我国城市黑臭水体综合整治:问题分析、治理思路与措施


发布时间:

2024-04-26

我国城市黑臭水体综合整治:问题分析、治理思路与措施

高红杰, 袁鹏, 刘瑞霞*

中国环境科学研究院流域水环境污染综合治理研究中心

 

摘要:随着城市化进程加快和污染物排放量的增大, 我国很多城市水体污染负荷超出水体自 净能力, 水质恶化甚至出现黑臭现象, 城市黑臭水体已成为当前公众反映强烈的水环境问题。国务院及相关部门高度重视,接连出台了一系列政策和文件,明确了城市黑臭水体综合整治的目 标和方向。介绍了我国城市黑臭水体整治的背景和意义; 从点源、面源、内源以及水动力学条件等方面,解析了水体黑臭成因和污染来源; 在问题分析的基础上, 结合黑臭水体“标本兼治”的目 标, 提出了黑臭水体整治的总体思路和技术路线; 明确了统筹考虑控源截污、内源治理、生态修复、活水保质、监控与管理的黑臭水体治理措施。为加快全国范围内黑臭水体治理,实现治理目 标起到重要的借鉴作用。

 

关键词:城市黑臭水体; 综合整治; 水体黑臭成因; 治理思路; 治理措施

 

我国城市黑臭水体整治背景

 
 
黑臭水体整治的意义
 
 

近年来,随着我国城市化和工业化进程的加快,城市污水产生量和排放量不断增加,随之出现了城市环境基础设施日渐不足,城区污水配套管网建设滞后及雨污合流、转载负荷增加等问题[1-2],导致生活污水收集率低,大量污水未经处理直接排放或溢流入河,加之垃圾入河和底泥污染严重,使得全国相当部分城市河段受到不同程度的污染,城市河道生态系统遭到极大破坏[3-4],污染严重的甚至呈现令人不悦的颜色和令人不适的气味,即产生黑臭水体[5]。据统计分析,截至2019年12月,全国295个地级及以上城市中共排查上报确认黑臭水体2899个,其中河流2548个,占 87. 9% ; 塘235个,占8.1% ; 湖泊116个,占4.0%[6-7]。从地域分布来看,黑臭水体主要分布在广东、安徽、湖南、山东、江苏、湖北、河南和四川等省,全国36个重点城市(直辖市、省会城市、计划单列市) 中,1/2 以上的黑臭水体分布在广州市、深圳市、长春市、上海市和北京市[8]。黑臭水体的存在不仅损害了城市人居环境,也严重影响城市形象。因此,治理黑臭水体迫在眉睫,这是呼应和解决百姓反映强烈的水环境问题,也是践行尊重自然、顺应自然、保护自然的生态文明理念的必然选择,更是建设美丽中国、实现中华民族可持续发展的迫切要求。

 

 
国家出台的相关政策和文件
 
 

为了加快城市黑臭水体整治, 提高城市人居环境, 国家出台了一系列的相关政策和 措施。2015年, 国务院印发了《水污染防治行动计划》[9] (简称“水十条”) , 提出将整治城市黑臭水体作为重要内容, 要求采取控源截污、垃圾清理、清淤疏浚、生态修复等措施, 加大黑臭水体治理力度, 并提出了明确的治理目标: 至 2015 年底前,完成水体排查并公布黑臭水体名称、责任人及达标年限; 至 2017 年底前,实现河面无大面积漂浮物、河岸无垃圾、无违法排污口; 至 2020 年底前,完成地级及以上城市建成区黑臭水体均控制在 10% 以内的治理目标。为贯彻落实“水十条”要求, 国家接连出台了 一系列政策和规定, 提出了 黑臭水体治理工作的具体规定和措施。在住房和城乡 建设部、 原环境保护部于 2015年联合发布的《城市黑臭水体整治工作指南》[5]中, 对城市黑臭水体的排查与识别、 整治方案的制定与实施、 整治效果评估与考核、 长效机制建立与政策保障等提出 了 具体要求; 之后,在相继印发的《水污染防治行动计划实施情况考核规定( 试 行 ) 》[10] 、 《“十三五” 生 态 环 境 保 护 规划》[11] 、《关于全面推行河长制的意见》[12]及新修订的《中华人民共和国水污染防治法》[13] 和《关于全面加 强生态环境保护 坚决打好污染防治攻坚战的意见》[14]中,将城市黑臭水体整治作为重要内 容, 提出了 对整治工作进展及整治成效的考核要求。为 进一步加快城市黑 臭水体整治工作,2018 年,生态环境部联合住房和城乡建设部启动了城市黑臭水体环境保护专项行动; 同年,住房和城乡 建设部与生态环境部联合发布了《城市黑臭水体治理攻坚战实施方案》[15],明确要求至 2020 年底,各省、自治区地级及以上城市建成区黑臭水体消除比例高于 90% 。以上一系列政策和要求的 目的是要扎实推进城市黑臭水体治理, 加快补齐城市环境基础设施短板,消除黑臭水体产生根源,切实改善城市水环境质量。

