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长江流域黑臭水体的成因与治理

发布于:2021-01-07 15:59:07 来自:施工技术/给排水工程施工 [复制转发]

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摘要

Abstract

为减少长江流域的黑臭水体,改善长江周边城市及整个长江流域的生态环境,对长江流域水环境现状及黑臭水体形成原因进行分析研究。通过控制源头、截断外源污染、清理底污,以人工干预的手段强化水体复氧,恢复水体自净能力,加强监管及宣传,治理长江流域黑臭水体。目前,长江流域内的氨氮、总磷指标已明显下降,溶解氧、透明度、氧化还原电位等指标已达到国家标准。


Part 01

长江流域水环境现状

长江有49条支流的面积>10 000km2,其中4条支流面积达100 000km2,长江干流全长6 211km,从江源到湖口分3段,流域面积约为1 810 000km2,长江流域水资源总量约10 000亿m3。

如图1所示,根据2017年的《中国生态环境状况公报》显示:长江流域510个水质监测断面中,第Ⅰ类水质断面仅占总体的2. 2%,第Ⅱ类水质断面占总体的44. 3%,第Ⅲ类水质断面占总体的38. 0%,第Ⅳ类水质断面占总体的10. 2%,第Ⅴ类水质断面占总体的3. 1%,劣Ⅴ类水质断面占总体的2. 2%。相比2016年的水质监测数据,第Ⅰ,Ⅱ类水质监测数据均降低,第Ⅲ,Ⅳ类水质断面的数据上升,第Ⅴ类和劣Ⅴ类水质断面的监测数据降低。相比2016年数据可知,黑臭水体的治理有一定成效,但对于优质水体保护并不到位,第Ⅰ,Ⅱ类水质不升反降。

1  2017年长江流域水质类别比例

在长江干流的水质监测数据中,第Ⅰ类水质断面占7%,第Ⅱ类水质断面占41%,第Ⅲ类水质断面占52%,长江干流并没有第Ⅳ,Ⅴ类和劣Ⅴ类。相比2019年长江干流水质断面数据,第Ⅰ类水质断面比例没有变化,第Ⅱ类水质断面比例降低,第Ⅲ类水质断面上升,第Ⅳ类水质断面降低,没有第Ⅴ类和劣Ⅴ类。

在长江支流的水质断面监测数据中,第Ⅰ类水质断面占2%,第Ⅱ类水质断面占45%,第Ⅲ类水质断面占36%,第Ⅳ类水质断面占11%,第Ⅴ类水质断面占4%,劣Ⅴ类水质断面占2%。与2019年相比,第Ⅰ,Ⅱ类水质均下降,第Ⅲ,Ⅳ类水质断面均上升,第Ⅴ类和劣Ⅴ类均下降。

由此可以看出,长江干流的水质较好,且治理效果有一定成效。长江支流的水质比干流有一定差距,水质总体效果比2016年有一定改善,但第Ⅰ,Ⅱ类均下降,所以长江支流的水质治理是长江流域水质治理的重点。



Part 02

黑臭水体形成的原因

形成黑臭水体的主要原因是水体内部缺乏氧气、水体底部污泥沉积、水体富营养化。

相关研究结果表明,水中的含氧量分3个阶段:①第1阶段  水中氧气含量>6mg/L时,水体含氧量较充足,分解外来有机物的速度快,水体具有自净能力;②第2阶段  水中氧气含量为3~5mg/L,处于这个阶段的水体基本已超过第Ⅴ类水质,能感觉到水体有一定的颜色和臭味,但水体内仍有部分生物;③第3阶段  水中氧气含量<2mg/L,水体已完全处于缺氧状态,外来有机物无法降解,水体丧失自净能力,变黑变臭。水体缺氧黑臭的主要原因有以下方面。

