上海市黑臭水体整治思路、措施及典型案例分析

上海市是我国近年来城市经济发展迅速的典型代表,然而2015年上海市56.4%的河流断面为劣V类,部分水体黑臭现象严重。通过分析上海市水环境现状及城市建成区黑臭水体的分布特征,阐述了导致上海市城市水体黑臭的主要原因,并根据已采取的治理措施评估了上海市黑臭水体整治成效。在此基础上,以苏州河、春申港和夏长浦为典型案例,分析了上海市在黑臭水体整治方面的成功经验,以期为南方水系发达城市黑臭水体治理提供借鉴和参考。     

城市黑臭水体治理技术及措施分析

城市黑臭水体治理是一个长期的系统工程,应因地制宜,选择合适的综合治理技术及措施。在分析我国黑臭水体的成因及特征污染物的基础上,重点阐述了控源截污、内源控制、生态修复、补水活水等黑臭水体治理的主要技术及措施,分析了不同技术的原理、特点和局限性。以镇江市玉带河、贵阳市南明河为实例,分析了黑臭水体治理采取的技术及措施。此外,剖析了良好水质长效保持机制,以期为我国城市黑臭水体治理提供参考。     

全国地级及以上城市建成区黑臭水体的分布、存在问题及对策建议

从全国地级及以上城市、36个重点城市(直辖市、省会城市、计划单列市)和长江经济带地级及以上城市3个层面对我国城市建成区黑臭水体分布现状进行了统计分析。结果表明,截至2017年10月,全国地级及以上城市建成区黑臭水体共计2 100个,其中：66.2%为轻度黑臭;60%分布在广东、安徽、湖南、山东、江苏、湖北、河南和四川8省;36个重点城市的黑臭水体一半以上分布在广州、深圳、长春、上海和北京5市。通过全国30个省(自治区、直辖市)共计70个地级及以上城市的993个黑臭水体的现场督查结果可知,黑臭水体治理中存在的主要问题为控源截污不到位、垃圾收集转运处理处置措施不到位、内源污染未得到有效解决。针对治理中的主要问题从顶层设计、管网建设、底泥治理等方面提出了对策建议,为后期黑臭水体的治理提供指导。     

暗渠段对城市河流水环境的影响

河道暗渠化是影响城市建成区河流黑臭水体治理的重要因素,为探究河道暗渠化对城市河流水环境的影响,以深圳市龙华区观澜河流域主要支流暗渠为研究对象,通过现场勘查并结合暗渠段水质分析,探讨了暗渠段主要环境问题,并分析了暗渠对河流水质的影响。结果表明：暗渠段对城市河流水质的影响是显著的,主要污染物为氨氮和总磷;污染最为严重的塘水围氨氮的平均值为22.29 mg·L⁻¹,为重度黑臭水体氨氮标准(15 mg·L⁻¹)的1.49倍,而其氧化还原电位的平均值为−154 mV,远低于轻度黑臭水体标准(50 mV),其中最低值为−190 mV,接近于重度黑臭水体的标准值(−200 mV)。在明渠-暗渠-明渠分布的空间格局中,暗渠内淤泥的大量累积、垃圾的清理不及时、污水排口的封堵不彻底等是造成暗渠段水质恶化的主要原因。在工程解决措施上,应结合区域城市发展规划,遵循“定位、揭盖、加窗、联涵、疏泥”十字方针,通过顶层覆盖物拆除或开窗、挡墙拆除或加固、污水收集与处理、淤泥与垃圾的清除等工程措施实现暗渠段污染的消除。以上研究结果可为城市河流黑臭水体治理和河流暗渠环境综合整治提供参考。     

景观湖泊黑臭水体生态修复措施和效果——以武汉市金湖生态修复工程为例

为修复受到污染呈黑臭状态的金湖水体,建设金银湖国家湿地公园,在分析金湖水质、底质概况及黑臭水体成因的基础上,采取点源污染、面源污染、内源污染同步控制和边治理边修复的方法,在不进行大规模清淤、不扰动水体情况下建设湖滨缓冲带,对湖泊底质进行修复。结果表明：湖泊水质得到了明显改善,各项水质指标均低于《城市黑臭水体整治工作指南》中的轻度黑臭标准限值,修复后水质达到了地表水Ⅲ类标准;在中央环保督察组巡视反馈重点整治湖泊水质变化报告中被评为“好转”等级,实现了黑臭水体治理以及生态修复的目标。该治理修复案例可为城市内陆景观湖泊生态修复提供参考。     

