水體黑臭是大部分國家工業化發展階段產生的環境產物。國外發達國家在工業化、城市化發展進程中,也出現過城市水體黑臭、水體污染的現象,最早可追溯至20世紀中期的英國晤士河。20世紀70年代,德國的萊茵河由于重工業區工業污水的排入,水體發生黑臭現象。同期,美國的芝加哥河、特拉華河等,也曾污染嚴重而常年黑臭。
我國由于近幾十年來城鎮化和工業化進程的發展速度加快,但城市基礎設施建設不足,使得一些城市水體尤其是中小城鎮水體直接成為工業、農業及生活廢水的主要排放通道和場所,導致城市水體大面積污染,引起水體富營養化,形成黑臭水體。截至2016年2月,我國已排查出黑臭水體1861個。其中,河流1595條,占85.7%;湖、塘266個,占14.3%。從黑臭水體地域分布來看,南方地區有1197個,占64.3%;北方地區有664個,占35.7%,總體呈南多北少的趨勢;從省份來看,60%的黑臭水體分布在廣東、安徽、山東、湖南、湖北、河南、江蘇等東南沿海、經濟相對發達地區。
十二五”以來,我國對解決和治理城市黑臭水體十分重視。2015年4月,國務院發布《水污染防治行動計劃》,其中對黑臭水體治理和水體水質提出的明確要求:到2020年,我國地級及以上城市建成區黑臭水體均控制在10%以內,重點流域水質優良比例總體達到70%以上;到2030年,城市建成區黑臭水體總體得到消除,重點流域水質優良比例總體達到75%以上,城市集中式飲用水水源水質達到或優于Ⅲ類比例總體為95%左右。
2015年8月,住建部、環保部發布《城市黑臭水體整治工作指南》,對城市黑臭水體整治工作的目標、原則、工作流程等均作出了明確規定,并對城市黑臭水體的識別、分級、整治方案編制方法以及整治技術的選擇和效果評估、政策機制保障提出了明確的要求。根據《指南》,到2015年年底前,地級及以上城市建成區應完成水體排查,公布黑臭水體名稱、責任人及達標期限(已基本完成);2017年年底前,地級及以上城市建成區應實現河面無大面積漂浮物,河岸無垃圾,無違法排污口;直轄市、省會城市、計劃單列市建成區基本消除黑臭水體。
黑臭水體成因和分級
黑臭水體是由于水體缺氧,有機物腐敗而造成的,是有機污染的一種極端現象。水體黑臭是由于大量有機污染物進入水體,在好氧微生物的生化作用下,消耗了水體中大量的氧氣,使水體轉化成缺氧狀態,致使厭氧細菌大量繁殖,導致有機物腐敗、分解、發酵,轉化為氨氮、腐殖質、硫化氫、甲烷和硫醇等發臭物質。此過程引起水體中耗氧速率大于復氧速率,造成缺氧環境,產生的有臭氣體逸出水面進入大氣,水中鐵、錳等重金屬被還原,與水中的硫形成硫化亞鐵等化合物,形成大量吸附了FeS、MnS的帶負電膠體的懸浮顆粒,使水體變黑、變臭。
《城市黑臭水體整治工作指南》中根據黑臭程度的不同,將黑臭水體細分為“輕度黑臭”和“重度黑臭”兩級。城市黑臭水體分級的評價指標包括透明度、溶解氧(DO)、氧化還原電位(ORP)和氨氮(NH3-N)。
黑臭水體治理理念及技術體系
水體中的污染物來源包括外源污染和內源污染;外源污染包括點源污染(工業污水、生活污水等)和面源污染(初期雨水徑流、空氣降塵、農業廢棄物傾倒等);內源污染則包括污泥和水體內污染物的釋放。
水體黑臭的根本原因是污染量超過水體的自凈能力。在治理黑臭水體時應遵循“外源控制+內源控制+提升自凈能力+綜合管理”的理念。外源控制主要是截斷污染源,對點源污染、面源污染進行綜合治理;內源控制則是內源污染物的清除與固化(如河道清淤等);提升自凈能力是使水系連通,維持水體流動性,恢復水體生態系統自凈能力,恢復河道景觀。在此基礎上,要加強綜合管理,建立完善的監測系統。治理黑臭水體截是基礎,治是關鍵,保是根本。截是切斷進入水體污染源;治是采用技術使現有水體變清;保是恢復水體生態和自凈能力,永保水清。
城市黑臭水體治理目標:1.感官目標:達到水體清澈透亮,無特殊氣味,不滋生過量的水生浮游動物。2.理化目標:達到國家水質標準,滿足生產用水(農業類)。3.生態目標:在保證水體水質的前提下,努力營造人與自然和諧共處的生態美景。
針對城市黑臭水體的治理技術主要包括生物修復技術、物理修復技術和化學修復技術等。傳統的生物修復技術較多,主要包括生物穩定塘、生物膜法、曝氣復氧、生物液促生等。此外,伴隨著生態修復理念而出現的生態浮床、旁路技術等新技術,也已開始被采納和應用。隨著環保要求的不斷提高和生物技術的發展,生物修復凸顯出高效益、低成本、操作靈活的特點。美國和德國等西方國家已經普遍采取近自然的修復工藝,采用生態護岸、保持河流自然形態等措施,達到恢復水生生物多樣性的目的。不過,生物修復的功能和范圍都是有限的,它還必須同其他方法有機結合起來。否則,會因為外源污染物的不斷注入或是生物修復本身的局限性而影響治理效果,甚至功虧一簣。
除了生物修復之外,物理修復和化學修復也是治理河道時經常采用的重要方法。這些方法不但能彌補生物修復的不足,而且有些還被當作必不可少的手段來使用。物理法主要用于黑臭水體的先期治理,如截污、清淤等,調水、換水和循環過濾等方法適用于總水量不大的小河道治理;化學法具有反應迅速、見效快的特點,特別適用于水質和水量經常發生變化的河道。近年來根據實際需要,還發展了網格柵、超聲波降解、新型催化劑、化學除藻劑等多項環境友好新技術,應用潛力巨大。
城市黑臭水體治理工作是一項系統的工作,依靠單一的處理技術與應急的處理方案,盡管短時間內可能能夠消除水體的黑臭,但并非是長治久安的治理措施。城市黑臭水體治理的技術體系應根據“外源控制+內源控制+提升自凈能力+綜合管理”的理念建立,應包括外源控制技術、水體內源控制技術、水體自凈能力恢復和建立技術、黑臭水體監測和管理體系等。黑臭水體治理不僅涉及到污水治理技術、污水再生利用技術、水體生態系統恢復技術、景觀園林構建技術、水資源平衡及利用技術等,是一個系統的黑臭水體環境綜合治理技術,還涉及到人文、地理、景觀、城市發展及居民生活質量等,因此黑臭水體治理體系建立必須全方位地考慮,全方位地設計和全方位地治理。
《城市黑臭水體整治工作指南》中對黑臭水體的整治方案提出一整套比較完善的整治方案編制流程,針對我國城市建成區內可能出現的黑臭水體問題進行了比較綜合的考量,針對具體的水體狀況應選擇最為適用的整治方案。城市黑臭水體整治技術的選擇應遵循“適用性、綜合性、經濟性、長效型與安全性”等。