 

水体黑臭成因与整治思路

 
 
水体黑臭成因及污染来源
 

水体黑臭成因较为复杂, 从本质上讲就是水体污染负荷超过了水体自 净能力, 诱发水体水质指标超标。研究发现, 水体中的有机物发生厌氧分解是导致水体黑臭的根源 [3,16]。当水体耗氧污染物浓度超出一定范围后, 水体的耗氧速度将大于其复氧速度, 从而导致水体缺氧。在缺氧环境中, 有机物在微生物的作用下被分解为 H2S、 氨、 硫醚等致臭物; 同时, 水体中存在大量放线菌、 藻类和真菌, 其新陈代谢过程会分泌多种醇类致臭物质。水体中的致黑物质主要是水中 Fe2+ 、Mn2+ 等金属离子与 S2- 在缺氧环境中反应形成的 FeS、 MnS 等黑色金属硫化物以及能够溶于水的有色腐殖质。水体发生黑臭的原因众多, 超负荷的污染来源(外源、内源和其他污染来源) 是主要原因[1,8,16]。

 

外源污染

 

大量污染物(如有机物和氨氮) 直接排入水体是导致水体黑臭的主要原因, 也是最直接的原因。污染物排入水体后消耗水体中的溶解氧, 造成水中溶解氧浓度降低, 进而在厌氧菌等微生物作用下分解, 产生黑臭物质, 致使水体黑臭。外源污染又包括点源和面源污染。点源污染是城市黑臭水体最为突出的污染问题, 其产生原因包括: 社会和经济的快速发展, 众多城市面临开发与建设, 随之出现了城市工业和生活污水收集能力不足问题, 导致工业和生活污水未入截污管网而直接排放入河; 部分城市由于污水处理能力不足, 存在污水直排或污水处理设施超负荷运行问题, 导致不达标尾水汇入河; 老旧城区的雨污水合流制管网导致雨季溢流口 溢流污染入河, 雨污管混接和错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。城市水体黑臭的面源污染来源较为复杂, 主要包括: 河道两岸随意堆放的生活和建筑垃圾以及垃圾渗滤液随雨水排入河道, 造成污染; 降雨冲刷地表、土壤以及沿河路面所带来的雨水径流污染; 沿河两岸农业耕作的化肥流失以及散户的畜禽养殖废水排放, 使得大量的氮、 磷等污染物随雨水进入水体,造成污染。

 

内源污染
 

内源污染是导致水体黑臭的另一个重要原因。污染水体中有机物和氮、 磷污染物可通过沉淀或颗粒物吸附而沉积在底泥中, 但在适当条件下, 大量污染物会从底泥中释放, 并产生 CH4 、 H2S 等气体, 致使水体黑臭。另外, 水体中的水生植物可以吸收污染物, 但若植物未及时收割, 其腐烂分解后会重新释放污染物进入水体, 增加水体中污染物浓度。

 

其他污染

 

水动力条件是影响水体黑臭的因素之一。当水体生态径流量降低时, 水体流动性会变差, 水体水循环不畅, 导致复氧能力衰退, 形成适宜蓝绿藻快速繁殖的水动力条件, 增加水华爆发风险, 引起水体水质恶化甚至出现黑臭现象。气温也是影响水体黑臭的因素之一, 气温升高, 加快水体中微生物将藻类残体分解成有机物及氮、磷等污染物的速度, 导致溶解氧浓度降低, 加剧水体黑臭。

 

黑臭水体治理思路与技术路线
 
 

水体黑臭的成因及污染来源是多方面的, 涉及的因素较多, 采用传统的治理思路和单一技术手段难以达到彻底消除水体黑臭的目的。国务院发布的“水十条” [9]中明确了黑臭水体治理的任务和目标,提出了科学系统的综合治理思路: 以改善水环境质量为核心, 强化源头控制, 落实控源截污优先, 统筹水域陆域, 实施开源增流和生态修复; 坚持问 题导向, 实施“一河一策”分类分期治理; 兼顾治理与管理两手抓, 在工程建设的同时, 坚持部门联动、 责任清晰、信息公开与公众参与的长效保障管理机制。

