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黑臭水體形成的原因及治理思路
2020年08月25日
一、黑臭水體的定義
一是明確范圍為城市建成區(qū)內(nèi)的水體,也就是居民身邊的黑臭水體;二是從“黑”和“臭”兩個(gè)方面界定,即呈現(xiàn)令人不悅的顏色、散發(fā)令人不適氣味的水體(以百姓的感觀判斷為主要依據(jù))。
根據(jù)《城市黑臭水體整治工作指南》,黑臭等級(jí)可劃分為輕度黑臭和高度黑臭兩種。透明度低于25厘米、溶解氧低于2毫克/升、氧化還原電位-200到50毫伏,氨氮指標(biāo)不高于8毫克/升,可視為輕度黑臭;透明度低于10厘米、溶解氧低于0.2毫克/升、氧化還原電位低于-200毫伏、氨氮指標(biāo)高于15毫克/升,可視為重度黑臭。劃分等級(jí)的目的是為城市黑臭水體整治優(yōu)先順序以及年度計(jì)劃制訂提供參考,同時(shí)也為整治效果評(píng)估提供重要依據(jù)。
二、水體發(fā)生黑臭的主要原因
一是外源有機(jī)物和氨氮消耗水中氧氣。城市水體一旦超量受納外源性有機(jī)物以及一些動(dòng)植物的腐殖質(zhì),如居民生活污水、畜禽糞便、農(nóng)產(chǎn)品加工污染物等,水中的溶解氧就會(huì)被快速消耗。當(dāng)溶解氧下降到一個(gè)過(guò)低水平時(shí),大量有機(jī)物在厭氧菌的作用下進(jìn)一步分解,產(chǎn)生硫化氫、胺、氨和其他帶異味易揮發(fā)的小分子化合物,從而散發(fā)出臭味。同時(shí),厭氧條件下,沉積物中產(chǎn)生的甲烷、氮?dú)?、硫化氫等難溶于水的氣體,在上升過(guò)程中攜帶污泥進(jìn)入水相,使水體發(fā)黑。
二是內(nèi)源底泥中釋放污染。當(dāng)水體被污染后,部分污染物日積月累,通過(guò)沉降作用或隨顆粒物吸附作用進(jìn)入到水體底泥中。在酸性、還原條件下,污染物和氨氮從底泥中釋放,厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的甲烷及氮?dú)鈱?dǎo)致底泥上浮也是水體黑臭的重要原因之一。有研究指出,在一些污染水體中,底泥中污染物的釋放量與外源污染的總量相當(dāng)。此外,城市河道中有大量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),導(dǎo)致河道中藻類過(guò)量繁殖。這些藻類在生長(zhǎng)初期給水體補(bǔ)充氧氣,在死亡后分解礦化形成耗氧有機(jī)物和氨氮,而這導(dǎo)致出現(xiàn)季節(jié)性水體黑臭現(xiàn)象并產(chǎn)生極其強(qiáng)烈的腥臭味道。
三是不流動(dòng)和水溫升高的影響。喪失生態(tài)功能的水體,往往流動(dòng)性降低或完全消失,直接導(dǎo)致水體復(fù)氧能力衰退,局部水域或水層虧氧問(wèn)題嚴(yán)重,形成適宜藍(lán)綠藻快速繁殖的水動(dòng)力條件,增加水華暴發(fā)風(fēng)險(xiǎn),引發(fā)水體水質(zhì)惡化。此外,水溫的升高將加快水體中的微生物和藻類殘?bào)w分解有機(jī)物及氨氮速度,加速溶解氧消耗,加劇水體黑臭。
三、黑臭水體治理的技術(shù)路線
一是外源阻斷技術(shù)。針對(duì)缺乏完善污水收集系統(tǒng)的水體,通過(guò)建設(shè)和改造水體沿岸的污水管道,將污水截流納入污水收集和處理系統(tǒng),從源頭上削減污染物的直接排放。針對(duì)目前尚無(wú)條件進(jìn)行截污納管的污水,可在原位采用高效一級(jí)強(qiáng)化污水處理技術(shù)或工藝,快速高效去除水中的污染物,避免污水直排對(duì)水體的污染。城市面源污染主要來(lái)源于雨水徑流中含有的污染物,其控制技術(shù)主要包括各種城市低影響開(kāi)發(fā)(如海綿城市)技術(shù)、初期雨水控制技術(shù)和生態(tài)護(hù)岸技術(shù)等。