沈阳市黑臭水体表层水DOM紫外光谱特征分析

为识别黑臭水体中DOM组成、结构及腐殖化水平,运用UV-vis(紫外-可见吸收光谱)与多元统计相结合的方式,对沈阳市5条黑臭水体的27个表层水样中DOM的UV-vis特征及9个紫外光谱指数进行研究。研究表明：27个表层水样中DOM的UV-vis吸收系数的变异系数在30%~80%之间,轻度黑臭水体相对于重度黑臭水体的紫外吸收峰在356、487、657 nm处分别发生了1、2、2 nm的蓝移;轻度黑臭水体紫外光谱指数SUVA254、S275~295、S350~400、A2/A1、A3/A1、A3/A2均高于重度黑臭水体,而E2/E3、E4/E6、E2/E4低于重度黑臭水体,轻度黑臭水体的腐殖化水平与腐殖化趋势高于重度黑臭水体。进一步分析得出：苯酚基(木质素和奎宁基团)决定了黑臭水体中DOM腐殖化进程,不同黑臭水体DOM的组分存在明显差异;轻度黑臭水体中DOM的腐殖化水平、芳香化程度、木质素与其他物质在腐殖化开始的比例、分子质量等均高于重度黑臭水体。多元统计与UV-vis技术对黑臭水体中DOM的组成及结构进行了定性,为黑臭水体的溯源和整治工作提供理论基础。     

北京市黑臭水体治理的动态遥感监测及影响因素分析

为及时、准确掌握黑臭水体治理进展,基于“北京二号”影像数据和同期的野外综合水体实测数据,采用深度学习算法对黑臭水体进行识别,并引入地理探测器对黑臭水体影响因素进行定量分析。结果表明：基于Faster R-CNN算法的黑臭水体遥感识别,总准确率达到90%左右,短时间内(5~33 h)即可完成北京市建成区黑臭水体的筛查工作;在空间维度上,黑臭水体主要分布在中心城区以外,并在通州区、朝阳区和大兴区较为集中;在时间维度上,专项治理期间(2015—2018年)内,黑臭水体的数量和长度总体趋势都是递减的,但偶尔也有反黑现象;2018年底,在全市建成区范围内,已全面消除黑臭现象;在一年内,第1季度水体环境最好,第2季度次之,第3季度最差,从第4季度开始好转;在北京市大兴区,土壤全氮量(贡献率为32.07%)和周边养殖场排污(贡献率为27.04%)是黑臭水体形成的主要影响因素,高程(贡献率为8%)、土壤类型(贡献率为7.6%)和土地利用类型(贡献率为6.1%)的贡献率较弱。由此可以看出,基于Faster R-CNN算法识别影像中的黑臭水体识别准确率高,可及时、准确地监测城市黑臭水体治理情况,使用地理探测器可定量分析并确定各影响因素的贡献率。本研究成果可为城市黑臭水体的动态监测和治理提供有力的技术支撑。     

观澜河流域(龙华区段)水质改善工程及其治理成效

分析了观澜河流域(龙华区段)内水体黑臭的原因,并梳理了具体的治理工程措施。根据2017年11月—2020年5月该流域水体的DO和氨氮指标变化进行了治理成效评估。结果表明：流域内水体水质指标年际变化较大;塘水围河2018年5月的DO平均值为1.62 mg·L⁻¹,低于国家轻度黑臭水体标准值(2.0 mg·L⁻¹);大水坑河2018年2月氨氮平均值为34.86 mg·L⁻¹,为重度黑臭水体氨氮标准的2.3倍;截至2020年5月,全流域河流水质的DO基本高于5 mg·L⁻¹、氨氮含量小于8 mg·L⁻¹,基本消除黑臭;然而,雨天溢流和面源污染等影响城市河流水质的痼疾尚未完全消除。     

黑臭水体沉积物中耗氧指标的垂向分布特征及其耗氧能力研究

恢复溶解氧是黑臭水体治理的核心目标,内源沉积物的治理是黑臭水体整治的重要内容。但是黑臭水体沉积物耗氧能力的研究相对较少。以成都市两段黑臭水体为研究对象,分析了其沉积物中烧失量(LOI)、酸性挥发硫(AVS)、亚铁、氨氮等典型耗氧指标的垂向分布特征,研究了沉积物的耗氧能力。结果表明:黑臭水体沉积物中氨氮基本随深度的增加而升高;亚铁与深度的关系不明显;AVS大体表现出随深度增加先升高后降低的趋势;LOI大体呈现随深度增加先降低后升高的趋势。沉积物30min和24h的单位干泥耗氧量均与亚铁、LOI呈极显著正相关,是影响沉积物耗氧能力的最主要影响因子。因此,针对黑臭水体的治理,首先应该控制LOI和亚铁。     