2.1 外源污染

氨氮和外来污染物会耗尽水中储存的氧气。水体接收的外源污染物过多,如粪便、污水、化工废水等,水中存储的氧气很快被污染物损耗光。当水体中氧气的含量降至一定水平,会产生厌氧菌,再次分解外来污染物,产生极易挥发且带有刺鼻性气味的气体,从而使整个水体散发臭味。这些气体在水体上升的过程中,会携带水体底部的淤泥进入水体,这是水体变黑的原因。

2.2 内源污染

内源污染即水体底部淤泥散发的污染,一些污染物经过长期积聚,全部沉积在水体底部的淤泥中,当水体含氧量不足时,厌氧菌发酵产生氮和甲烷,导致沉积物发生漂浮,这是水体黑臭主要原因之一。相关研究指出,在一些黑臭水体中,底部淤泥释放的污染物与外源有机物产生的污染物基本等量。此外,由于长江流域中有大量营养物质,特别是城市周边的水域,导致水体中各种藻类无限制繁殖,这些藻类在死后分解形成耗氧物质,引起季节性黑臭,并产生强烈的气味。

2.3 水体丧失流动性

水体流动性低甚至完全没有流动性,即死水,导致水的复氧能力减弱,水体极度缺氧,藻类植物疯狂繁殖,暴发水华现象,恶化水体水质。此外,水体不流动,产生的热量无法有效散发,水温升高,给水体微生物和藻类提供更好的生存环境,分解速度更快,氧气消耗的相对更快,加重水体黑臭。


Part 03

长江流域黑臭水体治理办法

3.1 控制源头,截断外源污染

我国在长江沿线分布11个省市,有近万家重化工企业,长江流域黑臭水体形成的主要原因为外源污染,控制源头是治理长江流域黑臭水体的主要方法。截断外源污染即控制产生污染的源头,直接阻止污染物进入附近水中,一方面,继续做好城市污水管网系统,包括改造城市雨污分流系统、修复受损管道。另一方面,继续做好水域周边污水排放口的拦截处理,可结合海绵城市控制径流中所带的污染物,防止污染源未经处理直接进入水中,大大减轻治理黑臭水体的难度。

3.2 清理底部污泥,减少内源污染

水体污染物通常聚集在底部污泥中,向水体不断释放污染物。所以,治理黑臭水体时,在控制好外源的基础上还须对底部污泥进行环保处理。清理底部污泥可分为原位处理和非原位处理。非原位处理指清挖黑臭水体底部污泥,转移到其他地方进行处理。对河道相对较窄、水体相对较浅的区域,可在干旱季节将河道划分为几段,分别排干河水,然后通过开挖方式清理水体底部的淤泥。对河床相对较宽、水位较深的区域,可通过超声等技术进行水下开挖,清理较深水体底部的淤泥。原位处理方式指在受到污染的黑臭水体中,直接通过生物、化学、物理方法降解污染物或降低污染物含量,进一步减少散发到水体的污染。

3.3 强化复氧,恢复水体自净能力

改良水体生态系统,恢复水体内部生态环境,加强水体流动性,然后增加水体含氧量。种植沉水、挺水、漂浮及浮叶植物等,或投放经过试验培养筛选的微生物菌种,给受污染水体模拟天然环境,加强去除氮磷的能力,提高受污染水体的自净能力。由于水体流动性差,经常处于缺氧或厌氧情况下,应增加人工输氧,提高水中氧气的浓度,避免有机物分解过程中产生具有刺激性气味的物质。

3.4 加强监管,严惩违法排污

除上述黑臭水体治理方法外,国家监管必不可少,严厉打击破坏水环境的违法行为,特别是私自排污的大型工厂或企业。加强对散排、乱排的监管,禁止周边商贩和居民把垃圾、污水等排入水中,对损害生态的责任者严格落实处罚制度。

3.5 宣传教育,加强环保意识

多开展水体环保类的讲座、活动,加大力度推进全民水环境保护宣传教育,深入推广水环保知识,引导国民树立水生态文明理念,动员全社会力量关心、支持和参与水环境保护,努力提高全民水环境保护意识。


