河流黑臭水体治理措施最新研究进展

河流黑臭水体治理措施最新研究进展

郭宇1,安娜2

1 日照市水利局 山东日照 276800  2 日照市东港区水利局 山东日照 276800

摘要：随着现代工业的发展，城市黑臭河道问题日趋严重，严重影响了城市形象、生态环境和居民身心健康。本文分析了导致河流黑臭的污染源，对目前河流黑臭水体整治技术最新研究进展进行了全面梳理，提出了以“外源控制+内源控制+提升自净能力”的理念，以外源减排和内源清淤为基础与前提，水质净化为阶段性手段，水动力改善技术和生态恢复为长效保障措施的黑臭水体治理策略。对关键技术中的断头浜整治、底泥修复和仿生态技术进行经验介绍。

关键词：黑臭水体治理；水质净化；生态修复技术

1.河流黑臭水体成因

1.1成因

1.1.1按照污染来源分类

（1）工业废水排放。在中国有65%的废水在未经处理或者处理不彻底的情况下就注入江河湖海之中，在废水中存在黑臭、缺氧、重金属、有毒化学品泛滥及营养元素超标等多种污染元素并存的情况。

（2）城市废水。城市废水中包含了动物和植物脂肪、肥皂及尿素等生活化学物质残留，更甚至还有细菌等对人体有害的微生物，这些物质如果得不到有效净化，排入地下水后深入河流中，对水环境的危害是十分巨大的。

（3）农业回流水。农业灌溉的水有80%会直接蒸发，只有极少数的水会通过表层流进土壤滋润灌溉。农药和化肥的不合理使用会使污染物通过渗透作用不断渗进河水中导致水质污染。

（4）固体废物。水污染工业废弃物、城市垃圾的大量积累，在长时间得不到有效的疏通解决会导致危险性质化学元素的转移，对河流造成污染。

1.1.2 按照污染物及现象分类

（1）重金属污染。重金属污染指由重金属或其化合物造成的环境污染。主要由采矿、废气排放、污水灌溉和使用重金属制品等人为因素所致，主要有汞（Hg），铅（Pb），镉（Cd），铬（Cr）等。

（2）洗涤剂污染。洗涤剂污染是指由洗涤用品造成的环境污染。洗涤剂大多是人工合成的有机化合物，如洗衣粉、洗涤灵等。其中含磷（磷酸钠）量较高，洗涤后含磷的废水流入江河湖泊，引起水体富营养化，造成鱼类及其他水生生物缺氧死亡，直至水质变坏甚至变质发臭。

（3）农药污染。农药污染指农药或其有害代谢物、降解物对环境和生物产生的污染。农药及其在自然环境中的降解产物，污染大气、水体和土壤，会破坏生态系统，引起人和动、植物的急性或慢性中毒。

（4）富营养化。富营养化是一种氮、磷等植物营养物质含量过多所引起的水质污染现象。在发生赤潮的水域里，一些浮游生物暴发性繁殖，使水变成红色，因此叫“赤潮”。这些藻类有恶臭、有毒，藻类大量繁殖，水质恶化而有腥臭，水中缺氧，造成鱼类窒息死亡。

（5）红潮的现象。由于污水，工厂废物排放到河水后慢慢扩散，往往使水体呈现蓝色、红色、棕色、乳白色等物质，这种物质有毒并且会导致水质缺氧。人体使用中毒的鱼类后也会跟着中毒，严重的会导致死亡。

2.外源控制

2.1 雨污分流系统

2.1.1 雨污分流系统问题分类

雨污分流改造有两项核心工作，其一是将生活污水与雨水进行分类收集，其二是将生活污水与雨水进行分流。

2.1.2 管道分流监测：限流器

在排水户污水管与市政污水支管的接驳点处安装一个限流装置，在不影响晴天污水正常排放的情况下合理设置该流量限值，限制排水户污水管在雨天的峰值流量。局部收口径抬高了上游水位，充分利用排水户内部管道容积，实现雨季延缓上游水流进入下游污水主管的时间，以保障污水主管的峰值运行水位。

2.1.3污水收集：真空排水技术

室外真空排水系统是利用负压管道中的负压梯度将用户处排放的污水逐步输送、收集至真空中心集中处理及排放的污水收集系统。它利用真空设备使真空排污管道内产生一定真空度，通过空气压差逐级输送污水至真空泵站。

