【氣浮機】我國城市黑臭水體成因與防治技術(shù)政策

到2020年，我國地級及以上城市建成區黑臭水體均控制在10%以?xún)龋坏?/span>2030年，城市建成區黑臭水體總體得到消除。這是國務(wù)院發(fā)布的《水污染防治行動(dòng)計劃》（簡(jiǎn)稱(chēng)“水十條”）對黑臭水體治理提出的明確要求。城鎮區域黑臭水體不僅給群眾帶來(lái)了極差的感官體驗，也是直接影響群眾生活的突出水環(huán)境問(wèn)題。當務(wù)之急，就是要認清其成因并采取有效治理措施，消除黑臭。

ü 黑臭水體是感官性污染常見(jiàn)現象

20世紀中期，英國的泰晤士河是世界上最早發(fā)生黑臭問(wèn)題的河流之一。上世紀70年代，德國的萊茵河由于流經(jīng)重工業(yè)區，工業(yè)污水排入萊茵河，其污染也達到了頂峰。同時(shí)期美國的芝加哥河、特拉華河等，也因為遭到嚴重污染導致水體常年黑臭。在我國城市化和工業(yè)化進(jìn)程加快的過(guò)程中，由于水污染控制與治理措施滯后，或者能力有限與水平低下，一些城市水體尤其是中小城市水體，直接成為工業(yè)、農業(yè)及生活廢水的主要排放通道和場(chǎng)所，導致城市水體大面積受污染，引起水體富營(yíng)養化，形成黑臭水體。

所謂“黑臭”，主要屬于環(huán)境景觀(guān)、物理指標范疇。是指在視覺(jué)上河流水體呈現因污染而產(chǎn)生的明顯異常顏色（通常是黑色或泛黑色），同時(shí)產(chǎn)生在嗅覺(jué)上引起人們感覺(jué)不適甚至厭惡的氣味，是水體感官性污染最常見(jiàn)的一種現象。

我國河流黑臭現象最早出現在上海蘇州河，隨后南京的秦淮河、蘇州的外城河、武漢的黃孝河和寧波的內河等，均出現不同程度的黑臭現象。近幾十年來(lái)，黑臭水體的范圍和程度不斷加劇，在全國大部分城市河段中，流經(jīng)繁華區域的水體絕大部分受到不同程度的污染。尤其是各大流域的二級與三級支流的黑臭問(wèn)題

更加突出，且劣化程度逐年提高。如淮河，2014年國家環(huán)境質(zhì)量狀況公報數據表明，干流水質(zhì)全年都在Ⅳ類(lèi)水以上，但主要支流的劣Ⅴ類(lèi)水體超過(guò)23%；在各大水系中海河的劣Ⅴ類(lèi)水質(zhì)程度最高，國控斷面監測數據表明，干流劣Ⅴ類(lèi)達37%、支流劣Ⅴ類(lèi)達44%。缺氧與富營(yíng)養為水體黑臭主因水體黑臭主要是水體缺氧造成的，同時(shí)也與水體富營(yíng)養化和底泥沉積有關(guān)。國家重大水專(zhuān)項相關(guān)研究結果表明，當溶解氧降低到2.0 mg/L時(shí)，水體將處于缺氧狀態(tài)。當溶解氧為3mg/L~5mg/L時(shí)，水體中有機污染物和氨氮含量一般也會(huì )超過(guò)地表水Ⅴ類(lèi)標準，呈現有色有味狀態(tài)，但有水生生物存在；當溶解氧大于6 mg/L 時(shí)，水體處于有氧狀態(tài)，有機物降解和氨氧化速率顯著(zhù)增加，水體開(kāi)始具有自?xún)裟芰ΑＴ谝晕鬯幚韽S(chǎng)為主要水源的地區，比如海河流域，來(lái)水中部分生物為難以降解的有機物，BOD接近零，COD和氨氮即使通過(guò)自?xún)簦搽y以達到地表水Ⅴ類(lèi)標準的要求。

