城市黑臭水体治理技术及其发展趋势

作者:未知

  摘要:城市黑臭水体治理是一个复杂艰巨的系统工程,要“标本兼治”必须具备科学系统的治理路线和技术集成。本文介绍了黑臭水体危害和产生机理;列举了当前效果稳定可靠、运行经济合理、涉及黑臭水体治理各领域的常规实用技术;根据我国几种常见类型的黑臭水体提出了针对性治理措施;并结合国内外最新研究进展及热点趋势列举了具有发展前景的黑臭水体治理技术,以期为我国城市黑臭水体科学系统的治理提供借鉴。
  关键词:黑臭水体;治理原则;治理技术;治理措施;发展趋势
  1城市黑臭水体危害分析
  在探讨城市黑臭水体治理问题和相关技术前,我们首先需要明确黑臭水体的来源、构成,并且分析其造成的极大危害。城市黑臭水体之所以会产生,其根源在于大量城市生活污水和工业废水被肆意排放,未经过相应处理。这些水体中存在过量污染物质,而微生物在这些污染物中肆意繁殖,消耗大量氧气,水体逐渐呈现缺氧状态。在这种条件下会进一步导致各种厌氧微生物的繁殖,这会使得水体中有机物迅速腐烂随之发酵,这就会产生很多氨气,硫化氢及甲烷等具备恶臭的有毒有害气体,这也是水体臭味的来源。而水体中的金属离子又会进一步和水体中存在的硫离子发生反应,生成FeS或MnS这些黑色物质,这便是我们看到水体呈黑色的造成原因。
  2黑臭水体产生机理
  2.1市政工程不完善,地区污水排放不合理
  老城镇地区市政工程多采用合流制,雨季易发生溢流,新城区的分流制雨水管道的初期雨水或旱雨水也对黑臭现象的产生造成了一定影响。此外,许多城市水体特别是中小城市工业企业污水排放口对着水体直排污废水,城镇污水厂尾水超标排放,许多城乡接合部地区分散式畜禽养殖废水不经处理直接排放到就近水体。河岸两边垃圾成堆,水面被漂浮物、悬浮物覆盖这些情况在村镇十分常见。而地方监管部门由于管理水平和资金投入有限,间接成为黑臭水体产生的推手。
  2.2污染水体内部反应
  水体在接受了深度污染源之后水质已对自身净化恢复造成负担,各种复杂污染物在水下环境的自反应和相互反应,造成了整个水生态系统崩溃。可以说,内源污染是导致水体黑臭现象的主要因素。大量有机物在厌氧菌作用下发生分解,其中间产物和最终产物中有一系列的硫化氢、氨、硫醇等发臭物质引起水体发臭。同时,通过对腐殖物质的分析,从腐殖酸、富里酸的酸水解产物中得到近20种氨基酸和大量游离氨,这些氨基酸在水体中以脱氨基作用、脱羧酸作用以及某些细菌如变形杆菌分解含硫氨基酸等3种分解方式,产生了大量的游离氨臭气和具有相当臭味的胺类、硫化氢以及具有特殊恶臭的硫醇类物质。此外,城市河道中由于大量氮磷等有机污染物为藻类过量繁殖提供了物质温床,藻类虽然光合作用给水体补充一定氧气,但是过量藻类有氧呼吸及死亡后细菌微生物对其的腐败降解消耗了水中大量溶解氧,最后产物还形成氨氮,这是水体产生刺鼻腥臭气味的原因之一。而溶解氧含量下降,氨氮含量升高,两者都对水体黑臭现象的产生有相当大的助推作用。国内专家对河流黑臭问题也进行了一些比较深入的研究。如罗纪旦认为河流水体的黑臭与存在的腐殖质有关,硫化亚铁是其中的主要致黑物质。腐殖质类不溶性有机物是以固态或吸附于悬浮颗粒上存在于水体中的带色有机化合物。在不同厌氧微生物的参与下会发生反应产生FeS等黑色沉积物、并且被水中的微小悬浮物质吸附,部分沉积于水底的也会在水底厌氧反应产生的气泡的托浮作用下重新进入水体。比如在厌氧条件下,沉积物中产生的甲烷、硫化氢等不易溶于水的气体,在上升过程中携带污泥进入水相,使水体发黑。
  2.3水动力学理论和热力学理论的影响
  黑臭水体普遍流通性不强,对水体而言,流通性是维持水体及两岸生态系统稳定的重要特质。正所谓“流水不腐”,流动性是水体自净作用的动力所在。水体的流动性一旦减弱,往往预示着该水体生态功能的衰退;水体的大气复氧能力减弱,水体水力停时间越长,污染物反应时间越长,使得水中溶氧含量不断降低,为水体黑臭现象的出现埋下重大隐患。在温室效应的影响下,淡水水体平均温度由于全球气温升高而升高,温度是影响生态系统的重要因素。水温升高不仅直接使水中溶解氧含量下降,还促使有机物的呼吸强度加强,即:水温升高将加快水体中微生物分解有机物质及氨氮速度,加速溶解氧消耗,从而加剧水体黑臭程度。
  3主要黑臭水体治理技术
  3.1河道曝气技术
  以人工的方式向水中投递相关净化物,该类物质主要包括氧气或者空气,以此来提升水中相关微生物的活性,以此来提高水体与空气进行物质交换的速率,从而最大程度的降低水体恶化程度,尽可能的回复水体的本原状态。该技术在实践过程中已经被广泛运用。
  3.2曝气复氧法