3.内源控制

3.1 河底淤泥清理

3.1.1无污染淤泥与污染淤泥的处理

在对水利工程产生的淤泥处理的时候，其中所包含着的污染物比较少，污染物相对于相关标准而言比较低，这就可以在进行清淤的时候实施资源化处理。而污染物超出相关标准的淤泥则在处理的时候推动污染水平降低，使得其能够和相关标准相符合。

3.1.2按处理地点进行不同的淤泥处理

主要为堆场处理和就地处理法等方式，堆场处理指把淤泥清淤处理之后在运输工具应用的基础上将清除的淤泥运输到指定的淤泥堆场实施二次处理，当前我国河道清淤处理主要是采取绞吸式挖泥船实施作业。其次是就地处理法，这一方式是指在水底作业不对河底淤泥疏浚的时候，直接在水下排干覆盖水体或直接实施覆盖处理等方面对淤泥加以固化和物理淋洗或脱水操作等方面进行淤泥处理，这一方式主要是在河道实际情况分析的基础上加以对应选择。

3.1.3淤泥二次利用情况进行不同的淤泥处理

淤泥本质上而言是工程废弃物的范畴，在固体废弃物逐渐得到资源化和减量化处理的时候，明确其无害化处理的具体标准，推动淤泥得到二次利用，从广义而言可以使得废弃淤泥通过某些特定操作得到二次利用的都属于资源化利用，例如应用淤泥制陶粒和土壤化或者制砖等都处于淤泥再生资源化的基础模式。

3.2底泥原位修复技术

3.2.1原位物理修复

原位物理修复通过借用物理工程技术手段在原地对受污染底泥进行处理，修复方式包括底泥原位覆盖、引水冲刷及水体曝气等，其中较为常用的是底泥原位覆盖。底泥原位覆盖是在受污染底泥上结合一定的施工方法平铺出合适厚度的覆盖层，从而有效阻止底泥污染物扩散至上层水体的一种工程技术手段，常使用的覆盖材料有未污染的底泥、钙质膨润土、沙子、方解石、沸石以及其他清洁的材料等。

3.2.2原位化学修复

原位化学修复通过向污染底泥中投加化学试剂，使底泥中的离子与加入的化学试剂发生反应，污染物化学活性降低转化为无害化物质。根据修复原理不同可将化学试剂分为氧化还原剂和化学钝化剂。常见的氧化还原剂有Ca (NO3)2、CaO2、KMnO4、双氧水及零价铁等。

4.提升自净能力

4.1 仿生态技术

4.1.1高效微气泡曝气装置

可使河道表层厌氧状态的松散底泥转化为较密实的好氧状态的表层底泥，减慢深层底泥中的污染物向上覆水体的扩张，同时对水体进行溶氧曝气，提高水体中的溶解氧水平，满足水体中动物和好氧微生物对水中氧的需要，维持生物群落平衡，为水体自净创造基本条件。

4.1.2生态浮床

选取鸢尾、风车草、美人蕉、花叶芦竹、水鬼蕉5种常见浮床植物，采取美人蕉+风车草、美人蕉+水鬼蕉、鸢尾+水鬼蕉以及美人蕉+鸢尾4种混合种植方式，比较单种和混种净水效果，结论表明：美人蕉+鸢尾组合对COD、TP去除效果最好，花叶芦竹对TN去除效果最好。选取水葱、千屈菜和风车草作为试验浮床植物，采取3种植物单种和水葱+千屈菜+风车草混种4种种植方式，比较净水效果。结论表明混合种植方式中整株植物N、P累积量高于单种，混合浮床可在当地水体环境修复进行推广。

4.1.3食藻虫引导水体生态修复技术

以食藻虫为引导生态修复富营养化水体技术是一项综合技术, 它的基本思路是以食藻虫吃藻控藻、滤食有机悬浮物颗粒等作为启动因子, 继而引起各项生态系统恢复的连锁反应:包括从底泥有益微生物恢复、底泥昆虫蠕虫恢复、底栖螺贝类恢复到沉水植物恢复、土著鱼虾类等水生生态系统恢复, 最终实现水体的内源污染生态自净功能和系统经济服务功能。

5.结论

目前，通过“外源控制+内源控制+提升自净能力”的理念来治理黑臭河道具有重要意义，其中外源控制以雨污分流改造为主，内源控制以河道贯通、清淤、底泥修复为主，提升自净能力以生态修复技术如微气泡曝气装置、生态浮床技术为主。动力改善技术和生态恢复将作为黑臭水体治理的长效保障措施。