我國城市黑臭水體綜合整治:問題分析、治理思路與措施

高紅杰, 袁鵬, 劉瑞霞*

中國環(huán)境科學研究院流域水環(huán)境污染綜合治理研究中心


摘要:隨著城市化進程加快和污染物排放量的增大, 我國很多城市水體污染負荷超出水體自 凈能力, 水質(zhì)惡化甚至出現(xiàn)黑臭現(xiàn)象, 城市黑臭水體已成為當前公眾反映強烈的水環(huán)境問題。國務(wù)院及相關(guān)部門高度重視,接連出臺了一系列政策和文件,明確了城市黑臭水體綜合整治的目 標和方向。介紹了我國城市黑臭水體整治的背景和意義; 從點源、面源、內(nèi)源以及水動力學條件等方面,解析了水體黑臭成因和污染來源; 在問題分析的基礎(chǔ)上, 結(jié)合黑臭水體“標本兼治”的目 標, 提出了黑臭水體整治的總體思路和技術(shù)路線; 明確了統(tǒng)籌考慮控源截污、內(nèi)源治理、生態(tài)修復、活水保質(zhì)、監(jiān)控與管理的黑臭水體治理措施。為加快全國范圍內(nèi)黑臭水體治理,實現(xiàn)治理目 標起到重要的借鑒作用。


關(guān)鍵詞:城市黑臭水體; 綜合整治; 水體黑臭成因; 治理思路; 治理措施


我國城市黑臭水體整治背景


| 黑臭水體整治的意義


近年來,隨著我國城市化和工業(yè)化進程的加快,城市污水產(chǎn)生量和排放量不斷增加,隨之出現(xiàn)了城市環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施日漸不足,城區(qū)污水配套管網(wǎng)建設(shè)滯后及雨污合流、轉(zhuǎn)載負荷增加等問題[1-2],導致生活污水收集率低,大量污水未經(jīng)處理直接排放或溢流入河,加之垃圾入河和底泥污染嚴重,使得全國相當部分城市河段受到不同程度的污染,城市河道生態(tài)系統(tǒng)遭到極大破壞[3-4],污染嚴重的甚至呈現(xiàn)令人不悅的顏色和令人不適的氣味,即產(chǎn)生黑臭水體[5]。據(jù)統(tǒng)計分析,截至2019年12月,全國295個地級及以上城市中共排查上報確認黑臭水體2899個,其中河流2548個,占 87. 9% ; 塘235個,占8.1% ; 湖泊116個,占4.0%[6-7]。從地域分布來看,黑臭水體主要分布在廣東、安徽、湖南、山東、江蘇、湖北、河南和四川等省,全國36個重點城市(直轄市、省會城市、計劃單列市) 中,1/2 以上的黑臭水體分布在廣州市、深圳市、長春市、上海市和北京市[8]。黑臭水體的存在不僅損害了城市人居環(huán)境,也嚴重影響城市形象。因此,治理黑臭水體迫在眉睫,這是呼應和解決百姓反映強烈的水環(huán)境問題,也是踐行尊重自然、順應自然、保護自然的生態(tài)文明理念的必然選擇,更是建設(shè)美麗中國、實現(xiàn)中華民族可持續(xù)發(fā)展的迫切要求。


| 國家出臺的相關(guān)政策和文件


為了加快城市黑臭水體整治, 提高城市人居環(huán)境, 國家出臺了一系列的相關(guān)政策和 措施。2015年, 國務(wù)院印發(fā)了《水污染防治行動計劃》[9] (簡稱“水十條”) , 提出將整治城市黑臭水體作為重要內(nèi)容, 要求采取控源截污、垃圾清理、清淤疏浚、生態(tài)修復等措施, 加大黑臭水體治理力度, 并提出了明確的治理目標: 至 2015 年底前,完成水體排查并公布黑臭水體名稱、責任人及達標年限; 至 2017 年底前,實現(xiàn)河面無大面積漂浮物、河岸無垃圾、無違法排污口; 至 2020 年底前,完成地級及以上城市建成區(qū)黑臭水體均控制在 10% 以內(nèi)的治理目標。為貫徹落實“水十條”要求, 國家接連出臺了 一系列政策和規(guī)定, 提出了 黑臭水體治理工作的具體規(guī)定和措施。在住房和城鄉(xiāng) 建設(shè)部、 原環(huán)境保護部于 2015年聯(lián)合發(fā)布的《城市黑臭水體整治工作指南》[5]中, 對城市黑臭水體的排查與識別、 整治方案的制定與實施、 整治效果評估與考核、 長效機制建立與政策保障等提出 了 具體要求; 之后,在相繼印發(fā)的《水污染防治行動計劃實施情況考核規(guī)定( 試 行 ) 》[10] 、 《“十三五” 生 態(tài) 環(huán) 境 保 護 規(guī)劃》[11] 、《關(guān)于全面推行河長制的意見》[12]及新修訂的《中華人民共和國水污染防治法》[13] 和《關(guān)于全面加 強生態(tài)環(huán)境保護 堅決打好污染防治攻堅戰(zhàn)的意見》[14]中,將城市黑臭水體整治作為重要內(nèi) 容, 提出了 對整治工作進展及整治成效的考核要求。為 進一步加快城市黑 臭水體整治工作,2018 年,生態(tài)環(huán)境部聯(lián)合住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部啟動了城市黑臭水體環(huán)境保護專項行動; 同年,住房和城鄉(xiāng) 建設(shè)部與生態(tài)環(huán)境部聯(lián)合發(fā)布了《城市黑臭水體治理攻堅戰(zhàn)實施方案》[15],明確要求至 2020 年底,各省、自治區(qū)地級及以上城市建成區(qū)黑臭水體消除比例高于 90% 。以上一系列政策和要求的 目的是要扎實推進城市黑臭水體治理, 加快補齊城市環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施短板,消除黑臭水體產(chǎn)生根源,切實改善城市水環(huán)境質(zhì)量。