  其主要原理在于通过氧化还原反应来推动黑臭物质变质。对于相关水体恶化河流,如果能够采取专业的水体曝气富氧技术来进行治理,将会以最快的速度来推动水体恶化河流回复到本原状态。通过利用该技术来有效地消除黑臭物质,从而降低水体生态系统的压力。
  3.3化学絮凝处理技术
  化学絮凝处理技术是一种比较专业的污水处理技术,通过专门的化学物质来去除水中污染物。该技术在近几年的污水处理活动中被广泛运用。但是,该技术的实际运用过分的受环境影响,并且在运用过程中要防止二次污染的发生。
  3.4水质净化与生态修复技术
  水体内的水质净化和生态修复,主要包括以下几方面。第一,针对生境条件差、水体生态修复难度大的黑臭水体,应采用曝气增氧、浮床、浮动湿地、浮动式净水厂、微生物菌剂、生物载体等原位处理技术手段;对于有条件的地区,可采用生物塘、人工湿地等技术作为旁路处理系统。改善水质、底质,为水生生物修复创造条件。第二,在控制污染源的基础上,进行水生植物修复,筛选确定水生植被修复的本地先锋物种,可采用水生植物育苗、人工打穴、沙包抛植、草皮制作等定植技术,恢复水生植物群落,并优化配置。水生植物修复过程中,要预防外来物种入侵、水生植物腐烂二次污染等问题,必要时对生物安全性进行评估,鼓励大型水生植物资源化利用。第三,针对水生动物修复,可采取种群恢复、种群控制、放流增殖等技术。首先选择修复土著水生昆虫、螺类、贝类、杂食性虾类和小型杂食性蟹类;待群落稳定后,引入本地肉食性的凶猛鱼类;可适时进行人工放流,调控水体水生动物群落结构。对城市水体的生境进行改善。在滨岸坡面或直立岸堤,可采用截留与净化能力较强的生态驳岸或近自然的驳岸。針对缓冲带的生态修复,对缓冲带内已占用的道路、建筑、基础设施等要逐步拆迁并进行生态修复;然后根据地形地貌、土地利用现状、生态类型对缓冲带进行分区分段,综合考虑水环境保护和景观效果,因地制宜,构建多自然型生态缓冲带。   3.5人工湿地、净化塘技术
  在旱季,城市的水体一般都会出现水量减少的情况,同时,城市的工业化发展水平比较高,在这个季节,企业排入城市水体中的污水体积增加,因此这个季节城市水体恶化现象更加突出。处理该类水体恶化现象可以运用以人工湿地为代表的技术,并且要与专门的工程建设相结合。
  4黑臭水体治理发展趋势
  4.1加强污染源控制技术
  污染源控制是黑臭水体治理的前提,目前多采用管网建设来对点源污染进行控制,但周边农田、绿化乃至空气中的尘粒都会随雨水进入水体,对这些面源污染的控制目前还有待加强,未来需加强对面源污染的探测与控制。
  4.2提高水体自净能力
  目前所有的治理技术都可在短期内取得明显效果,但长久保持还需提高水体的自净能力。水体流动对水体自净至关重要,良好的水动力可以扩散污染物,减轻污染物聚集。目前我国相当一部分黑臭水体处于完全静止的死水状态,这种水体即使实现了一时的修复,也极容易反弹,如何让水动起来,是今后黑臭水体治理的方向之一。
  4.3探尋更好的技术组合
  现有的治理技术各有其优缺点和适用性,在实际运用一种方法在治理中取得良好效果后容易被盲目扩散,使技术与治理实际不相符合,造成投入大、效果差的现象。黑臭水体形成原因复杂,各水体治理方法也应有所区别。在今后的治理中应进一步分析黑臭水体的特点,综合利用各技术,寻找更优的组合,实现高效、经济的黑臭水体治理。
  4.4改良生物生态方法
  生物生态治理方法效果显著,经济高效,能从根本上治理黑臭水体。但实际应用中也发现,微生物存在生长周期长,适应能力差,植物受天气和季节性影响大,对水体水质有较高要求等缺点,在实际治理中难以实现良好控制。因此对生物生态的方法的进一步优化,提高微生物、植物的适应性,通过植物组合等降低对天气和季节的要求,减少对环境的依赖是下一步的研究重点。
  5结束语
  城市水体黑臭化是多种因素综合作用的结果,黑臭水体整治措施的制定需针对黑臭成因展开研究,需因地制宜,采用一种或多种措施共同作用,还清水体水质。同时,如何长效保持水体治理效果及保护现有的洁净河流,是黑臭水体整治工作面临的另一挑战,需要研究人员、工程人员进一步的深入研究和探索。
  参考文献:
  [1]王家元.关于黑臭水体治理思路及技术措施的探讨.绿色环保建材,2018.11.248-249.
  [2]宋陆阳.城市黑臭水体治理技术及其发展探究.中小企业管理与科技(上旬刊),2017.07.140-141.
  (作者单位:中国水利水电第七工程局有限公司南方分公司)
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