基于生态修复的黑臭水体污染源溯源与污水提质增效研究

基于生态修复的黑臭水体污染源溯源与污水提质增效研究

刘秋荣 

上海誉帆环境科技股份有限公司广州分公司

摘要：随着城市化进程的加快，黑臭水体污染问题日益突出。本文首先针对黑臭水体的污染特征，提出了污染源溯源的方法和重要性，并探讨了多种污染源分析方法，如现场调查与监测、水质分析技术、水体模拟与数值模型。接着，本文介绍了生态修复技术在黑臭水体污染治理中的应用，并阐述了生态修复技术的优势，包括生态系统恢复和保持功能、生物多样性的提高以及可持续性和经济效益。再者，本文也阐述了具体的生态修复技术，包括植物修复技术、微生物修复技术、水生态系统恢复技术。最后，针对污水提质增效的技术与方法进行了深入探讨，包括污水处理的基本原理和目标，以及在污水处理中存在的问题与挑战，并从源头与传输途径进行治理。

关键词：黑臭水体；污染源溯源；生态修复；污水提质增效

近年来，由于城市化进程加快和环境污染问题的日益突出，黑臭水体污染成了严重困扰城市环境和居民生活质量的一大难题。黑臭水体不仅给人们的生活带来了巨大的困扰，还对生态环境造成了严重破坏。因此，对黑臭水体污染源进行溯源分析，并采用生态修复技术进行治理和污水提质增效具有重要的理论意义和实践价值[1]。

1. 黑臭水体污染源分析与溯源方法

1.1 黑臭水体污染特征

黑臭水体是指由于污染物的积累和生物活动引起的水体腐败、恶臭以及颜色变黑等现象。其主要特征包括恶臭味道、黑色或深褐色水体、富营养化、溶解氧严重不足、藻类和有害藻类过度繁殖等。这些特征往往是由于有机污染物、重金属、营养盐等污染物的输入和积累导致的。

1.2 污染源溯源的重要性

污染源溯源是确定黑臭水体污染源头的过程。它对于科学识别和定位污染源具有重要意义。准确的溯源污染源能够帮助相关部门采取有针对性的措施，加强源头管理，阻断污染物的输入路径，从而达到治理黑臭水体的目的。此外，污染源溯源也为环境保护部门和决策者提供了科学依据，以制定相应的政策和措施。

1.3 黑臭水体污染源分析方法

1.3.1 现场调查与监测

通过实地调查和监测，获取黑臭水体的相关信息，包括水质指标、有机物浓度、生物学指标等。这些数据能够提供对污染源的初步判断和定位[2]。

1.3.2 水质分析技术

利用水质分析技术对黑臭水体中的污染物进行定量和定性分析。常用的水质分析方法包括化学分析、光谱分析、质谱分析等，通过分析水样中的污染物浓度和组成，可以初步确定污染物的类型和来源。

1.3.3 水体模拟与数值模型

运用水体模拟和数值模型对黑臭水体的污染扩散、输运过程进行精确的模拟和预测。通过建立模型，结合实测数据和环境条件，可以推断可能的污染源位置和排放量，并为黑臭水体治理提供准确的数据支持。水体模拟和数值模型利用数学和物理方程，模拟水体中污染物的扩散和输运过程。模型考虑水流速度、水体混合、水质变化等因素，并通过数值计算得出相应的预测结果。在建立模型时，需要收集并整合相关的实测数据，如水流速度、水质指标、环境参数等。这些数据用于验证模型的准确性，并为模拟和预测提供基础。例如，通过实测的水流速度和水质监测数据，可以确定水体的流动规律和污染物浓度分布。模型还需要考虑环境条件的变化，如潮汐、风速、水位等因素的影响。这些数据可以通过现场观测或气象站的记录获得。通过合理地引入这些数据，可以提高模型的可靠性和准确性。通过水体模拟和数值模型，可以精确预测黑臭水体中污染物的扩散和输运情况[2]。

2. 生态修复技术在黑臭水体污染治理中的应用

2.1. 生态修复技术概述

生态修复技术是一种利用生物、植物、微生物等自然生态系统的力量，通过恢复和重建生态系统的结构、功能和过程，达到改善水体环境质量的目的。在黑臭水体污染治理中，生态修复技术被广泛应用，因为其具有可持续性、低成本、环境友好等优势。

2.2 生态修复技术在黑臭水体治理中的优势

2.2.1 生态系统恢复和保持功能

生态修复技术可以通过引入适宜的植物、微生物和生物群落来恢复和保持水体生态系统的功能。植物的根系可以稳定沉积物，减少水流速度，防止泥沙淤积和土壤侵蚀。同时，植物和微生物能够吸收和降解水中的营养物和污染物，改善水体质量[3]。

2.2.2 生物多样性的提高

生态修复技术的应用可以促进水生生物的多样性增加。通过引入适宜的水生植物和鱼类等生物，恢复和重建水生生态系统的结构和功能，提供适宜的栖息地和食物来源，使得水体生物群落恢复和繁荣。