沈阳市黑臭水体溶解性有机物组分及其光学特征

以沈阳市5条黑臭水体作为研究对象,其中支流I和支流II为重度黑臭,支流III、IV和V为轻度黑臭。运用三维荧光光谱结合平行因子方法对黑臭水体中水溶性有机物(DOM)组分进行了表征,并通过与光谱数据相结合的方法,建立了DOM各组分最大荧光强度(Fmax)与归一化遥感反射率的一元线性回归方程。三维荧光分析结果显示,DOM分为2个类别3种不同组分,分别为类蛋白荧光组分C1(235 nm/360 nm)、类腐殖质荧光组分C2(220 nm/430 nm)和C3(255 nm/520 nm)。水体光谱分析结果表明：在250~800 nm处,有色可溶性有机物吸收系数(ag)、总悬浮物吸收系数(ap)曲线均随着波长的增大逐渐减小,空间变化特征明显;在特征波长440 nm处,轻度黑臭水体的有色可溶性有机物吸收系数总体上大于重度黑臭水体,重度黑臭水体总悬浮物吸收系数总体大于轻度黑臭水体。与正常水体相比,在可见光波段,沈阳市黑臭水体遥感反射率普遍较低,出现3个反射峰和1个反射谷。但支流I与其他黑臭水体不同,表面呈白灰色,导致其遥感反射率(Rrs)呈现与正常水体类似的明显的波峰和波谷,是一类特殊的黑臭水体。线性回归分析表明,由归一化遥感反射率比值R688/R555与DOM组分最大荧光强度所建立的线性模型估算精度最理想。R688/R555与轻度黑臭水体DOM组分Fmax的拟合程度好于重度黑臭水体。进一步研究表明,R688/R555与色氨酸类物质拟合程度较好,与腐殖质类物质没有明显的线性关系。     

上海城市水环境质量改善历程与面临的挑战

上海市排污总量大,污染负荷重.历史上,黄浦江曾经黑臭,苏州河则在20世纪70～90年代终年黑臭,地表水污染一度成为困扰上海环境的一个主要问题.20世纪80年代以来,上海加大了对城市受污染河流的治理力度,开展了一系列工作,其中苏州河修复是最具代表性的一项.苏州河治理耗资157亿元,历时20年.在实施了苏州河污水合流一期、苏州河环境综合整治一、二、三期项目后,苏州河黑臭现象消失,水质持续改善,滨河风貌明显改观,受到各方面高度评价.与此同时,上海城市水环境质量总体趋好,而要进一步稳定和持续改善全市水环境质量,深化整治势在必行,水环境工作者面临新的挑战.     

生态修复综合技术在杭州虾龙圩河的应用

杭州虾龙圩河由于多年污染,河道水质严重黑臭,自净能力遭到破坏。本研究通过综合利用底泥污染物削减、生物接触氧化水质净化、造流曝气及水生生态系统修复等技术对虾龙圩河进行治理。结果显示,此项综合技术对城市河流污水具有良好的污染物去除性能,COD、NH3-N和TP的去除率分别可达到73．3％、80．1％和81．7％。通过1年的运行与养护,虾龙圩河治理段的水质、生态环境等有了明显改善,没有发生过水华及黑臭现象,河道水体具备了较强的自净能力。     

高效净化黑臭水体微生物菌剂的研究

使用微生物菌剂是黑臭水体治理的常用手段,对于高效菌剂的研究具有重要意义.当前对于菌剂的研究主要集中于土著菌剂及工程菌剂两大类型.选取本实验室自主研发的土著菌剂A及市场购买的工程菌剂B为两类菌剂代表,通过实验比较两种菌剂对黑臭水体的净化效率,并通过高通量测序分析比较经两种菌剂分别净化后黑臭水体微生物群落结构的差异,从微生...     

