黑臭水體形成機(jī)理
1.致黑機(jī)理
基于目前國(guó)內(nèi)外研究結(jié)果，水體致黑機(jī)理大致分為：水俠中的Fe、Mn元素在缺氧條件下被還原，與水中的硫化物反應(yīng)生成成的FeS、MnS等帶負(fù)電膠體、這些膠體演于池民或粒上浮于水體表面，使水體呈現(xiàn)黑色8；②有機(jī)物只要達(dá)到一定負(fù)荷水平就對(duì)水體有致黑作用，尤其是含硫有機(jī)物，能使水體在7～13d就變黑，且含硫有機(jī)物能使原本黑臭的水體顏色變得更深；③水體中的不溶性物質(zhì)和溶于水的帶色有機(jī)化合物（主要是腐殖類物質(zhì)）也是造成水體顏色加深的重要因素。
2.致臭機(jī)理
水體中的致臭物質(zhì)主要有以下幾種：①硫硫化氫、氨：大量有機(jī)物在厭氧菌作用下會(huì)分解產(chǎn)生硫化氫、氨、硫醇等發(fā)臭物質(zhì)2；（②硫瞇類物質(zhì)：腐殖酸、富里酸的水解產(chǎn)物在水體中脫氨基、脫羧酸或在細(xì)菌分解作用下會(huì)產(chǎn)生游離氨臭氣和具有相當(dāng)臭味的硫醚類物質(zhì)；③土臭素和異茨醇：厭氧條件下，厭氧放線菌分泌產(chǎn)生土臭素和異茨醇；④喬司脒和2－二甲基異莰醇：藍(lán)藻、硅藻等產(chǎn)生的喬司脒和2－二甲基異莰醇在低濃度下就能導(dǎo)致水體發(fā)臭；⑤DMTS：底泥釋放的硫化氫與死亡藻類在缺氧腐敗過(guò)程中產(chǎn)生的DMTS具有臭味。目前對(duì)黑臭水體產(chǎn)生的原因及機(jī)理的研究已經(jīng)有了一定的進(jìn)展，但依然存在較多不足，形成機(jī)理還未全面明確。黑臭水體的形成是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，對(duì)具體河道的黑臭原因，應(yīng)結(jié)合具體情況和環(huán)境因素進(jìn)行綜合分析。對(duì)不同地區(qū)、不同類型、不同污染源、不同水體功能類別進(jìn)行區(qū)分，明確湖塘、江河以及城市溝渠等不同類型水體在黑臭形成中的差異，才能有針對(duì)性地確定治理對(duì)策。黑臭水體的形成是多因素共同作用的結(jié)果，各因素是如何作用以及影響的，都是下一步應(yīng)該深入研究的問(wèn)題。

黑臭水體治理技術(shù)
根據(jù)《城市黑臭水體整治工作指南》，城市黑臭水體的治理應(yīng)該按照“控源截污、內(nèi)源治理；活水循環(huán)、清水補(bǔ)給；水質(zhì)凈化、生態(tài)修復(fù)”的基本技術(shù)路線具體實(shí)施。
1.控源截污
控源截污是從源頭控制外源污染物進(jìn)入水體，是黑臭水體整治的基礎(chǔ)和前提。該方法直接有效，但工程量大、投資大、工期長(zhǎng)，需同時(shí)兼顧點(diǎn)源與面源的污染控制，并結(jié)合城市規(guī)劃建設(shè)統(tǒng)籌考慮。
(1)點(diǎn)源控制
點(diǎn)源控制的主要方式是截污納管，即通過(guò)沿河道敷設(shè)污水截流管線，將污水收集后排放至市政污水管道系統(tǒng)，從而減少直接入河的污水。在條件許可的情況下，城市河道主要采用沿河邊敷設(shè)截污管道的方式，施工方便，截污效果最佳。如果遇到河道兩側(cè)建筑臨河而建，無(wú)空間敷設(shè)截污管道，可以考慮在河道內(nèi)側(cè)敷設(shè)。上海市長(zhǎng)寧區(qū)中小河道截污納管工程中，大范圍地采用河道內(nèi)設(shè)置承托結(jié)構(gòu)和樁架結(jié)構(gòu)支撐的方式敷設(shè)截污管道，克服了河道兩側(cè)空間的限制。
(2)面源控制
通常所說(shuō)的面源污染，是指污染物進(jìn)入水體的方式是廣泛的、隨機(jī)的、偶然的，沒(méi)有固定的排放口。城市面源污染主要由初期雨水、禽畜廢水、固體廢棄物等組成。我國(guó)城市面源污染的特征是：污染嚴(yán)重，污染物以SS、COD和和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)為主，且污染呈現(xiàn)出一定的地域性和時(shí)間性面源污染控制主要從三方面入手：一是對(duì)源頭的控制，二是對(duì)污染物擴(kuò)散途徑的控制，三是終端治理。目前在城市面源污染控制中應(yīng)用較廣泛的工程措施有植被過(guò)濾帶、滯留／持留系統(tǒng)、雨雨水收集處理系統(tǒng)、人工濕地、滲透系統(tǒng)、過(guò)濾系統(tǒng)等。