Part 04

长江支流黑臭水体治理实例

花溪河发源于重庆巴南区,流入长江,是长江的一级支流,全长约63. 62km,流域面积195. 9km2。2015年7月,启动花溪河黑臭水体综合整治。

1)截污控污  维修、新建泵站及管网,全面排查花溪河周边污染源,排查出39家违规洗车场,取缔4户沿岸养殖户,查封5家废水违规排放企业,集中力量整治沿岸5 333 333m2土坡菜地,控制农业面源污染,实施绿化工程。

2)清漂行动  按照“日捞日清、随查随清”的原则常态化开展河面清漂行动,截至目前,清理160余t河岸暴露垃圾,230余t河流漂浮物。

3)底部淤泥行动  清运青年国际、土桥、马桑溪大桥处河段淤泥约600m3,清理江南水乡排污口污痕约2 000m2。

4)宣传教育  开展4场文艺汇演,发放5 000余个宣传袋,宣传黑臭水体成因、危害及目前整治成效。

5)改善水体  2019年4月,已取得花溪河综合整治项目可研批复,待PPP实施方案获批后,招标确定PPP社会资本单位,之后启动施工,综合整治花溪河水体,恢复水体自净能力。

2018年开始,委托第三方独立监测机构对花溪河开展连续水质监测,2019年花溪河水质氨氮、总磷指标较2017年同期分别下降38. 2%,12. 8%,溶解氧、氨氮、透明度、氧化还原电位等指标表明已基本消除黑臭。


Part 05

结语

随着社会对环保的重视,许多地区黑臭水体的治理工作已有成效,但治理方法和治理后水体维护,还需不断摸索。

(参考文献略)

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    黑臭水体形成的原因

    形成黑臭水体的主要原因是水体内部缺乏氧气、水体底部污泥沉积、水体富营养化。

    相关研究结果表明,水中的含氧量分3个阶段:①第1阶段  水中氧气含量>6mg/L时,水体含氧量较充足,分解外来有机物的速度快,水体具有自净能力;②第2阶段  水中氧气含量为3~5mg/L,处于这个阶段的水体基本已超过第Ⅴ类水质,能感觉到水体有一定的颜色和臭味,但水体内仍有部分生物;③第3阶段  水中氧气含量<2mg/L,水体已完全处于缺氧状态,外来有机物无法降解,水体丧失自净能力,变黑变臭。水体缺氧黑臭的主要原因有以下方面。

    2.1 外源污染

    氨氮和外来污染物会耗尽水中储存的氧气。水体接收的外源污染物过多,如粪便、污水、化工废水等,水中存储的氧气很快被污染物损耗光。当水体中氧气的含量降至一定水平,会产生厌氧菌,再次分解外来污染物,产生极易挥发且带有刺鼻性气味的气体,从而使整个水体散发臭味。这些气体在水体上升的过程中,会携带水体底部的淤泥进入水体,这是水体变黑的原因。

    2.2 内源污染

    内源污染即水体底部淤泥散发的污染,一些污染物经过长期积聚,全部沉积在水体底部的淤泥中,当水体含氧量不足时,厌氧菌发酵产生氮和甲烷,导致沉积物发生漂浮,这是水体黑臭主要原因之一。相关研究指出,在一些黑臭水体中,底部淤泥释放的污染物与外源有机物产生的污染物基本等量。此外,由于长江流域中有大量营养物质,特别是城市周边的水域,导致水体中各种藻类无限制繁殖,这些藻类在死后分解形成耗氧物质,引起季节性黑臭,并产生强烈的气味。

    2.3 水体丧失流动性

    水体流动性低甚至完全没有流动性,即死水,导致水的复氧能力减弱,水体极度缺氧,藻类植物疯狂繁殖,暴发水华现象,恶化水体水质。此外,水体不流动,产生的热量无法有效散发,水温升高,给水体微生物和藻类提供更好的生存环境,分解速度更快,氧气消耗的相对更快,加重水体黑臭。

    2021-05-24 09:21:24

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