 

按照《城市黑臭水体整治工作指南》[5],黑臭水体整治可遵循以下工作流程: 黑臭水体的排查和识别→治理方案编制→治理工程实施→治理效果评估。在排查和识别程序中, 要制定排查方案, 明确水体黑臭等级, 确定最终名单和整治计划。在编制治理方案时, 首先要通过污染源调查和环境条件调查核定污染物负荷量, 确定黑臭水体治理目 标; 其次要坚持技术实用性、经济性、合理性和长效性相结合的原则, 因地制宜地选择治理技术, 确定治理工程量和预测治理效果。在治理工程实施中, 应按照控源截污、内源治理、生态修复、活水保质、监控与管理的治理思路选择工程技术类型。在治理效果评估时, 应依据公众调查材料、专业机构监测报告、工程实施记录、长效机制建设情况等, 对黑臭水体治理效果进行评估。

 

黑臭水体治理措施

 

黑臭水体的本质是“问题在水里, 根源在岸上,关键在排口, 核心在管网”。系统解决水体的黑臭问题, 必须找准问题根源所在, 根据实际情况, 提出相应的治理措施。在黑臭水体治理技术体系中, 控源截污和内源治理是治理黑臭水体的基础与前提,只有强化外来污染控制, 有效削减内源污染释放, 才能彻底解决水体黑臭问题, 避免黑臭现象反弹, 真正改善水体水质; 生态修复和活水保质是水质长效保障措施, 通过岸边带和水体生态修复及河流水动力条件改善, 逐步恢复水体生态功能, 增强水体自净能力, 最 终 实 现 水 生 态 系 统 健 康 和 水 质 长 效改善 [1,5,8,17-18]。

 

控源截污措施
 
 

控源截污从源头对进入水体的污染物进行控制, 是最为直接的治理措施, 也是现阶段治理效果最明显的技术措施, 更是保证其他技术应用效果的基础。针对直接排入水体的居民生活污水、工业废水、规模化畜禽养殖污水等, 通过截流和收集污水, 进行处理后达标排放; 针对未铺设管网的老旧城区和城中村, 加快污水管网建设, 统筹规划建设永久截污工程逐步替代临时截污工程, 提高污水截留和收集能力; 依据区域和污水特点选择最优工程技术, 加快污水处理厂能力建设, 实现全收集、 全处理、 处理后达标排放; 针对合流制排水管网溢流污染问题, 通过分流制改造、建设溢流污染调蓄池和增设截流管道以提高截流倍数; 针对雨污分流制改造难的区域, 制定合理的溢流频次控制标准, 加强溢流污水径流削减、过程调蓄、末端截流等综合治理措施, 削减和控制溢流污染。

 

针对城市和村镇的地表径流, 采用收集存蓄、水力旋流、快速过滤等处理技术, 并结合绿色屋顶、 渗透铺装、植草沟、植被缓冲带、 人工湿地以及生物滞留池等, 对初期暴雨径流进行截流和净化; 针对农业种植面源污染, 通过测土配方施肥、 增施有机肥、 秸秆还田等生态农业技术, 从源头减少农业径流中污染物排放量; 针对散户 畜禽养殖废水, 实行循环利用、生态化改造和粪污资源化利用等措施。

 

 
内源治理措施
 
 

内源治理主要包括黑臭水体的垃圾、生物残体及漂浮物清理,污染底泥的原位治理和疏浚等。为控制内源污染,应加强河岸生活垃圾及其他固体废物的收集与管理,防止其进入水体; 及时清理河道内垃圾和固体废物,保证水面无大面积漂浮物,岸边无垃圾。开展污染底泥的调查和评估,确定其污染程度和类型,选择适宜技术进行修复,优先选择原位修复技术,但对污染严重的底泥,可通过疏浚技术清除污染物富集层,以有效减少底泥污染,提高水体自净能力。

 

 
生态修复措施
 
 

生态修复是在控源截污的基础上, 基于生态学原理和手段对河岸线和边坡及水体本身进行生态治理和修复, 达到改善水质及恢复水生态系统健康的目的。由于城市建设基本成型, 城市河道的形态已基本固定, 河道两侧或周边的用地受限, 河道两岸往往以硬质护岸为主。对城市河道的生态修复, 可通过植草沟、生态护岸、 透水砖等形式, 对硬化河岸进行生态化改造, 同时结合景观绿化节点布置、河道局部形态改变等措施, 恢复岸线及水体的自 然净化功能。在有条件的区域, 根据立地条件, 综合考虑水环境保护目 标和景观效果, 划定河岸缓冲带并进行生态修复, 构建近自 然的生态缓冲带和健康的生态系统。