2.內(nèi)源源治治理
(1)清淤疏浚
清淤疏浚是指對(duì)懸浮于淤泥表層的污染底泥進(jìn)行清除，以利于水生生物種群的恢復(fù)。但是需注意控制清淤的深度，保護(hù)下層底泥不被破壞，避免破壞水體原有生態(tài)系統(tǒng)。此外，疏浚底泥的數(shù)量大、成分復(fù)雜，若處理不善，可能會(huì)對(duì)周圍的環(huán)境造成二次污染川。目前已成功開(kāi)發(fā)高效脫水、制建材、制陶粒等底泥資源化利用技術(shù)，為實(shí)現(xiàn)疏浚底泥的妥善管理提供了新思路。
(2)底泥原位修復(fù)
污染底泥的原位修復(fù)技術(shù)，是指不通過(guò)疏浚，直接在原地進(jìn)行底泥治理的技術(shù)。水體中溶解氧和營(yíng)養(yǎng)鹽的缺乏導(dǎo)致許多土著微
生物對(duì)水體的自然凈化過(guò)程緩慢。底泥原位修復(fù)即是通過(guò)向水體投加底質(zhì)改良劑，在提高土著微生物活性和繁殖能力的同時(shí)，引人多種特效微生物及微生物生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，加加速微生物對(duì)污染物的分解。達(dá)到于原地快速分解底泥中的污染物、凈化水質(zhì)的目的。
3.活水循環(huán)與清水補(bǔ)給
活水循環(huán)與清水補(bǔ)給都是通過(guò)改善水體的水動(dòng)力條件來(lái)縮短水體交換周期，修復(fù)受損生態(tài)系統(tǒng)。目前最直接有效的方法是調(diào)水引流。太湖水環(huán)境治理實(shí)踐證明，科學(xué)合理的調(diào)水引流增強(qiáng)了太湖流域平原水網(wǎng)河湖水體的有序流動(dòng)，顯著提高了水環(huán)境容量明。但是，此方法的投資較大，持續(xù)性不強(qiáng)，對(duì)引水水體和引入水水體還可能產(chǎn)生負(fù)面影響，引起兩水體的生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生變化。實(shí)踐證明，想要有效治理水體黑臭，需要堅(jiān)持長(zhǎng)期的調(diào)水引流工作，同時(shí)結(jié)合污染源控制和徹底地清淤。
4.水質(zhì)凈化與生態(tài)修復(fù)
(1)絮凝沉淀
絮凝沉淀浄化水質(zhì)的方法包括向水體投加絮凝劑促進(jìn)懸浮物絮凝、投加鐵鹽促進(jìn)磷沉淀、加人脫氨箋。這類方法一般不受氣候條件影響，短期內(nèi)見(jiàn)效快。此方法實(shí)際上只實(shí)現(xiàn)了污染物的轉(zhuǎn)移，并沒(méi)有將污染物徹底去除?；瘜W(xué)藥劑成本較高對(duì)水體的生態(tài)環(huán)境和生物生長(zhǎng)都有一定的影響、容易產(chǎn)生次污染，因此一般只作為應(yīng)急或輔助措施。
(2)岸帶修復(fù)
傳統(tǒng)的三面光、不透水的硬質(zhì)護(hù)岸割裂了土壤與水體的滲透關(guān)系，破壞了生物多樣性，影響了河流的自凈能力。岸帶修復(fù)是指為防止岸帶受沖刷，在坡面上所做的各種鋪砌和栽植，將硬質(zhì)護(hù)岸改造成梯田式軟質(zhì)生態(tài)護(hù)岸，從而在保持邊坡穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，提高邊坡的生物多樣性，增加岸帶與水文的溝通聯(lián)系，形成水-土-生物之間良性循環(huán)，構(gòu)建一個(gè)平衡多樣的邊坡生態(tài)系統(tǒng)。
具體修復(fù)措施包括：以石塊或植被代替?zhèn)鹘y(tǒng)的漿砌石或鋼筋混凝土擋墻；改變河岸帶的曲度，以緩解河岸被過(guò)度沖刷的現(xiàn)象；豐富水生植物的種類和數(shù)量；減少硬化坡面和直立式護(hù)坡，減緩坡度大量種植喬木、草本和灌木植被等。采用生態(tài)護(hù)岸，能夠有效保持水土并對(duì)地面徑
流截污，在保證河道行洪功功能的同時(shí)，打造秀美岸帶景觀。
(3)生態(tài)凈化
