长，而城市河流一直被人民视为城市废水和生活污水的主要排污通道和场所，污染日益严重，出现季节性或终年黑臭，完全丧失使用功能，影响景观以及人类生活和健康[1]。
2015年国务院发布《水污染防治计划》将城市黑臭水体的治理纳入其中[2]。2016年国务院办公厅印发《关于全面推行河长制的意见》，河长制由治理黑臭水体的地方实践上升为国家行动。《水污染防治计划》要求直辖市、省会城市、计划单列市建成区于2017年底前基本消除黑臭水体，由于历史欠账太多，许多城市难以在2017年底前完成污水管网和污水处理厂的建设和改造，实现污水的全收集、全处理的目标，于是催生出黑臭水体的应急治理，即采用污水处理设备或河道治理工程，快速去除黑臭水体中的污染物，恢复河道生态，以便达到短时间消除黑臭水体的目的。
污染水体水质净化与生态修复技术种类繁多，从治理方式上看，可分为源头治理、旁路净化和原位修复技术三类。原位修复主要是利用物理法、生化法或生物生态技术，对河流或湖泊中的水体直接进行净化修复。旁路净化指将待处理的水体从河流或湖泊中引出，经污水处理工艺系统处理后回归。各种技术都有不同的处理对象及适用条件，在实际应用中，应客观、系统地分析总结各种技术的适用条件和经济成本，根据不同的情况选择不同的组合工艺。
综合国内外河流污染水质改善技术，以下几类工艺技术在实际应用中受到广泛关注：
1 控源截污技术
整治城市黑臭水体的首要就是控源截污，源头控制并对入河污水进行截留纳入污水处理厂治理。入河污水主要包括生活污水、工业废水及畜禽养殖废水等，通过采取工程治理措施对污水进行治理，从源头减少入河排污量。但控源截污技术涉及面广、建设周期长、手续繁琐，往往因各种原因不能尽快实施，严重影响城市黑臭水体治理进程，难以满足近期治理目标的要求[1]。
2 旁路净化技术
2.1 混凝沉淀净水技术
引起水体黑臭原因有腐殖质、硫化铁胶体和悬浮颗粒等，向水体中投加混凝剂，通过中和带负电腐殖质，吸附架桥、共沉淀作用，可有效去除水中污染物和黑臭现象。高效混凝沉淀一体化处理设备通过进水泵将污染水体抽至设备中，在净化器内投加混凝剂与絮凝剂完成污水的净化并重新排入河道，产生的污泥脱水后卫生填埋，可实现污水中SS、TP、COD及重金属等污染物的快速去除，大大削减进入水体的污染物总量，使黑臭水体快速还清。该技术处理流程简单、适用范围广、投加药剂量小、水力停留时间短，表面负荷高、占地小、处理效果好、出水稳定，且对低温、低浑浊度水质、汛期的高浑浊度水质等水质都可以达到比较理想的处理效果。
2.2 超磁分离水体净化技术
超磁分离水体净化技术原理是通过投加磁种介质与微磁絮凝药剂，使水体中的悬浮物和磁种凝聚在一起，经过短时间的混凝反应，形成具有磁性的“矾花”，依靠永磁材料所产生的高强磁场，在强磁场力的作用下对磁性絮团进行快速分离，可去除污水中的大部分悬浮物、总磷等物质，特别适合去除难沉降的细小悬浮物、总磷等轻质杂质。超磁力是重力的数百倍，因此超磁分离水处理技术分离速度快，水力停留时间短，占地面积小、处理效率高，现广泛应用于黑臭水体、市政污水、矿井水、洗煤水、钢厂总排水等水处理领域[2-3]。
3 原位修复技术
3.1 人工增氧技术
溶解氧含量不足是水体黑臭的根本原因，水体复氧直接影响到水中有机污染物的迁移扩散降解直至整个水体的自净过程[3]。人工增氧技术主要用于提高水体中溶解氧含量，加速水体复氧进程，强化水体自净能力，从而消除黑臭。该技术主要包括人工曝气充氧、自然跌水和投加氧化性化学药剂等[3-4]。研究表明，曝气充氧不仅可以提高水中好氧菌的活性，使水体始终保持好氧状态，还可以氧化有机污染物分解产生的硫化亚铁、硫化氢等物质，抑制沉积于水体底泥中 N、P 的释放[4]。
3.2 水生生物修复技术
水生生物指的是水生植物和水生动物两大类，是保持水体洁净的重要组成成分，水中生活的植物、动物通过促进微生物的新陈代谢、吞食水中的藻类物质达到缓解黑臭的效果。维持水生生物的多样性、保证食物链的完整性，有利于提高水体自我净化能力[4]。水生生物的选择是水生植物修复技术中的重要环节，不仅需要考虑各物种之间空间上的分布，还要考虑食物链上搭配。水生植物一共有四种类型，分别是沉水型、漂浮型、浮叶型和挺水型，其种类的多样性决定其净化功能的多样性。如挺水型通常用作吸收底泥中的营养盐，浅水水体常使用浮叶型植物。水生动物是水体中的营养物质的主要消耗者，因此根据水体状况适度投放可以达到延长食物链，提高水体净化能力的目的。定时打捞过多的水生动物可防止其过度繁殖给水体带来的压力，有研究表明可以通过对水体中水生动物的种类和数量的控制，使水体从浊水型转变成草型。