具體來(lái)說(shuō)，水體發(fā)生黑臭的主因有如下幾方面：
一是外源有機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、農產(chǎn)品加工污染物等，水中的溶解氧就會(huì )被快速消耗。當溶解氧下降到一個(gè)過(guò)低水平時(shí)，大量有機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、氮氣、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。
二是內源底泥中釋放污染。當水體被污染后，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)生的甲烷及氮氣導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。此外，由于城市河道中有大量營(yíng)養物質(zhì)，導致河道中藻類(lèi)過(guò)量繁殖。這些藻類(lèi)在生長(cháng)初期給水體補充氧氣，在死亡后分解礦化形成耗氧有機物和氨氮，導致季節性水體黑臭現象并產(chǎn)生極其強烈的腥臭味道。
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，直接導致水體復氧能力衰退，局部水域或水層虧氧問(wèn)題嚴重，形成適宜藍綠藻快速繁殖的水動(dòng)力條件，增加水華暴發(fā)風(fēng)險，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(lèi)殘體分解有機物及氨氮速度，加速溶解氧消耗，加劇水體黑臭。
黑臭水體治理的技術(shù)路線(xiàn)

城市河道的黑臭治理遵循“外源減排、內源清淤、水質(zhì)凈化、清水補給、生態(tài)恢復”的技術(shù)路線(xiàn)。其中外源減排和內源清淤是基礎與前提，水質(zhì)凈化是階段性手段，水動(dòng)力改善技術(shù)和生態(tài)恢復是長(cháng)效保障措施。

一是外源阻斷技術(shù)。外源阻斷包括城市截污納管和面源控制兩種情況。針對缺乏完善污水收集系統的水體，通過(guò)建設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，從源頭上削減污染物的直接排放。針對目前尚無(wú)條件進(jìn)行截污納管的污水，可在原位采用高效一級強化污水處理技術(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)護岸技術(shù)等。城市水體周邊的垃圾等是面源污染物的重要來(lái)源，因此水體周邊垃圾的清理是面

源污染控制的重要措施。

二是內源控制技術(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。后者的應用范圍較廣，江河湖庫都可用之。清淤疏浚能相對快速地改善水質(zhì)，但清淤過(guò)程因擾動(dòng)易導致污染物大量進(jìn)入水體，影響到水體生態(tài)系統的穩定，因而具有一定的生態(tài)風(fēng)險性，不能作為一種污染水體的長(cháng)效治理措施。
三是水質(zhì)凈化技術(shù)。城市黑臭水體的水質(zhì)凈化技術(shù)主要包括：人工曝氣充氧（通入空氣、純氧或臭氧等），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。德國薩爾河、英國泰晤士河、澳大利亞天鵝河、中國的蘇州河等治理中都采用了曝氣增氧的方法。絮凝沉淀技術(shù)是指向城市污染河流的水體中投加鐵鹽、鈣鹽、鋁鹽等藥劑，使之與水體中溶解態(tài)磷酸鹽形成不溶性固體沉淀至河床底泥中。但需要注意的是，化學(xué)絮凝法的費用較高，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)系統對營(yíng)養鹽進(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)人工設計建造、漂浮于水面上供動(dòng)植物和微生物生長(cháng)、繁衍、棲息的生物生態(tài)設施，通過(guò)構建水域生態(tài)系統對水體中的污染物攝食、消化、降解等，實(shí)現水質(zhì)凈化。穩定塘是一種人工強化措施與自然凈化功能相結合的水質(zhì)凈化技術(shù)，如多水塘技術(shù)和水生植物塘技術(shù)等。可利用水體沿岸多個(gè)天然水塘或人工水塘對污染水體進(jìn)行凈化。
四是水動(dòng)力改善技術(shù)。調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，而且可加強污染物的擴散、凈化和輸出，對于納污負荷高、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。但調用清潔水來(lái)改善河水水質(zhì)是對水資源的浪費，應盡量采用非常規水源，如再生水和雨洪利用。同時(shí)在調水的過(guò)程中要防止引入新的污染源。