 

通过水生态修复,可改善水体的生态环境, 增强水体自净化力。对污染相对较重的水体,可先采用曝气增氧技术和生物处理手段,对水体进行预处理,改善水质和基底条件; 然后通过种群恢复、种群控制、放流增殖等技术,修复水生动物群落; 同时采用生态浮岛净化、水生植物种植和调控等手段,利用土壤-微生物-植物生态系统,有效去除水体中污染物,逐步实现水体自净。

 

活水保质措施
 
 

活水保质措施主要包括引水调水、再生水补给、活水循环等方式。在充分优化引水量及引水时机和频次的基础上,引入一定量的清洁水,对水体污染物浓度进行稀释,增强水体的流动性与复氧能力,有效提高水体的自净能力,从而快速改善水体水质; 也可将城镇污水处理厂尾水深度处理后用作河道生态补水,或将经滞蓄和净化后的雨洪水作为河道生态补水; 对于水体置换周期较长的缓流区或滞水区,可通过设置提升泵站、 水系合理联通等,实现水体流动,改善水动力学条件。

 

监控与管理措施
 

城市黑臭水体的综合整治需要跨越多部门行政体系,要达到水体的“长治久清”, 不但要注重治理技术措施,更要注重对黑臭水体治理的监督与管理, 配套有效的监督与管理措施。首先, 黑臭水体的整治要采用统筹规划、系统治理的方式, 政府各个管理部门应协同配合,加强协调与合作;其次,严格落实河(湖)长制,明确责任人、职责分工和达标期限, 鼓励公众参与,强化信息公开与共享, 将治理进展和成效及时公布于众;最后,针对水体监测预警体系, 鼓励利用高科技信息技术手段, 构建黑臭水体的全方位、智慧化监控与管理技术体系与平台,实现可视化、信息化、数据化、智能化和高效的智慧监控与管理。

 

黑臭水体综合整治示范城市的实践

 

为落实党中央、国务院关于打赢污染防治攻坚战有关要求部署, 加快城市黑臭水体整治工作, 财政部、住房和城乡建设部、 生态环境部三部委分别于2018 年、2019 年 5 月 和 10 月 共同组织实施了 3 批城市黑臭水体治理示范城市申报工作。共计 60 个城市入选城市黑臭水体治理示范城市, 并由中央财政共计下达 260 亿元分批支持示范城市开展城市黑臭水体治理, 确保到 2020 年底全面达到黑臭水体治理目 标要求, 并带动其他城市建成区实现黑臭水体消除比例达到 90% 以上的目标。

在全国地级及以上城市范围内, 随着黑臭水体治理工作的推进, 黑臭水体治理取得显著成效。截至 2019 年底, 在全国 295 个地级及以上城市建成区的 2 899 个 黑臭水体中,黑臭水体消除比例为86. 7% , 其中 36 个重点城市消除比例为 96. 2% , 其他地级城市消除比例为 81. 2% 。通过黑臭水体治理试点示范城市的实践, 涌现了一批治理样板和典型案例, 适时总结这些典型治理案例对于全国其他地区城市黑臭水体和县级城市黑臭水体治理具有重要的借鉴意义。

结语

城市黑臭水体依然是现代化城市建设及其可持续发展的重要阻碍因素,黑臭水体治理作为一项艰巨的系统化工程,必须坚持流域统筹、系统治理、标本兼治的原则,按照控源截污、内源治理、生态修复、活水保质、监控与管理的治理思路, 保证在治理过程中不会造成水体返黑返臭。同时,要加强黑臭水体监督与管理,完善城市水体的长效保护机制, 以保障治理水体的“长制久清”,最终实现水清岸绿、鱼翔浅底。

参考文献

作者介绍

 

高红杰

 

研究员,博士,中国环境科学研究院流域水环境污染综合治理研究中心副主任。长期从事流域水环境管理和修复技术研究, 主持国家级科研项目 20 项、地方技术服务项目 20 余项, 主持/参加编制省部级技术指南/报告等重要技术文件 20 余项, 发表研究论文近百篇, 获得国家发明 授权 7 项、软件著作权 3 项,参编专著 8 部, 获科技部优秀团队奖 1 项,省部级科技进步二等奖 2 项、三等奖 1 项。

内容来源:环境工程技术学报;生态修复网

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