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黑臭河涌治理技术路线介绍引言城市内湖泊、河道等景观水体是城市人居环境中重要的组成部分，城市河流作为城市的命脉，不仅有水体循环、水土保持、贮水调洪、水质涵养等功能，而且还能调节温湿度、改善城市小气候，健康的城市水体环境是城市可持续发展的重要保障。但由于其易污染、水环境容量小、水体自净能力差等特点，很容易成为居民生活污水、雨水及垃圾的受纳体，从而导致水体溶解氧的大量消耗，造成了水体缺氧而呈黑臭状态，使整个生态系统出现危机。然而随着经济的快速发展和城市化的加快，我国许多城市河流水质污染和生态退化问题十分突出，甚至出现了季节性和常年性水体黑臭现象。城市河流出现黑臭，已成为我国许多大、中城市共同存在的污染问题，河流黑臭是我国城市河网的一个普遍现象，严重影响居民生活、城市形象和生态环境。因此，解决城市河流的污染、恢复河流的生态和社会功能问题仍然是许多城市可持续发展过程中亟待解决的关键任务之一。1、河道黑臭原因城市河道黑臭主要是过量纳污导致水体供氧和耗氧失衡的结果，当河道所接纳的污染负荷远远超过自身净化能力后，就会引起河道黑臭河道黑臭是有机污染的一种极端现象，是由于水体缺氧，有机物腐败而造成的。水体缺氧乃至厌氧条件下污染物转化并产生氨氮、硫化氢、挥发性有机酸等臭恶臭物质以及铁、锰硫化物等黑色物质。消除城市河道黑臭、改善城市水环境质量，对保障城市人居健康、促进社会和谐与经济持续发展具有极其重要的现实意义。引起河道黑臭的原因主要有以下几种：1.1大量污染源进入河道大量外源性污染物的进入河道是河道黑臭的主要原因。生活污水是导致城市河道黑臭的最普遍和最主要的污染源，其他污染源还有：生活垃圾、有机工业废水、合流制管网溢流污水、污水厂尾水、畜禽养殖场粪便污水等。大量未经处理的污水直接排入河道，使河水溶解氧几乎为零，导致河道出现黑臭现象。1.2不利的水动力条件，在感潮河网地区，每天两潮的潮起潮落，使污水受潮流顶托，长时间回荡、停留在河道中无法顺利排出，容易发酵造成反复污染，同时从上游挟带的泥砂及各种垃圾就在内河床中沉淀下来，经过日积月累较易产生淤积黑臭现象。1.3上游水源条件差，污染程度越来越严重的上游来水加剧了河道的黑臭程度。一方面，受污染的河道无法通过引用清水来进行恢复；另一方面，已经治理好的河道可能会再次被上游来水所污染。1.4水系结构不合理，由于城市发展、市政建设或其它历史原因，目前城市内还存在许多断头涌和淤塞河段，水系尚不能完全沟通，另外许多排污口和下水沟的存在使相当多的河道水系结构更复杂，治理难度更大。1.5河道功能被异化，由于历史原因，城区地下排水管网老化严重，雨污混接，加之城市人口增速太快，市政地下排水管网建设跟不上等原因，致使城市部分河道的功能被异化为接纳污水雨水的排水管道，缺乏相应的污水处理措施从而产生黑臭。1.6水生态系统被破坏由于污染严重和环境条件恶劣，以致水体食物链中最重要最基础的一环（即底端腐食群落食物链）极度缺失，造成水体自身净化能力消失殆尽，导致进入水体的有机污染物无法得到及时有效分解，加剧水质恶化。2、治理方法：为了恢复河流的景观功能，对黑臭河流的治理应实行外源污染控制技术加内源污染控制技术与生态系统修复技术相结合的工艺进行治理。2.1外源污染控制技术：外源污染控制技术主要包括截污措施与源头污水处理措施，作用为减少河流外源污染负荷。2.1.1截污措施根据排入河流的污水量大小建立管网，利用现有城市市政污水管网，将流向河流的污水截流引出。2.1.2源头污水处理措施在河流中某些地段因市政管网不健全，无法将流向河流的污水直接引入污水处理厂处理，可在河流旁建污水处理站将流向河流的污水收集集中处理，经处理达标后再排入河涌作为其补水源。根据污水处理站使用面积大小，可采用一体化设施处理污水和人工湿地处理污水两种方式。