3.3 微生物强化技术
微生物强化技术指的是利用向黑臭水体中人工投加微生物，强化水体的净化能力，从而达到降解污染物的目的。目前主要常用的方法有三种：微生物制剂的介入、投放生物促生剂以及生物膜的应用，这三种方法与人工增氧技術配合使用，对改善黑臭水体现状、清除底泥污染物有着极其显著的效果。如利用生物复合酶制成的微生物制剂处理黑臭水体的研究表明，当生物复合酶浓度为 6 mg/L时，处理COD、氨氮类等污染物质去除效果最好；如通过投加了生物促生剂对黑臭水体进行的处理时，其对 COD 的去除效果可以达到 69.7%以上；另外还有研究发现利用生物膜技术对黑臭水体中的 COD 和氨氮进行处理，其净化效果可高达76%和90.74%。
3.4 物理吸附技术
物理吸附技术是利用吸附剂巨大的比表面积和发达的空隙，通过强大的吸附、交换作用来主要去除溶解性有机物、嗅味、微污染物质等，是目前国内外公认的在净化受污染水方面较为通用和有效的措施之一。常用的吸附剂主要有活性炭、粘土和沸石等，目前活性炭是最普遍采用的吸附剂。在黑臭水体治理中应用吸附技术有使用简单、见效快的优点。但从经济成本和技术适用性角度考虑，吸附剂往往不能再生利用，成本较高，且使用后的吸附剂属于危险废物，难以处理，在实际应用中应慎重考虑。
4 总结
采取应急治理工程虽然可使地方政府达到“水十条”对黑臭水体治理的考核要求，但往往治理不彻底，成本高，建议在应急治理的基础上进一步完善污水管网和污水处理厂的建设和改造，治理面源污染，以流域为治理单元，对河流生态进行系统性修复重建，恢复河道的自净能力，建立长效管理机制真正实现长治久清。
参考文献
[1]赵越，姚瑞华徐敏等.我国城市黑臭水体治理实践及思路探讨[J].环境保护，2015，43（13）：27-29.
[2]李开明，刘军，刘斌等.黑臭河道生物修复中3种不同增氧方式比较研究[J].生态环境学报，2005，14（6）：14-19.
[3]刘欣铠.关于哈尔滨黑臭水体治理的相关建议[J].价值工程，2016，（15）：36-37.
[4]刘浏，王其珍，王旭东.南京明御河综合整治工程对黑臭水质指标的影响[J].低碳世界，2017，（03）：20-21.
收稿日期：2018-03-30
作者简介：高洋（1990-），男，硕士研究生，助理工程师，研究方向为水环境综合治理。
通讯作者：房勇（1969-），男，北京大学光华管理学院MBA，助理工程师，研究方向为水环境综合治理及PPP政策研究。技术文
摘要：本文从沿河截污、原位处理、水质净化技术等方面，提出了城市黑臭水体的应急治理技术，以期为城市黑臭水体应急治理工程提供一定的理论参考。
关键词：水污染防治计划；黑臭水体；应急治理
中图分类号：X507 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2018）05-0098-02
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.05.058
Abstract ： This paper presents the emergency treatment technology of urban black and odor water from the aspects of interception， in-situ treatment and water purification technology along the river， in order to provide a certain theoretical reference for the urban black-odor water body emergency treatment project.