水體黑臭成因與整治思路


| 水體黑臭成因及污染來源


水體黑臭成因較為復雜, 從本質(zhì)上講就是水體污染負荷超過了水體自 凈能力, 誘發(fā)水體水質(zhì)指標超標。研究發(fā)現(xiàn), 水體中的有機物發(fā)生厭氧分解是導致水體黑臭的根源 [3,16]。當水體耗氧污染物濃度超出一定范圍后, 水體的耗氧速度將大于其復氧速度, 從而導致水體缺氧。在缺氧環(huán)境中, 有機物在微生物的作用下被分解為 H2S、 氨、 硫醚等致臭物; 同時, 水體中存在大量放線菌、 藻類和真菌, 其新陳代謝過程會分泌多種醇類致臭物質(zhì)。水體中的致黑物質(zhì)主要是水中 Fe2+ 、Mn2+ 等金屬離子與 S2- 在缺氧環(huán)境中反應形成的 FeS、 MnS 等黑色金屬硫化物以及能夠溶于水的有色腐殖質(zhì)。水體發(fā)生黑臭的原因眾多, 超負荷的污染來源(外源、內(nèi)源和其他污染來源) 是主要原因[1,8,16]。


外源污染


大量污染物(如有機物和氨氮) 直接排入水體是導致水體黑臭的主要原因, 也是最直接的原因。污染物排入水體后消耗水體中的溶解氧, 造成水中溶解氧濃度降低, 進而在厭氧菌等微生物作用下分解, 產(chǎn)生黑臭物質(zhì), 致使水體黑臭。外源污染又包括點源和面源污染。點源污染是城市黑臭水體最為突出的污染問題, 其產(chǎn)生原因包括: 社會和經(jīng)濟的快速發(fā)展, 眾多城市面臨開發(fā)與建設(shè), 隨之出現(xiàn)了城市工業(yè)和生活污水收集能力不足問題, 導致工業(yè)和生活污水未入截污管網(wǎng)而直接排放入河; 部分城市由于污水處理能力不足, 存在污水直排或污水處理設(shè)施超負荷運行問題, 導致不達標尾水匯入河; 老舊城區(qū)的雨污水合流制管網(wǎng)導致雨季溢流口 溢流污染入河, 雨污管混接和錯接使雨水口旱天排污入河, 分流制雨水管道的初期雨水未得到有效控制而排放入河。城市水體黑臭的面源污染來源較為復雜, 主要包括: 河道兩岸隨意堆放的生活和建筑垃圾以及垃圾滲濾液隨雨水排入河道, 造成污染; 降雨沖刷地表、土壤以及沿河路面所帶來的雨水徑流污染; 沿河兩岸農(nóng)業(yè)耕作的化肥流失以及散戶的畜禽養(yǎng)殖廢水排放, 使得大量的氮、 磷等污染物隨雨水進入水體,造成污染。


內(nèi)源污染


內(nèi)源污染是導致水體黑臭的另一個重要原因。污染水體中有機物和氮、 磷污染物可通過沉淀或顆粒物吸附而沉積在底泥中, 但在適當條件下, 大量污染物會從底泥中釋放, 并產(chǎn)生 CH4 、 H2S 等氣體, 致使水體黑臭。另外, 水體中的水生植物可以吸收污染物, 但若植物未及時收割, 其腐爛分解后會重新釋放污染物進入水體, 增加水體中污染物濃度。