生態(tài)凈化即是利用微生物一植物生態(tài)系統(tǒng)有效去除水體中的有機(jī)物、氮、磷等污染物。主要凈化機(jī)理包括以下幾方面：①植物直接吸收水體中的氮、磷作為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)；②植物根系對(duì)氮、磷和有機(jī)物的截留吸附作用；③植物與藻類生長(zhǎng)，部分植物還能分泌抑藻物質(zhì)，在一定程度上抑制了藻類的快速繁殖；④植物根系表面形成的生物膜可以作為生物原生動(dòng)物的良典、加大分子染物降；⑤植積分泌的生化酶有助于促進(jìn)有機(jī)污染物的降解和轉(zhuǎn)化。
常用的植物凈化技術(shù)有人工濕地、水生植物氧化塘、生態(tài)浮床、人工浮島等。水生植物的選擇應(yīng)該從植物生長(zhǎng)期、生存能力、當(dāng)?shù)丨h(huán)境、經(jīng)經(jīng)濟(jì)性和景觀性幾方面考慮。盡量選擇繁殖能力強(qiáng)、抗逆性強(qiáng)、根根系發(fā)達(dá)、易栽培管理和具有觀賞性的當(dāng)?shù)匚锓N，避免外來(lái)物種入侵而導(dǎo)致的生態(tài)問(wèn)題。對(duì)比了風(fēng)車草和美人蕉對(duì)水體修復(fù)的效果發(fā)現(xiàn)，風(fēng)車草根系分解有機(jī)物的能力和根系泌氧能力均優(yōu)于美人蕉。研究了金魚(yú)藻、銅錢(qián)草、貴竹對(duì)COD、BODs、氨氮、總磷的凈化效果，發(fā)現(xiàn)水生植物對(duì)黑臭河水中的污染物均有較好的處理能力，但并非投加的植物種類越多去除效果越好，因不同污染物而異。而且，廢水中總磷的去除速度相比氨氮要慢得多，同時(shí)吸收氨氮和總磷時(shí)的除磷效率要高于單一總磷底物時(shí)的除磷效率。人工濕地、生態(tài)浮島和水生植物修復(fù)技術(shù)不僅能有效減輕水體黑臭，而且具有良好的景觀功能，有效增加城市的綠化面積，同時(shí)提高水體內(nèi)部和周圍環(huán)境的生物多樣性。與調(diào)水引流、清淤疏浚等物理方法相比，成本低，易于管理和維護(hù)。此類技術(shù)對(duì)嚴(yán)重污染河道的改善效果不顯著，且易受水文和氣候等外部條件影響。
(4)人工增氧
人工增氧作為一種投資適中、見(jiàn)效快、無(wú)二次污染的生態(tài)修復(fù)技術(shù)對(duì)消除水體黑臭具有顯著的效果。英國(guó)的泰晤士河、德國(guó)的魯爾河和澳大利亞的天鵝河等在治理中都先后利用曝氣增氧作為快速改善河流水質(zhì)、改善環(huán)境的手段。但是該方法耗能較大，有噪音，在低水位或者通航的航道不適用。研究表明，不同的曝氣方式對(duì)水體黑臭的治理效果有顯著影響。采用對(duì)底泥曝氣的方式對(duì)改善黑臭底泥的理化性質(zhì)和黑臭現(xiàn)象的消除明顯優(yōu)于上覆水曝氣方式。而相比于持續(xù)曝氣，間數(shù)氣更存利于促進(jìn)底泥的分解，提高徴生物的降解速率且節(jié)約能耗。洪濤等對(duì)比分析了微米氣泡曝氣技術(shù)和普通曝氣技術(shù)對(duì)黑臭水體的處理效果，發(fā)現(xiàn)微米氣泡曝氣方式與普通曝氣方式相相比，對(duì)水樣中COD、氨氮和總磷的去除率分別高12％、10％和9％。張紹君等研究了氮曝氣對(duì)河流黑臭現(xiàn)象的治理效果，結(jié)果表明，河水的溶解氧質(zhì)量濃度最高可達(dá)到20mg／L，同時(shí)對(duì)色度和嗅閾值的去除效果顯著，對(duì)COD也有一定的去除效果，但對(duì)氨氮的去余效果不明顯。采用純氧曝氣工藝，氧利用效率可達(dá)到90％。
5.組合工藝
由于黑臭水體的形成是由多方面的原因共同造成的，同時(shí)各水體的外部環(huán)境、內(nèi)部污染水平不相同，因此，單一技術(shù)措施往往無(wú)法滿足黑臭水體的治理。例如：多數(shù)情況下，黑臭水體本身有益微生物量太少，僅僅依靠人工曝氣，污染物降解速率有淺限，因此，投加外源微生物是提高曝氣處理效果的較為廉價(jià)、有效的方法；水生植物有著其自身的承受極限，若水質(zhì)過(guò)度惡化超過(guò)極限，會(huì)威脅到水生植物的生存，因此，將生態(tài)浄化技術(shù)應(yīng)用于治理嚴(yán)重污染的水體時(shí)，需要結(jié)合其他輔助工藝。