基于环境工程视角的黑臭水体治理与生态恢复

基于环境工程视角的黑臭水体治理与生态恢复

陈伟

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摘要：本文探讨了环境工程中黑臭水体的治理和生态恢复问题，分析了黑臭水体的成因，并评估了现有的治理技术和生态恢复策略。研究表明，黑臭水体的形成涉及外源污染、内源污染和水体自净能力下降等因素。文章详细介绍了物理、化学、生物治理技术，并强调了生态补水、水质净化、生态修复和生态系统重建的重要性。通过分析国内外案例，证实了这些技术和策略的有效性。同时，文章讨论了治理过程中的技术、管理和经济挑战，并提出了对策建议，为未来黑臭水体治理和生态恢复提供了理论和实践指导。

关键词：环境工程；黑臭水体；治理技术；生态恢复

引言：近年来，随着城市化进程的加速推进，水体污染问题日益严峻，其中黑臭水体作为城市水体污染的典型代表，已成为制约城市可持续发展的关键因素之一。黑臭水体不仅直接威胁着城市居民的饮水安全和生态环境健康，还严重降低了城市的生活品质和生态环境质量。因此，开展黑臭水体治理与生态恢复工作，对于改善城市环境质量、提升居民生活幸福感具有重要意义。

一、黑臭水体成因分析

1. 外源污染

工业废水含有有害物质，如重金属、有机物、酸碱物质等。若未经适当处理直接排放，会污染水质，导致水体变黑变臭。

城市生活污水排放量随着人口增加而上升，其中的有机物、氮磷等营养物质及微生物会消耗水中的氧气，引发水体缺氧和黑臭现象。

农业面源污染源于化肥、农药随雨水径流进入水体，以及土壤侵蚀和畜禽粪便。这些污染物破坏水体生态平衡，导致水体黑臭。

2. 内源污染

河底底泥释放污染物：河底底泥含有有机物和重金属等污染物。水体扰动时，这些污染物会释放到水中，增加污染。

水生植物腐烂影响水质：水生植物死亡后，其遗体会在水中腐烂，释放有机物和营养物质，恶化水质。

垃圾漂浮物污染：水体中的垃圾如塑料袋、瓶子等不仅影响美观，还会分解产生有害物质，污染水质。

3. 水体自净能力差

流动性差：水体流动性不足，污染物难以扩散稀释，加剧污染。

缺氧环境：水体缺氧阻碍有机物微生物分解，产生有害硫化物，导致水体变黑发臭。

水生态系统脆弱：生物种类和数量减少，降低水体自净能力，加剧污染。

二、黑臭水体治理技术探讨

1. 物理方法

环保疏浚：利用机械或水力清除河底污染物，控制挖掘深度和范围以防止二次破坏。

河道曝气：注入空气或氧气提高溶解氧，促进有机物分解，改善水质。曝气设备应根据河道情况设计。

控源截污：建设污水收集处理系统，减少污水排放。结合其他技术以最佳效果治理黑臭水体。

调水工程：调配水资源改善流动性，加速自净。需考虑水源、水量、水质以确保水质。

2. 化学方法

强化絮凝：添加絮凝剂使悬浮物和胶体聚集成大颗粒，便于沉淀去除。选择合适的絮凝剂和投加量。

活性炭吸附：利用活性炭吸附有机物和重金属。定期更换活性炭以保持效果。

药剂杀藻：添加杀藻剂抑制或杀灭藻类，减少其对水质的影响。谨慎使用以保护水生生态系统。

化学沉淀：添加化学试剂使溶解性污染物沉淀。根据污染物种类和性质选择化学试剂。

3. 生物方法

水生植物修复：种植水生植物以吸收、转化和降解水中的氮、磷等物质和有机物。选择适应性强、净化效果好的植物，并合理布置种植区域。

微生物降解：利用微生物代谢将有机物转化为无害物质。构建良好的微生物群落结构，提供适宜的生存条件，促进微生物降解作用。

生物膜技术：在载体上形成生物膜，利用微生物去除水体污染物。该技术处理效率高、占地面积小，但需定期清洗和维护生物膜。

人工湿地：模拟自然湿地系统，利用植物去除水体污染物。设计和建设需考虑水体具体情况，确保湿地系统稳定性和净化效果。

三、生态恢复策略与实践

1. 生态补水

改善水体流动性：建设水利设施和调整水系布局以恢复水体自然流动，减少静滞，提升自净能力。

利用再生水和雨水补给：使用处理过的再生水和收集的雨水补充水量，同时改善水质。确保再生水水质达标，防止二次污染。

2. 水质净化与生态修复

水质净化和生态修复是治理黑臭水体的关键，通过生物和物理方法清除污染物，恢复生态平衡。人工湿地和生态浮岛是净化水质的常用技术，利用水生植物和微生物去除氮、磷等物质和有机物，具有高效、低成本和易维护的特点。水生植物和微生物共同作用，植物吸收营养物质，提供微生物附着基质，促进微生物生长，加速有机物分解，有助于生态平衡恢复。底泥修复技术通过物理、化学或生物方法处理底泥污染物，降低其对水体的二次污染。