二是內(nèi)源控制技術(shù)。清淤疏浚技術(shù)通常有兩種:一種是抽干湖/河水后清淤;另一種是用挖泥船直接從水中清除淤泥。
三是水質(zhì)凈化技術(shù)。人工曝氣充氧,可以提高水體溶解氧濃度和氧化還原電位,緩解水體黑臭狀況。需要注意的是,化學(xué)絮凝法的費(fèi)用較高,并且產(chǎn)生較多沉積物,某些化學(xué)藥劑具有一定毒性,在環(huán)境條件改變時(shí)會(huì)形成二次污染。人工濕地技術(shù)是利用土壤—微生物—植物生態(tài)系統(tǒng)對(duì)營(yíng)養(yǎng)鹽進(jìn)行去除的技術(shù),多采用表面流濕地或潛流濕地,濕地植物可選擇沉水植物或挺水植物。生態(tài)浮島是一種經(jīng)過(guò)人工建造、漂浮于水面上供動(dòng)植物和微生物生長(zhǎng)、繁衍、棲息的生物生態(tài)設(shè)施,通過(guò)構(gòu)建水域生態(tài)系統(tǒng)對(duì)水體中的污染物攝食、消化、降解等,實(shí)現(xiàn)水質(zhì)凈化。穩(wěn)定塘是一種人工強(qiáng)化措施與自然凈化功能相結(jié)合的水質(zhì)凈化技術(shù),可利用水體沿岸多個(gè)天然水塘或人工水塘對(duì)污染水體進(jìn)行凈化。
四是水動(dòng)力改善技術(shù)。調(diào)水不僅可借助大量清潔水源稀釋黑臭水體中污染物的濃度,而且可加強(qiáng)污染物的擴(kuò)散、凈化和輸出,對(duì)于納污負(fù)荷高、水動(dòng)力不足、環(huán)境容量低的城市黑臭水體治理效果明顯,但對(duì)水資源是一種浪費(fèi),應(yīng)盡量采用非常規(guī)水源,如再生水和雨洪利用。
五是生態(tài)恢復(fù)技術(shù)。在有條件的地方,要實(shí)行區(qū)域限磷或提高污水總磷排放標(biāo)準(zhǔn)。藻類生長(zhǎng)人工控制技術(shù)包括各種物理、化學(xué)和生物技術(shù)。物理控制技術(shù)包括藻類直接收集和紫外線殺藻等,化學(xué)控制技術(shù)包括投加無(wú)機(jī)或有機(jī)抑(殺)藻劑,生物控制技術(shù)包括種植抑藻水生植物或投放食藻魚類等。這些措施一般在應(yīng)急時(shí)采用。
丞海在治理河道水體黑臭現(xiàn)象時(shí)提出,有兩個(gè)問(wèn)題需要重點(diǎn)解決:一是黑臭,二是藻類暴發(fā)。這是由治理過(guò)程中污染物數(shù)量變化、生物種類和生物數(shù)量變化過(guò)程決定的。在水體黑臭階段,水中污染物數(shù)量較多,微生物是這一階段的優(yōu)勢(shì)物種。通過(guò)治理,水中污染物數(shù)量大幅度降低后,藻類將替代微生物成為新的優(yōu)勢(shì)物種,此時(shí)水體會(huì)表現(xiàn)渾濁甚至藻類暴發(fā)。
四、黑臭水體治理工藝
治理工藝主要由三部分組成。
第一部分為“截污控源”,主要采用將污水收集進(jìn)入排水管網(wǎng)的方法進(jìn)行截污,減少進(jìn)入水體的污染物數(shù)量。
第二部分為“清淤改良”,主要采用機(jī)械清淤的方式消除目標(biāo)區(qū)域的內(nèi)源污染,然后進(jìn)行河道基底改良。河道基底改良的目的是增大基底對(duì)污染物質(zhì)的吸附能力,提高基底生物活性和生物量,為植物吸收和植物根系復(fù)氧創(chuàng)造更好的條件,最終可以顯著提高對(duì)底泥污染物質(zhì)的礦化作用效果,使污染物質(zhì)被礦化后更好的被植物吸收,最終通過(guò)植物收割移出水體。
第三部分是“凈化修復(fù)”,采用構(gòu)建多級(jí)沉水植物濕地為主,構(gòu)建生態(tài)島、生態(tài)駁岸為輔的方法,實(shí)現(xiàn)水質(zhì)進(jìn)一步凈化并降低水體富營(yíng)養(yǎng)化程度、抑制藻類生長(zhǎng)和暴發(fā),以完成黑臭水體的治理工作。
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