其他污染


水動力條件是影響水體黑臭的因素之一。當水體生態(tài)徑流量降低時, 水體流動性會變差, 水體水循環(huán)不暢, 導致復氧能力衰退, 形成適宜藍綠藻快速繁殖的水動力條件, 增加水華爆發(fā)風險, 引起水體水質(zhì)惡化甚至出現(xiàn)黑臭現(xiàn)象。氣溫也是影響水體黑臭的因素之一, 氣溫升高, 加快水體中微生物將藻類殘體分解成有機物及氮、磷等污染物的速度, 導致溶解氧濃度降低, 加劇水體黑臭。


| 黑臭水體治理思路與技術(shù)路線


水體黑臭的成因及污染來源是多方面的, 涉及的因素較多, 采用傳統(tǒng)的治理思路和單一技術(shù)手段難以達到徹底消除水體黑臭的目的。國務(wù)院發(fā)布的“水十條” [9]中明確了黑臭水體治理的任務(wù)和目標,提出了科學系統(tǒng)的綜合治理思路: 以改善水環(huán)境質(zhì)量為核心, 強化源頭控制, 落實控源截污優(yōu)先, 統(tǒng)籌水域陸域, 實施開源增流和生態(tài)修復; 堅持問 題導向, 實施“一河一策”分類分期治理; 兼顧治理與管理兩手抓, 在工程建設(shè)的同時, 堅持部門聯(lián)動、 責任清晰、信息公開與公眾參與的長效保障管理機制。


按照《城市黑臭水體整治工作指南》[5],黑臭水體整治可遵循以下工作流程: 黑臭水體的排查和識別→治理方案編制→治理工程實施→治理效果評估。在排查和識別程序中, 要制定排查方案, 明確水體黑臭等級, 確定最終名單和整治計劃。在編制治理方案時, 首先要通過污染源調(diào)查和環(huán)境條件調(diào)查核定污染物負荷量, 確定黑臭水體治理目 標; 其次要堅持技術(shù)實用性、經(jīng)濟性、合理性和長效性相結(jié)合的原則, 因地制宜地選擇治理技術(shù), 確定治理工程量和預測治理效果。在治理工程實施中, 應按照控源截污、內(nèi)源治理、生態(tài)修復、活水保質(zhì)、監(jiān)控與管理的治理思路選擇工程技術(shù)類型。在治理效果評估時, 應依據(jù)公眾調(diào)查材料、專業(yè)機構(gòu)監(jiān)測報告、工程實施記錄、長效機制建設(shè)情況等, 對黑臭水體治理效果進行評估。


黑臭水體治理措施


黑臭水體的本質(zhì)是“問題在水里, 根源在岸上,關(guān)鍵在排口, 核心在管網(wǎng)”。系統(tǒng)解決水體的黑臭問題, 必須找準問題根源所在, 根據(jù)實際情況, 提出相應的治理措施。在黑臭水體治理技術(shù)體系中, 控源截污和內(nèi)源治理是治理黑臭水體的基礎(chǔ)與前提,只有強化外來污染控制, 有效削減內(nèi)源污染釋放, 才能徹底解決水體黑臭問題, 避免黑臭現(xiàn)象反彈, 真正改善水體水質(zhì); 生態(tài)修復和活水保質(zhì)是水質(zhì)長效保障措施, 通過岸邊帶和水體生態(tài)修復及河流水動力條件改善, 逐步恢復水體生態(tài)功能, 增強水體自凈能力, 最 終 實 現(xiàn) 水 生 態(tài) 系 統(tǒng) 健 康 和 水 質(zhì) 長 效改善 [1,5,8,17-18]。


| 控源截污措施


控源截污從源頭對進入水體的污染物進行控制, 是最為直接的治理措施, 也是現(xiàn)階段治理效果最明顯的技術(shù)措施, 更是保證其他技術(shù)應用效果的基礎(chǔ)。針對直接排入水體的居民生活污水、工業(yè)廢水、規(guī)?;笄蒺B(yǎng)殖污水等, 通過截流和收集污水, 進行處理后達標排放; 針對未鋪設(shè)管網(wǎng)的老舊城區(qū)和城中村, 加快污水管網(wǎng)建設(shè), 統(tǒng)籌規(guī)劃建設(shè)永久截污工程逐步替代臨時截污工程, 提高污水截留和收集能力; 依據(jù)區(qū)域和污水特點選擇最優(yōu)工程技術(shù), 加快污水處理廠能力建設(shè), 實現(xiàn)全收集、 全處理、 處理后達標排放; 針對合流制排水管網(wǎng)溢流污染問題, 通過分流制改造、建設(shè)溢流污染調(diào)蓄池和增設(shè)截流管道以提高截流倍數(shù); 針對雨污分流制改造難的區(qū)域, 制定合理的溢流頻次控制標準, 加強溢流污水徑流削減、過程調(diào)蓄、末端截流等綜合治理措施, 削減和控制溢流污染。