①一体化设施系统本系统是对污水进行快速生化处理的水处理系统，一体化污水处理设备是将初沉池、I、II级接触氧化池、二沉池、污泥池集中一体的设备,并在I、II级接触氧化池中进行鼓风曝气,使接触氧化法和活性污泥法有效的结合起来,同时具备两者的优点,并克服两者的缺点,使污水处理水平进一步提高。具有高效去除COD、氨氮、总氮及总磷，实现同步硝化反硝化和脱氮除磷等作用，具有不受场地大小所限的影响，可移动、可固定安装，投资成本小等特点。在各种难生化降解的污水处理方面具有突出的优势。②人工湿地系统人工湿地技术是在自然或半自然净化系统的基础上发展起来的污水处理技术，它是一种人为地将石、砂、土壤、煤渣等一种或几种介质按一定比例构成基质，并有选择性地植入植物的污水处理生态系统。人工湿地生态净化技术是在一定的填料上种植特选的植物，将污水投放到人工建造的湿地上，当富营养化水流过人工湿地时，经沙石、土壤过滤，植物根际的多种微生物活动，使水质得到净化。其对有机污染物有较强的降解能力。废水中的不溶性有机物通过湿地的沉淀、过滤作用，可以很快地被截留，进而被微生物利用，废水中可溶性有机物则可通过植物根系生物膜的吸附、吸收及生物代谢降解过程而被分解、去除。对于人工湿地，分解者的养分来自湖水中的污染物，生产者是人工种植的各种作物，通过作物收割完成对生产者的消费和将污染物质移出生态系统的过程。人工湿地生态水净化系统主要是针对有机污染负荷较高的水体，因水流方式的差异大致可以分为表面流湿地、水平潜流湿地和垂直潜流湿地三类。具有经济效益高、环境效益高、污染物去除率高等特点，与传统工艺相比，无需药耗、电耗、设备维修保养，纯天源原位净化，极大的减少前期投入成本以及后期的维护成本但用地面积要较其他工艺大；通过原位构建，本身与周围环境融为一体，具体极好的景观效果，不需要任何建筑设施，使原本的景观设计锦上添花；人工湿地生态水净化系统方案对水体中COD、BOD、氮磷、SS都有很好的去除效果，去除率在90%以上，水质完全可以满足要求。2.2内源污染控制技术：内源污染控制技术，主要包含底泥疏浚、河道底质改良、水力改善、曝气复氧等，作用为消除控制内源污染改善微生物系统。2.2.1底泥疏浚措施“清淤挖泥”可减少积存湖内的大量有机碳、氮、磷等营养物质，增大河湖的蓄水量，是减少内源性污染、减轻水体黑臭的有效途径和措施。但是大规模清淤，可能会破坏河湖原有的生物种群结构和生境，削弱其自净功能，对生态修复带来负面影响。底泥疏浚方式为干床疏浚和带水疏浚两种类型：干床疏浚是疏浚前把水抽干，用人力清挖、机械清挖；带水疏浚是采用设备挖泥船清挖。2.2.2河道底质改良措施底质改良技术可在基本不破坏水体底泥自然环境条件下，对受污染的底泥进行修复。一般采用复合微生物制剂激活原有底泥环境中土著微生物的同时，引入多种特效微生物及其生长所需要的营养物来提高生物活性，因而可在原地快速分解黑臭污泥中的多种污染物质，减少底泥内源污染物，消除黑臭，改善水质。2.2.3水力改善措施根据水往低处流的水力学原理，利用水头差来控制水体定向、定量和有序流动（如控制内河水位、控制引排水流速流向、引排时间等），使水体转向有利于削减污染负荷的技术。主要包括引清调水、水力造流和建坝造流等技术手段和措施。①引清调水水力造流应当因地制宜地沟通水系，盘活水体，才可有效提高河道的自净能力，加快水体循环，遵循自然状况、实施水体定向有序流动着手，充分利用潮汐动力优势，通过对现有水利工程设施的联合调度运行，实现水体的定向、定量和有序流动，以达到引清冲污、科学利用水资源、全面改善水环境质量的目的。②建坝造流封闭、静止水体的造流技术体现了“流水不腐”的自然法则。连通后河涌水体流动可大大加速河涌水质交换，加速曝气充氧的水中传输，提高充氧效率，降低能耗。水体造流可快速消除水体黑臭现象，效果立竿见影。2.2.4曝气复氧措施曝气复氧对消除水体黑臭的良好效果已被国内一些实验室试验及河流曝气中试所证实。其原理是进入水体的溶解氧与黑臭物质（H2S，FeS等还原物质）之间发生了氧化还原反应。对于长期处于缺氧状态的黑臭河流，要使水生态系统恢复到正常状态一般需要一个长期的过程，水体曝气复氧有助于加快这一过程。