Keywords： Water pollution control plan； Black and odor water body； Emergency treatment
隨着我国经济的快速发展，尤其是城镇工业和人口的迅速发展，污废水和污染物排放量显著增长，而城市河流一直被人民视为城市废水和生活污水的主要排污通道和场所，污染日益严重，出现季节性或终年黑臭，完全丧失使用功能，影响景观以及人类生活和健康[1]。
2015年国务院发布《水污染防治计划》将城市黑臭水体的治理纳入其中[2]。2016年国务院办公厅印发《关于全面推行河长制的意见》，河长制由治理黑臭水体的地方实践上升为国家行动。《水污染防治计划》要求直辖市、省会城市、计划单列市建成区于2017年底前基本消除黑臭水体，由于历史欠账太多，许多城市难以在2017年底前完成污水管网和污水处理厂的建设和改造，实现污水的全收集、全处理的目标，于是催生出黑臭水体的应急治理，即采用污水处理设备或河道治理工程，快速去除黑臭水体中的污染物，恢复河道生态，以便达到短时间消除黑臭水体的目的。
污染水体水质净化与生态修复技术种类繁多，从治理方式上看，可分为源头治理、旁路净化和原位修复技术三类。原位修复主要是利用物理法、生化法或生物生态技术，对河流或湖泊中的水体直接进行净化修复。旁路净化指将待处理的水体从河流或湖泊中引出，经污水处理工艺系统处理后回归。各种技术都有不同的处理对象及适用条件，在实际应用中，应客观、系统地分析总结各种技术的适用条件和经济成本，根据不同的情况选择不同的组合工艺。
综合国内外河流污染水质改善技术，以下几类工艺技术在实际应用中受到广泛关注：
1 控源截污技术
整治城市黑臭水体的首要就是控源截污，源头控制并对入河污水进行截留纳入污水处理厂治理。入河污水主要包括生活污水、工业废水及畜禽养殖废水等，通过采取工程治理措施对污水进行治理，从源头减少入河排污量。但控源截污技术涉及面广、建设周期长、手续繁琐，往往因各种原因不能尽快实施，严重影响城市黑臭水体治理进程，难以满足近期治理目标的要求[1]。
2 旁路净化技术
2.1 混凝沉淀净水技术
引起水体黑臭原因有腐殖质、硫化铁胶体和悬浮颗粒等，向水体中投加混凝剂，通过中和带负电腐殖质，吸附架桥、共沉淀作用，可有效去除水中污染物和黑臭现象。高效混凝沉淀一体化处理设备通过进水泵将污染水体抽至设备中，在净化器内投加混凝剂与絮凝剂完成污水的净化并重新排入河道，产生的污泥脱水后卫生填埋，可实现污水中SS、TP、COD及重金属等污染物的快速去除，大大削减进入水体的污染物总量，使黑臭水体快速还清。该技术处理流程简单、适用范围广、投加药剂量小、水力停留时间短，表面负荷高、占地小、处理效果好、出水稳定，且对低温、低浑浊度水质、汛期的高浑浊度水质等水质都可以达到比较理想的处理效果。
2.2 超磁分离水体净化技术
超磁分离水体净化技术原理是通过投加磁种介质与微磁絮凝药剂，使水体中的悬浮物和磁种凝聚在一起，经过短时间的混凝反应，形成具有磁性的“矾花”，依靠永磁材料所产生的高强磁场，在强磁场力的作用下对磁性絮团进行快速分离，可去除污水中的大部分悬浮物、总磷等物质，特别适合去除难沉降的细小悬浮物、总磷等轻质杂质。超磁力是重力的数百倍，因此超磁分离水处理技术分离速度快，水力停留时间短，占地面积小、处理效率高，现广泛应用于黑臭水体、市政污水、矿井水、洗煤水、钢厂总排水等水处理领域[2-3]。
3 原位修复技术
3.1 人工增氧技术