針對城市和村鎮(zhèn)的地表徑流, 采用收集存蓄、水力旋流、快速過濾等處理技術(shù), 并結(jié)合綠色屋頂、 滲透鋪裝、植草溝、植被緩沖帶、 人工濕地以及生物滯留池等, 對初期暴雨徑流進行截流和凈化; 針對農(nóng)業(yè)種植面源污染, 通過測土配方施肥、 增施有機肥、 秸稈還田等生態(tài)農(nóng)業(yè)技術(shù), 從源頭減少農(nóng)業(yè)徑流中污染物排放量; 針對散戶 畜禽養(yǎng)殖廢水, 實行循環(huán)利用、生態(tài)化改造和糞污資源化利用等措施。


| 內(nèi)源治理措施


內(nèi)源治理主要包括黑臭水體的垃圾、生物殘體及漂浮物清理,污染底泥的原位治理和疏浚等。為控制內(nèi)源污染,應加強河岸生活垃圾及其他固體廢物的收集與管理,防止其進入水體; 及時清理河道內(nèi)垃圾和固體廢物,保證水面無大面積漂浮物,岸邊無垃圾。開展污染底泥的調(diào)查和評估,確定其污染程度和類型,選擇適宜技術(shù)進行修復,優(yōu)先選擇原位修復技術(shù),但對污染嚴重的底泥,可通過疏浚技術(shù)清除污染物富集層,以有效減少底泥污染,提高水體自凈能力。


| 生態(tài)修復措施


生態(tài)修復是在控源截污的基礎(chǔ)上, 基于生態(tài)學原理和手段對河岸線和邊坡及水體本身進行生態(tài)治理和修復, 達到改善水質(zhì)及恢復水生態(tài)系統(tǒng)健康的目的。由于城市建設(shè)基本成型, 城市河道的形態(tài)已基本固定, 河道兩側(cè)或周邊的用地受限, 河道兩岸往往以硬質(zhì)護岸為主。對城市河道的生態(tài)修復, 可通過植草溝、生態(tài)護岸、 透水磚等形式, 對硬化河岸進行生態(tài)化改造, 同時結(jié)合景觀綠化節(jié)點布置、河道局部形態(tài)改變等措施, 恢復岸線及水體的自 然凈化功能。在有條件的區(qū)域, 根據(jù)立地條件, 綜合考慮水環(huán)境保護目 標和景觀效果, 劃定河岸緩沖帶并進行生態(tài)修復, 構(gòu)建近自 然的生態(tài)緩沖帶和健康的生態(tài)系統(tǒng)。


通過水生態(tài)修復,可改善水體的生態(tài)環(huán)境, 增強水體自凈化力。對污染相對較重的水體,可先采用曝氣增氧技術(shù)和生物處理手段,對水體進行預處理,改善水質(zhì)和基底條件; 然后通過種群恢復、種群控制、放流增殖等技術(shù),修復水生動物群落; 同時采用生態(tài)浮島凈化、水生植物種植和調(diào)控等手段,利用土壤-微生物-植物生態(tài)系統(tǒng),有效去除水體中污染物,逐步實現(xiàn)水體自凈。


| 活水保質(zhì)措施


活水保質(zhì)措施主要包括引水調(diào)水、再生水補給、活水循環(huán)等方式。在充分優(yōu)化引水量及引水時機和頻次的基礎(chǔ)上,引入一定量的清潔水,對水體污染物濃度進行稀釋,增強水體的流動性與復氧能力,有效提高水體的自凈能力,從而快速改善水體水質(zhì); 也可將城鎮(zhèn)污水處理廠尾水深度處理后用作河道生態(tài)補水,或?qū)⒔?jīng)滯蓄和凈化后的雨洪水作為河道生態(tài)補水; 對于水體置換周期較長的緩流區(qū)或滯水區(qū),可通過設(shè)置提升泵站、 水系合理聯(lián)通等,實現(xiàn)水體流動,改善水動力學條件。


| 監(jiān)控與管理措施


城市黑臭水體的綜合整治需要跨越多部門行政體系,要達到水體的“長治久清”, 不但要注重治理技術(shù)措施,更要注重對黑臭水體治理的監(jiān)督與管理, 配套有效的監(jiān)督與管理措施。首先, 黑臭水體的整治要采用統(tǒng)籌規(guī)劃、系統(tǒng)治理的方式, 政府各個管理部門應協(xié)同配合,加強協(xié)調(diào)與合作;其次,嚴格落實河(湖)長制,明確責任人、職責分工和達標期限, 鼓勵公眾參與,強化信息公開與共享, 將治理進展和成效及時公布于眾;最后,針對水體監(jiān)測預警體系, 鼓勵利用高科技信息技術(shù)手段, 構(gòu)建黑臭水體的全方位、智慧化監(jiān)控與管理技術(shù)體系與平臺,實現(xiàn)可視化、信息化、數(shù)據(jù)化、智能化和高效的智慧監(jiān)控與管理。


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