城市黑臭水体治理思路初探——以山东省胶州市跃进河—如意湖流域为例

近年来,城市黑臭水体问题益发严峻,严重影响了公众对城市环境的感官认知。探讨了城市水体环境管理中存在的片面治理、水资源浪费、建设方式单一、工程管理不可持续的四大误区。同时,以山东省胶州市跃进河—如意湖流域为范例,提出了统筹时空分布、注重溯源解析、合理配置水资源、因地制宜选择治理技术、注重管理延续性等治理思路。     

城市黑臭水体遥感监测关键技术研究进展

城市黑臭水体泛滥是公众极为关切的城市环境问题,对其进行实时监测更是《水污染防治行动计划》的国家战略需求。遥感技术在生态环境监测领域表现出了不可替代的优势,可实现业务化大面积监测,而目前的研究主要集中在基于物理化学过程的黑臭水体监测技术方面,利用遥感技术监测黑臭水体的研究相对较少。在分析黑臭水体的实测光学性质和影像表观特征的基础上,重点归纳了黑臭水体遥感识别模型构建的研究进展,主要包括光学阈值法、基于典型遥感水质指标的识别法和色度法,并对未来黑臭水体遥感研究趋势进行了展望。     

本期推荐

<正>随着我国城市化、工业化进程的加快,城市污水排放量不断增加,许多城市河段受到不同程度的污染;与此同时,城市环境基础设施日渐不足及老城区改造困难,使得大量污染物未经处理直接排放到河道中;加之垃圾入河、底泥污染严重,从而造成城市水体出现季节性或终年黑臭现象。黑臭水体不仅破坏了河流生态系统,也严重影     

好氧-富氧曝气生物处理在黑臭河涌原位修复中的应用

近年来,反复强调治理黑臭河涌的必要性,为了修复广东南海某黑臭河涌,采用优势菌接种和多级好氧-富氧生物处理原位修复集成工艺系统修复黑臭水体。实验结果表明,通过向底泥和上覆水体里投加培养、驯化的优势菌种,辅以光合细菌、硝化细菌,上覆水体的水质显著好转,水体透明度由初始的5 cm 左右,上升至35 cm 左右,水体黑臭完全消除。在土著微生物的作用下,水体中的有机物得到很好的去除,上覆水体的COD、氨氮、BOD5和总磷的浓度显著下降,其去除率分别达到68.1%~78.7%、79.8%~80.1%、84.8%~85.2%和76.4%~83.6%,河涌的自净能力得到大大提高。     

福创溪-大排沟黑臭水体一河一策治理工程

福创溪-大排沟位于海口市桂林洋经济开发区,受周边农业面源污染、养殖废水、生活污水等影响,河道呈黑臭状态。福创溪下游河段属感潮河段,河水盐度较高,传统的水体修复技术受到限制。根据一河一策治理方案,开展内源清淤-截污纳管-污水处理-曝气增氧-红树林生态系统技术,对福创溪-大排沟黑臭水体进行了治理。现场8个月的检测数据显示,断面DO浓度均大于2 mg·L-1,ORP大于50 mV,NH3-N小于8 mg·L-1,河水透明度大于25 cm,实现了消除黑臭的目标。     

杭州肖家桥港黑臭河道生态修复技术应用研究

杭州肖家桥港是一条典型的黑臭河道,水体中溶解氧全年低于0.5mg/L。通过采用推流曝气、浮岛喷泉曝气、底泥钝化、水生植物恢复、入河污水原位截流处理、微生物床强化处理等措施对肖家桥港进行生态修复,有效降解了河水中有机物、氨氮、总磷等污染物,河道底栖生物逐步恢复。工程运行10个月后,肖家桥港达到了杭州市西湖区城区河道消除黑臭的指标要求。     

硫自养反硝化协同固定化微生物技术修复城市黑臭水体

固定化微生物技术可促进城市黑臭水体中氮磷污染物去除,但硫自养反硝化协同固定化微生物技术修复黑臭水体研究较少。通过向改性载镧膨润土基复合微生物菌剂(La-Bt基复合菌剂)中添加经S₂O₃^2-驯化培养的硫自养反硝化菌(NR-SOB),试图引入硫自养反硝化协同固定化微生物技术修复黑臭水体。在La-Bt基复合菌剂投加量为1.5 g/L时,向黑臭水体中分梯度投加不同浓度NR-SOB,研究NR-SOB协同La-Bt基复合菌剂去除黑臭水体污染物效果,并通过高通量测序分析底泥微生物群落结构变化。结果表明,当NR-SOB投加量为0.3 g/L时,对黑臭水体和底泥处理效果较好：上覆水氨氮、TN和TP去除率分别为87.42%、69.85%和71.11%;底泥酸可挥发性硫(AVS)去除率为34.76%,底泥TN和TP去除率分别为45.22%、45.04%;实验结束时底泥中厚壁菌门(Firmicutes)相对丰度从11.76%降至9.84%,硫杆菌属(Thiobacillus)相对丰度达2.82%,氮硫去除相关微生物菌属比例提升约0.95%。