2.2.3 可持续性和经济效益

生态修复技术具有可持续性和经济效益的特点。相比于传统的工程方法，生态修复技术更注重自然生态系统的自我修复能力，以生态过程为基础，降低了工程投入和维护成本。此外，生态修复技术还能够提供生态服务功能，如净化水质、保持水资源等，为社会经济发展提供更多的利益。

2.3 具体生态修复技术

2.3.1 植物修复技术

植物修复技术是一种利用适宜的水生植物来改善水体质量和生态系统功能的修复方法。在黑臭水体治理中，常见的植物修复技术包括湿地植物修复和人工湿地建设。湿地植物如芦苇、莲藕等具有较强的吸附能力和生物降解能力，能够吸收和转化水中的营养盐和有机物，净化水质。人工湿地建设则通过建立人工湿地系统，利用植物和微生物协同作用，降解有机物、去除重金属等，实现黑臭水体的净化和治理。

2.3.2 微生物修复技术

微生物修复技术是利用特定的微生物或微生物群体来降解和转化水体中的污染物的修复方法。在黑臭水体治理中，常用的微生物修复技术包括生物降解和微生物修复剂的应用。通过合理选择具有降解能力的微生物，加强微生物的活性和生物量，可以有效降解水体中的有机物、重金属等污染物，改善水质。微生物修复技术具有针对性强、修复效果较快等优势。

2.3.3 水生态系统恢复技术

水生态系统恢复技术是通过重建和恢复受损的水生态系统结构和功能，实现黑臭水体治理的方法。这种技术主要包括河湖湿地重建、生物栖息地保护和恢复等措施。通过改善水体的水动力条件、提供适宜的栖息地和食物源，促进水生生物的繁衍和生态过程的恢复，从而改善水质和生态环境。水生态系统恢复技术具有长期效应和生态系统稳定性的优势。

3. 污水提质增效技术与方法

3.1 污水处理的基本原理和目标

污水处理的基本原理是通过物理、化学和生物处理的协同作用，去除污水中的悬浮固体、溶解性有机物、营养物等污染物。其主要目标是提高出水水质，使其达到环境排放标准或满足进一步利用回用的要求。

3.2 污水处理中存在的问题与挑战

在污水处理过程中，常常面临进水浓度低和处理效率低的问题。进水浓度低意味着处理厂需要应对大量的低浓度污水，难以维持稳定的生物降解过程和高效的处理效果。处理效率低则表示COD、BOD等污染物的去除率不高，导致出水水质无法达到要求。

3.3 从源头与传输途径进行治理

为了解决污水处理中存在的问题，我们可以采取从源头与传输途径进行治理的措施。首先，污水源头治理需要加强对污水来源的管理，推动污水减量和污染物分离，以源头控制的方式提高污水浓度。在源头治理方面，一个主要关键是对排水户进行管理。例如，我们可以像广州最近几年实施的措施一样，推行排水许可证或排污许可证制度，对排水户进行事中事后的监管，确保他们达到排放标准。此外，广州还实施了达标单元创建项目，鼓励污水处理设施的建设和提升。另外，一个重要的措施是对化粪池的管理。如果化粪池不经常进行清掏，污水在其中停留的时间会增加，导致从化粪池排出的污水中的污染物浓度降低。因此，在资金充裕的情况下，可以增加化粪池的清掏频次，确保其正常运行。

其次，外水或清水，这些低浓度污水或干净水进入污水管道会降低污水浓度在传输过程中主要通过河涌排口（河涌水倒灌）、管道破裂缺陷处、工地违规排水等方式进入污水管道。管道中的淤泥也会对污水中的污染物起到一定的减少作用。为了改善传输途径的情况，我们可以增加管道清疏的频次，减少管道的淤积高度。特别是在汛期，我们还可以采取措施减少污水外溢的情况发生。

4. 结语

综上所述，本研究通过对黑臭水体污染源的溯源分析以及生态修复技术的应用，探索了一种综合治理黑臭水体的方法。生态修复技术在黑臭水体治理中具有显著的优势，包括恢复和保持生态系统功能、提高生物多样性以及实现可持续性和经济效益。同时，提高污水系统中污染物浓度的方法也是污水治理中的重要方向。本研究为解决城市黑臭水体污染问题提供了理论支持和实践指导，对改善城市环境质量和居民生活水平具有重要意义。

参考文献

[1] 郑天驹许盛凯田广宇李明伟.黑臭水体生态协同修复技术研究及应用--以亳州市陵西湖疏浚工程为例[J].环境科学与管理, 2022, 47(11):104-108.

[2] 李兰娟，王守攻.城市黑臭水体整治及城镇污水处理提质增效的江苏实践[C]//中国环境科学学会2020科学技术年会.中国环境科学学会， 2020.

[3] 蒋海红,袁绍春,吕波,等.重庆盘溪河黑臭水体治理方法初探[J].环境工程, 2019, 37(8):5.