3. 生态系统重建

构建水生植物群落：选择适宜的水生植物，建立稳定的群落以改善水质、提供栖息地、增加生物多样性。

引入水生生物：在改善的水体中引入适应环境的鱼类和其他水生生物，以恢复食物链和生态平衡，防止新的污染。

建设生态廊道：建立连接生态区域的廊道，保护生物多样性，促进物种交流，扩大水生生态系统范围，增强其稳定性和恢复力。

四、黑臭水体治理案例分析

1. 案例选取与背景介绍

案例一：广东省佛山市顺德区均安镇三茄涌（沙头）黑臭水体治理

背景：三茄涌位于佛山市顺德区均安镇沙头社区，全长821米，其中黑臭段长约510米，涉及常住人口约2000人。水体发黑发臭主要源于生活污水直排河涌以及河涌底泥淤积。

目标：以改善水体水质、恢复水生态功能、加强河道自净能力、提升生态景观环境为目标。

案例二：安徽池州市黑臭水体治理

背景：池州市政府高度重视黑臭水体整治工作，成立了专项领导小组，并出台了相关行动方案。池州市黑臭水体主要集中于两种类型：一是由于城市开发带来的雨水径流污染、污水直排污染对城市末端水体造成的影响；二是由于水动力不足和缺少维护导致水体黑臭。

目标：通过系统治理和分期实施，改善城市水环境，解决黑臭水体问题。

2. 治理技术与实施过程

案例一：广东省佛山市顺德区均安镇三茄涌（沙头）

治理技术：采取“截污控源、清淤疏浚、生态修复”的治理措施。

实施过程：2019年6月，三茄涌截污管网建设完成，实现了对沿岸及周边生活污水的全面收集和输送至城镇污水处理厂，并扩建了均安镇生活污水处理厂2020年7月，完成了约500米长、50厘米深的清淤工作，清淤量约为1400立方米。2021年6月，沙头社区在改善人居环境的同时，完成了河涌美岸建设，增设了生态浮岛，并种植了风车草、美人蕉等水生植物，以修复水生态系统。

案例二：安徽池州市

治理技术：构建“源头海绵城市建设+末端黑臭水体整治+厂网升级改造结合”的综合性海绵城市顶层设计。

实施过程：将水体整治纳入海绵城市建设，制定并执行整治方案。老城区以末端水体整治为目标，海绵城市建设减轻源头截污控污压力。将多个相关项目整合为清溪河流域水环境综合整治PPP项目。

3. 治理效果与生态恢复情况

案例一：广东省佛山市顺德区均安镇三茄涌（沙头）

治理效果：治理后的水体呈浅绿色，消除了黑臭现象，水质得到明显改善。

生态恢复：河涌水生态得到修复，实现水生态平衡。通过增设生态浮岛和种植水生植物，提高了水体的自净能力和生物多样性。

案例二：安徽池州市

治理效果：城市水环境得到显著改善，黑臭水体问题得到有效解决。

生态恢复：通过海绵城市建设和黑臭水体整治，恢复了水体的自然生态功能，提高了水体的自净能力和生物多样性。同时，挖掘和加深了水文化的宣传与影响。

4. 经验总结与问题反思

经验总结：案例显示，综合考虑水体及环境，制定并执行整治方案至关重要。治理中，积极采纳村民或市民建议，优化方案，确保效果。建立管护机制，明确运维责任和费用，保障治理成果持久。

问题反思：降低黑臭水体治理成本、提高效率是关键。建立并确保有效运行的水体后续管理机制是挑战。提升生态修复效果、恢复水体自然生态功能需深入研究。

结束语

环境工程视角下，治理黑臭水体和生态恢复是城市环境治理和可持续发展的关键。黑臭水体通常由城市污水排放、水体污染和生态破坏引起。因此，治理需控制源头污染，采用多种技术手段，建立完善的水环境治理体系。未来，需加强黑臭水体治理和生态恢复工作。这包括深化环境工程技术的研发应用，提高治理效率；加强政策引导和社会参与，形成共同治理的良好氛围；并注重长效管理和维护，确保治理成果持续，为生态文明建设贡献力量。

参考文献

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