五是生態(tài)恢復技術(shù)。水體黑臭現象往往是由于水中氮磷濃度較高引起藻類(lèi)暴發(fā)等次生問(wèn)題，造成水質(zhì)惡化、藻毒素問(wèn)題和其他水生生物的大量死亡，繼而導致黑臭復發(fā)。城市河道富營(yíng)養化控制的關(guān)鍵是磷的控制，目前污水處理廠(chǎng)出水標準中磷的指標限值遠高于地表水標準限值。因此，在有條件的地方實(shí)行區域限磷或提高污水總磷排放標準是十分有效的措施。進(jìn)入水體的磷大多以磷酸鹽形式沉淀在底泥中，因此保持水—泥界面弱堿性、有氧狀態(tài)是河道富營(yíng)養化控制的主要舉措。藻類(lèi)生長(cháng)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(lèi)直接收集和紫外線(xiàn)殺藻等，化學(xué)控制技術(shù)包括投加無(wú)機或有機抑（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(yú)類(lèi)等。這些措施一般在應急時(shí)采用。水生態(tài)修復包括水生植物和水生動(dòng)物（如魚(yú)類(lèi)、底棲動(dòng)物等）食物鏈的修復與水文生態(tài)系統構建。利用生態(tài)學(xué)原理構建的食物鏈，可以持續去除城市水體中污染物和營(yíng)養物，改善水體生境。
治理黑臭水體的管理對策
一是建立以溶解氧為核心指標的評價(jià)體系。黑臭水體治理的關(guān)鍵是改善水體的溶解氧狀態(tài)，使水體由低氧/厭氧恢復到正常的好氧狀態(tài)。國家重大水專(zhuān)項相關(guān)研究成果，建議以溶解氧為核心，建立包括臭閾值、透明度、色度等4項指標黑臭水體評價(jià)體系。其閾值為：溶解氧1mg/L、臭閾值100、透明度25cm、色度20，當其中任意一個(gè)指標值超過(guò)閾值時(shí)，則可判定其為黑臭水體。按照《水污染防治行動(dòng)計劃》任務(wù)分解，評價(jià)體系將由住房城鄉建設部門(mén)負責編制。
二是先截污后修復，綜合手段治理黑臭水體。河流黑臭問(wèn)題的本質(zhì)是污染物輸入超過(guò)河流水環(huán)境容量。在流域尺度上采取污染源工程治理等截污措施，能夠大幅度削減入河污染負荷，是消除黑臭問(wèn)題的首要舉措。同時(shí)將河岸帶修復、人工充氧等河道內工程措施作為污染負荷削減的重要補充手段，進(jìn)一步降低污染水平。在河流水質(zhì)得到有效改善的基礎上，通過(guò)水生生物（如水生植物、魚(yú)類(lèi)、鳥(niǎo)類(lèi)）等的恢復，逐步實(shí)現河流生態(tài)修復，達到消除黑臭的目的。
三是改善生態(tài)條件，讓水流動(dòng)起來(lái)。我國大多數城鎮河流水深為1m~3m，在一般條件下，大氣氧可以穿透上覆水體到達河流沉積物表層。然而，由于排污加劇，大量COD和氨氮等耗氧污染物在水—沉積物界面累積，導致溶氧大量消耗而形成缺氧躍變層。增加河流水生態(tài)條件，可以改變城市水體水土界面虧氧狀況。一般情況下，維持河流水體流速0.4m3/s~1.0m3/s，就可以打破溶氧躍變層形成的理化條件，使得水土界面層的溶氧維持在3mg/L以上，可以有效控制水體底質(zhì)污染。流水不腐，是緩減甚至基本消除河流黑臭的關(guān)鍵因素。
四是構建岸邊綠化帶，增強水體自?xún)裟芰ΑＶ卫砗诔羲w的首要目的是為人民群眾提供一個(gè)休閑娛樂(lè )的場(chǎng)所，因此必須徹底清除沿河垃圾，嚴格控制有色有味污染源直排，對岸邊帶進(jìn)行綠化改造，恢復其自然狀態(tài)，建立河道保潔的長(cháng)效運行管理機制。同時(shí)，采用岸邊植物、挺水植物和沉水植物搭配構筑的景觀(guān)修復途徑，有效改變水生態(tài)系統的能量和物質(zhì)流動(dòng)方式，形成具有自?xún)艄δ艿乃w。

消除黑臭水體只是建設娛樂(lè )水體的第一步。娛樂(lè )水體水質(zhì)要適合游泳、賽船、垂釣等水上運動(dòng)，其評價(jià)指標包括病原微生物、水下植物種群結構、葉綠素含量、水流速度、岸邊植被覆蓋度、有毒有害物質(zhì)和人文文化等，尚需要持久的努力。

http://www.hcstzz.com/

以下內容摘自 E20 環(huán)境平臺住建部/環(huán)保部城市黑臭水體整治監管平臺

典型黑臭水體治理案例：南明河處理案例

2015年12月10日 28

在落實(shí)“水十條”解決黑臭水體及水環(huán)境綜合利用的道路上，有很多困難等待政企雙方共謀解決之道。為此，E20環(huán)境平臺于7月30日，舉辦了第57期環(huán)境戰略沙龍，邀請業(yè)內專(zhuān)家、企業(yè)家就“水十條之黑臭水體治理如何落地”進(jìn)行思想碰撞。沙龍中，業(yè)內人士就黑臭水體治理提出了多點(diǎn)問(wèn)題與困惑，同時(shí)，多家企業(yè)代表表示，自身對流域治理也做了一些模式、技術(shù)等方面的探索，北控、阿凡柯達、中國水環(huán)境集團、環(huán)能科技等企業(yè)對自己參與的河道治理項目進(jìn)行了分享與解析。本文選取中國水環(huán)境集團的貴陽(yáng)市南明河水環(huán)境綜合整治項目作簡(jiǎn)要介紹。