由于河道曝气复氧具有效果好、投资与运行费用相对较低的特点，已成为一些发达国家与地区在中小型污染河流污染治理经常采用的方法。对于污染情况严重，污染长期排入的水体需配合生物方法及生态措施，因此，可做为辅助生物—生态修复的方法之一。河道曝气复氧的主要方式有水体推流曝气、水面景观曝气、水下微孔曝气等。2.3生态系统修复技术生态系统修复技术主要是利用微生物、水生植物、水生动物等生物的生命活动，对水中污染物进行转移、转化及降解作用，以生态平衡为原则，人为合理搭配微生物、水生植物、水生动物形成一个完整的生物链，实现植物净水、以鱼保水、微生物调控，构建一个有较强生命力的景观水体水生态系统，最后实现自动调节，具备高效水体净化能力，真正做到水清、鱼游、景美的生动场景，从而使水体得到净化，创造适宜多种生物生息繁衍的环境，重建并恢复水体生态系统。生态系统修复技术包括：微生物系统修复、水生植物系统修复、水生动物修复、河道驳岸景观改造等。作用为恢复自然水体生态系统、恢复水体自净能力、提高人和自然的和谐。2.3.1微生物修复微生物制剂技术是采用先进、高效的分离、筛选技术从自然界不同生境中分离出具有高效降解、转化水体污染物的微生物，并优化其培养条件而制成的净水微生物制剂，通过微生物的作用清除底泥和水体中的污染物，或是使污染物无害化的过程。在河道投加微生物菌剂和其他措施相结合，改变水体特别是底泥和底部水层的厌氧生态环境，发挥微生物迅速分解有机污染物的作用，消除河涌外源和内源污染，提高水体自净能力，恢复河涌正常的生态平衡，消除河涌的黑臭，达到治理河涌水质的目的。2.3.2水生植物系统修复一个小型的生态系统包括生产者、消费者、分解者，无机环境包括阳光、水、营养盐和底质（土壤）。其中生产者以沉水植物为主，根据需要搭配部分挺水植物和浮水植物，吸收水体中营养物质，与水生藻类“抢食”而达到彻底遏制其生长，同时通过光合作用向水体释放氧气，使水体富含溶解氧，产生气泡，使氮磷等有机物附和着去除。还可为水生动物提供特殊生态环境，创造环境多样性和生物多样性。水生植物是河流水体自净系统的重要组成部分，其主要作用表现在以下几个方面：光合作用为植物净化作用提供能量来源；植物庞大的根系为微生物和其它生物提供了栖息场所；植物能直接吸收吸附水体可利用态的营养物质，富集重金属及一些毒害物质；根际效应，包括泌氧功能、根际分泌物的化感作用等。水生植物修复技术包含水生植物群落构建、人工水草布设、生态浮岛安装等。①水生植物群落构建水生植物的作用过程和机理原理主要分为植物提取、植物固定、根际过滤、植物挥发、植物降解和植物促进。水生植物包括挺水植物、浮叶叶植物、沉水植物。1）挺水植物是水生植被的主要组成部分，能给许多其他生物提供生境，增加生态系统的多样性和稳定性，挺水植物根系发达、通过根系向沉积物输送氧气，改善沉积物氧化还原条件，减少磷等营养盐的释放，同时挺水植物固定湖泊的沉积物，减少沉积物再悬浮，吸收营养盐，增加水体的净化能力，因此，挺水植物在控制水土流失的面源污染方面起着极重要的作用。并且，挺水植物具有一定的观赏性、具有美化湖泊河道的功能。2）浮叶植物除了可以增加水生态系统的自净能力、控制浮游植物发展等功能外，许多种类还是价值较高的观赏植物，如睡莲，由于浮叶植物叶子浮在水面进行光合作用，因此对水体透明度的要求较低，常作为富营养化水体水生植被构建的先锋植种，用以控制浮游植物生物量、改善水体透明度，为其他的水生植物恢复创造条件。3）沉水植物在湖泊河道中分布较广、生物量较大，是水体生态系统的主要初级生产者，也是使湖泊河道从浮游植物为优势的混水态转换为以大型植物为优势的清水态的关键，沉水植物对湖泊河道中氮、磷等污染物有较高的净化率，可固定沉积物、减少再悬浮，降低湖泊内源负荷；为附着生物包括螺类等提供基质，为浮游动物提供避难所，从而增强生态系统对浮游植物的控制和系统的自净能力。因此沉水植物群落的构建是湖泊生态系统构建的关键。沉水植物由于浸没于水下，