溶解氧含量不足是水体黑臭的根本原因，水体复氧直接影响到水中有机污染物的迁移扩散降解直至整个水体的自净过程[3]。人工增氧技术主要用于提高水体中溶解氧含量，加速水体复氧进程，强化水体自净能力，从而消除黑臭。该技术主要包括人工曝气充氧、自然跌水和投加氧化性化学药剂等[3-4]。研究表明，曝气充氧不仅可以提高水中好氧菌的活性，使水体始终保持好氧状态，还可以氧化有机污染物分解产生的硫化亚铁、硫化氢等物质，抑制沉积于水体底泥中 N、P 的释放[4]。
3.2 水生生物修复技术
水生生物指的是水生植物和水生动物两大类，是保持水体洁净的重要组成成分，水中生活的植物、动物通过促进微生物的新陈代谢、吞食水中的藻类物质达到缓解黑臭的效果。维持水生生物的多样性、保证食物链的完整性，有利于提高水体自我净化能力[4]。水生生物的选择是水生植物修复技术中的重要环节，不仅需要考虑各物种之间空间上的分布，还要考虑食物链上搭配。水生植物一共有四种类型，分别是沉水型、漂浮型、浮叶型和挺水型，其种类的多样性决定其净化功能的多样性。如挺水型通常用作吸收底泥中的营养盐，浅水水体常使用浮叶型植物。水生动物是水体中的营养物质的主要消耗者，因此根据水体状况适度投放可以达到延长食物链，提高水体净化能力的目的。定时打捞过多的水生动物可防止其过度繁殖给水体带来的压力，有研究表明可以通过对水体中水生动物的种类和数量的控制，使水体从浊水型转变成草型。
3.3 微生物强化技术
微生物强化技术指的是利用向黑臭水体中人工投加微生物，强化水体的净化能力，从而达到降解污染物的目的。目前主要常用的方法有三种：微生物制剂的介入、投放生物促生剂以及生物膜的应用，这三种方法与人工增氧技術配合使用，对改善黑臭水体现状、清除底泥污染物有着极其显著的效果。如利用生物复合酶制成的微生物制剂处理黑臭水体的研究表明，当生物复合酶浓度为 6 mg/L时，处理COD、氨氮类等污染物质去除效果最好；如通过投加了生物促生剂对黑臭水体进行的处理时，其对 COD 的去除效果可以达到 69.7%以上；另外还有研究发现利用生物膜技术对黑臭水体中的 COD 和氨氮进行处理，其净化效果可高达76%和90.74%。
3.4 物理吸附技术
物理吸附技术是利用吸附剂巨大的比表面积和发达的空隙，通过强大的吸附、交换作用来主要去除溶解性有机物、嗅味、微污染物质等，是目前国内外公认的在净化受污染水方面较为通用和有效的措施之一。常用的吸附剂主要有活性炭、粘土和沸石等，目前活性炭是最普遍采用的吸附剂。在黑臭水体治理中应用吸附技术有使用简单、见效快的优点。但从经济成本和技术适用性角度考虑，吸附剂往往不能再生利用，成本较高，且使用后的吸附剂属于危险废物，难以处理，在实际应用中应慎重考虑。
4 总结
采取应急治理工程虽然可使地方政府达到“水十条”对黑臭水体治理的考核要求，但往往治理不彻底，成本高，建议在应急治理的基础上进一步完善污水管网和污水处理厂的建设和改造，治理面源污染，以流域为治理单元，对河流生态进行系统性修复重建，恢复河道的自净能力，建立长效管理机制真正实现长治久清。
参考文献
[1]赵越，姚瑞华徐敏等.我国城市黑臭水体治理实践及思路探讨[J].环境保护，2015，43（13）：27-29.
[2]李开明，刘军，刘斌等.黑臭河道生物修复中3种不同增氧方式比较研究[J].生态环境学报，2005，14（6）：14-19.
[3]刘欣铠.关于哈尔滨黑臭水体治理的相关建议[J].价值工程，2016，（15）：36-37.
[4]刘浏，王其珍，王旭东.南京明御河综合整治工程对黑臭水质指标的影响[J].低碳世界，2017，（03）：20-21.
收稿日期：2018-03-30
作者简介：高洋（1990-），男，硕士研究生，助理工程师，研究方向为水环境综合治理。
通讯作者：房勇（1969-），男，北京大学光华管理学院MBA，助理工程师，研究方向为水环境综合治理及PPP政策研究。技术文