項目背景

南明河發(fā)源于貴州省安順市平壩縣林卡鄉白泥田，全長(cháng)118 km，流域面積6600 km2，自西向東貫穿貴陽(yáng)市區，是貴陽(yáng)市人民的母親河。由于貴陽(yáng)的經(jīng)濟快速發(fā)展，南明河流域人口大幅增加，南明河不堪重負，污染狀況觸目驚心：沿河兩岸近百個(gè)生活污水和工業(yè)企業(yè)排污口，每天向河中傾瀉大量生活污水和工業(yè)廢水；沿岸到處是生活垃圾，破舊的棚戶(hù)區遍布河道兩岸；河水水質(zhì)嚴重惡化，進(jìn)入市區的河段已下降為劣V類(lèi)水體。

項目概況

本著(zhù)政府主導、全民參與、機制創(chuàng )新、科技支撐、依法治理、長(cháng)治久清的治理宗旨，中國水環(huán)境集團分析現有問(wèn)題，擬采取截污、清污、治污、補水等手段，結合城市經(jīng)濟、生態(tài)、景觀(guān)、文化，開(kāi)展治理。南明河水環(huán)境綜合整治項目分二期進(jìn)行。一期項目從2012年開(kāi)始，總投資約11.67億元，從外源控制、內源控制、生態(tài)恢復、臭氣治理四個(gè)方面出發(fā)，通過(guò)截污完善、清淤疏浚等救急措施，基本消除了南明河干流的黑臭問(wèn)題。

二期項目又分為兩個(gè)階段，一階段建設時(shí)間為2014年7月~2015年6月，投資金額21.52億，其治理方案經(jīng)市政府、省環(huán)保廳、省住建廳、省科技廳組織的國家三部委水環(huán)境治理專(zhuān)家論證；二階段建設時(shí)間為2015.7~2016.6，投資金額為16.27億。二期項目的部分內容是一期的延續，包括河道清淤、支流的水環(huán)境治理、污泥和生態(tài)治理等。截污系統完善方面包括干流截污溝改造，干流截污管改造，新莊二期污水廠(chǎng)配套截污溝建設，小黃河、麻堤河、市西河、貫城河支流截污系統完善；清淤工作包括干流清淤、小黃河清淤、麻堤河清淤、貫城河清淤、市西河清淤。另有部分內容則是積極爭取的創(chuàng )新之舉：在二期污水廠(chǎng)建設方面，按照當時(shí)貴陽(yáng)市規劃的要求，是在南明河下游規劃建設集中式大型的污水處理廠(chǎng)（規模40萬(wàn)噸左右），然而，經(jīng)過(guò)充分的調研分析，中國水環(huán)境集團建議在沿河修建十來(lái)個(gè)5萬(wàn)噸規模的污水廠(chǎng)，統一規劃、就地處理、就地排放。結合沿河污水收集系統、建廠(chǎng)費用及中水回用投資進(jìn)行成本計算，可為市政府節約了十幾億的投資成本。

治理效果

二期一階段項目?jì)热輰?shí)施后，南明河干流水質(zhì)較一期竣工時(shí)有大幅提升，藻類(lèi)和水生植物都得到一些恢復，各斷面COD濃度基本達到地表水III類(lèi)標準；大部分斷面氨氮指標達到IV類(lèi)標準；總磷指標基本接近IV類(lèi)標準。目前，劣V類(lèi)水體進(jìn)一步下降到7.0%，V類(lèi)水體繼續提高至26.8%，IV類(lèi)水體繼續提高至31.6%。此外，在二期項目實(shí)施過(guò)程當中，工程項目的質(zhì)量還經(jīng)受了暴雨的考驗，為貴陽(yáng)市防洪抗災發(fā)揮了重要作用。目前，南明河項目已列入財政部推行的第一批PPP的示范目錄，曾在住建部舉辦的經(jīng)驗交流會(huì )上作為典型案例進(jìn)行介紹，業(yè)內專(zhuān)家和政府部門(mén)經(jīng)過(guò)考察以后，也給予了高度的評價(jià)。

經(jīng)驗總結

中國水環(huán)境集團總經(jīng)理李濤總結，南明河之所以能成為流域治理領(lǐng)域的PPP示范案例，要歸功于兩個(gè)重要原因：一是和政府達成了責權分明的職責劃分，政府做好裁判員，企業(yè)盡職做好運動(dòng)員，為推動(dòng)項目進(jìn)行提供了便利。二是在交易結構上有所創(chuàng )新，我們與政府共同設計了交易模式，即在BT模式中加入BOT及TOT模式，形成了全新的交易結構，為保障項目進(jìn)行效率奠定了基礎。

典型黑臭水體治理案例：北控洛河水環(huán)境治理項目

2015年12月10日 15

項目基本情況：2014年8月，洛陽(yáng)市政府確定啟動(dòng)新一輪洛河市區段32公里水系綜合治理和改造提升工程，旨在全面提升洛河兩岸的景觀(guān)環(huán)境，打造“華夏文明第一河”的全新理念。前期啟動(dòng)的示范區包括洛陽(yáng)橋至李樓橋洛河5.5公里段，瀍河至上游5.2公里段，內容涉及多個(gè)節點(diǎn)及景觀(guān)核心區域。

治理模式：洛河水環(huán)境治理項目采用PPP模式，洛陽(yáng)市政府將存量污水處理資產(chǎn)（55萬(wàn)噸/日）與北控水務(wù)成立合資公司，北控水務(wù)以現金形式出資，占合資公司70%股份。合資公司得到市政府授予的特許經(jīng)營(yíng)權，并將負責投資新建污水處理設施（35萬(wàn)噸/日）。同時(shí)，北控水務(wù)還負責洛河水系綜合治理工程投資（一期10億元）和故縣引水工程投資（17.5億元），政府采用投資補助、政府回購的方式與北控水務(wù)在增量項目上進(jìn)行合作。這種PPP模式的交易結構，把河道治理、污水處理、飲水工程打包在一起，可總結為“盤(pán)活存量、帶動(dòng)增量”，值得進(jìn)一步探索。

流域治理需要站在城市尺度上去考慮，不能作為末端治理項目對待。在具體治理中，不能只盯下游治理，要控制上游水質(zhì)，這一點(diǎn)僅靠截污效果還不夠，需在上游推行清潔生產(chǎn)思路。建議建立一個(gè)流域生態(tài)的模型，倒推環(huán)境容量，再來(lái)考慮應該采取什么措施。 “在治理過(guò)程中，我們對洛河特質(zhì)及周邊產(chǎn)業(yè)現狀進(jìn)行分析，再制定方案。最終將洛河需要治理的32公里分為郊野生態(tài)段、創(chuàng )意產(chǎn)業(yè)段、城市活力段、歷史文化段四段進(jìn)行，目前正在實(shí)施歷史文化段。”

流域治理是一項復合性業(yè)務(wù)，涉及環(huán)保、市政、水利、生態(tài)、建筑等多方面問(wèn)題。如何將企業(yè)、技術(shù)進(jìn)行合理集成，將是工程進(jìn)行中一個(gè)重要問(wèn)題。北控在流域治理中的三個(gè)關(guān)鍵支撐便是投融資體系、技術(shù)體系及企業(yè)生態(tài)群。其中，有些拉動(dòng)政府，有些負責招商，有些專(zhuān)注流域治理。

在項目洽談階段，有經(jīng)驗的政府會(huì )著(zhù)重看合作方是什么陣容的方陣，可以整合多少資源來(lái)投入治理，企業(yè)生態(tài)群的建立不僅利于具體治理，也方便與政府協(xié)商。此外，在技術(shù)體系也有功能劃分，如黑臭水體可分為流動(dòng)水體和封閉水體兩類(lèi)，這兩類(lèi)水體所需要的治理技術(shù)完全不同；即使針對某一種水體，也需要多種技術(shù)的配合協(xié)作，一種技術(shù)很難包打天下。但同時(shí)水環(huán)境綜合整治項目也具有重要的實(shí)踐意義，它打破了原有地區水務(wù)業(yè)務(wù)單一條線(xiàn)，將排水設施的規劃設計與城市的水生態(tài)設計理念實(shí)現真正的基層結合，打破水務(wù)自然壟斷特征所帶來(lái)的壁壘鎖定，提升了環(huán)境行業(yè)的整體投資與技術(shù)效率，能夠有效推動(dòng)環(huán)境保護治理體系的深層次改革取得較好效果。

目前北控正在致力于企業(yè)生態(tài)群的建立，北控在流域治理方面項目及框架協(xié)議有550億投資，李力表示，期待各方企業(yè)參與。