城市黑臭水體治理“大考將近”
——訪中國(guó)市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院孫永利
城市黑臭水體治理對(duì)提高城市環(huán)境質(zhì)量、提升城市居民生活品質(zhì)具有重要影響。隨著《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》(以下簡(jiǎn)稱“水十條”)和《城市黑臭水體整治工作指南》(以下簡(jiǎn)稱《工作指南》)的頒布實(shí)施以及階段性工作目標(biāo)考核期(2017年底前直轄市、省會(huì)城市、計(jì)劃單列市建成區(qū)基本消除黑臭水體)的臨近，城市黑臭水體整治工作越來(lái)越緊迫并成為行業(yè)重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題。如何解決工程技術(shù)難題以及如何科學(xué)保持治理效果?本報(bào)記者日前采訪了中國(guó)市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院有限公司城市環(huán)境研究院副院長(zhǎng)孫永利。
中國(guó)市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院孫永利
記者：造成城市水體黑臭的根源是什么?為什么要強(qiáng)調(diào)水體的“生態(tài)基流”?
孫永利：造成城市水體黑臭的根源是排入城市水體的污染物量超過(guò)了水體的自凈能力，或者說(shuō)微生物過(guò)量地消耗了水體中的溶解氧，導(dǎo)致出現(xiàn)厭氧環(huán)境。但是我們可能還忽略了一個(gè)更重要的原因，那就是太多的城市政府為了“大水面”的形象工程，通過(guò)橡膠壩、攔水壩將水留在了城市內(nèi)，試想一下，即便是一盆干凈的自來(lái)水或純凈水，長(zhǎng)期放在室外，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間也會(huì)長(zhǎng)青苔，也可能變黑變臭。而這種長(zhǎng)期存留于城市內(nèi)的水體，最終出現(xiàn)黑臭問(wèn)題是無(wú)法避免的。
生態(tài)基流是水體黑臭控制和水質(zhì)維持的重要技術(shù)指標(biāo)。近年來(lái)，在水體環(huán)境治理過(guò)程中，開(kāi)始強(qiáng)調(diào)城市水體的生態(tài)基流問(wèn)題。生態(tài)基流其實(shí)應(yīng)該是一個(gè)基于健康河道水系的概念，也就是說(shuō)只有滿足一定的水質(zhì)條件之后，才好給出一個(gè)合理的生態(tài)基流推薦值。而受水體功能定位和復(fù)雜的外來(lái)污染等因素影響，我國(guó)的大部分城市水體很難達(dá)到健康水系的基本要求，在外來(lái)污染難以徹底阻斷、河床硬化問(wèn)題難以徹底根除的情況下，只能說(shuō)越快的流速越有利于城市水體的惡臭控制和水質(zhì)維持。有的學(xué)者提出0.4m/s甚至更高的生態(tài)基流，而有的學(xué)者則認(rèn)為0.1m/s甚至更低的流速也能確保水體水質(zhì)。
記者：《工作指南》中列出了透明度、溶解氧、ORP和氨氮4項(xiàng)作為水體黑臭的感官表征指標(biāo)，這幾個(gè)指標(biāo)規(guī)定有什么技術(shù)內(nèi)涵?
孫永利：對(duì)河流湖泊進(jìn)行評(píng)價(jià)的時(shí)候，一般會(huì)選擇地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，而《工作指南》中僅列出透明度、溶解氧、ORP(氧化還原電位)和氨氮四項(xiàng)作為水體黑臭的感官表征指標(biāo)，主要原因是城市水體治理與河流湖泊水質(zhì)治理還不太一樣。
城市水體多數(shù)呈水面窄、流速低、水深淺等基本特征，本身并不具備江河水系的水文學(xué)條件，其水質(zhì)即使達(dá)到地表水水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的IV或V類(lèi)要求，在經(jīng)歷較長(zhǎng)的停留時(shí)間后，也可能導(dǎo)致出現(xiàn)黑臭問(wèn)題。所以，《工作指南》中幾乎沒(méi)有使用地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中的相關(guān)指標(biāo)，而是直接選用了水體黑臭的感官表征指標(biāo)。只要具備必要的流速和水力學(xué)條件，即便不能達(dá)到水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)IV或V類(lèi)，也不一定黑臭，如大量城鎮(zhèn)污水處理廠二級(jí)出水口設(shè)置的生態(tài)渠、部分城市的污水處理廠出水人工河。另外，在《工作指南》4項(xiàng)指標(biāo)中，可能爭(zhēng)議比較大的是ORP，很多學(xué)者認(rèn)為溶解氧和ORP是兩個(gè)重復(fù)指標(biāo)，既然有了溶解氧就不應(yīng)該有ORP了。我認(rèn)為，城市水體的ORP水平反映了水體還原性環(huán)境。水體溶解氧低并不可怕，可怕的是水體呈現(xiàn)還原性環(huán)境，即較低的ORP值，因?yàn)檫@是形成還原性惡臭物質(zhì)的先決條件。
基于此，城市污水處理廠出水用于回補(bǔ)緩流型城市水體時(shí)，適當(dāng)提高硝酸鹽濃度有時(shí)候反而可能有助于水體黑臭控制。
記者：經(jīng)過(guò)一段時(shí)間工程治理的黑臭水體，又開(kāi)始出現(xiàn)了“反彈”，對(duì)此，有什么有效的防范措施嗎?
孫永利：在目前的城市水體功能定位和治理模式下，一次性徹底治理到位幾乎是不可能的。
“反彈”的原因大致有幾個(gè)，首先是城市排水管網(wǎng)問(wèn)題。包括管道錯(cuò)接、混接、滲漏、塌陷等造成的水體污染問(wèn)題，這些問(wèn)題不是短時(shí)間內(nèi)可以徹底解決的。其次是城市面源污染問(wèn)題，包括通過(guò)城市雨水管道系統(tǒng)排入水體的各種洗車(chē)行業(yè)廢水、餐飲行業(yè)廢水、城市道路清掃廢水等，大部分是管理問(wèn)題，還沒(méi)有引起足夠的重視。最后是城市河道底泥問(wèn)題。這些底泥都是長(zhǎng)期累積的產(chǎn)物。很多城市政府面臨著“不清淤、河道治不好，清淤、底泥無(wú)處去”的問(wèn)題。
所以說(shuō)，只有科學(xué)認(rèn)識(shí)城市水體黑臭的成因，才能有效防止“反彈”。我國(guó)太湖、錢(qián)塘江等水域每年都會(huì)爆發(fā)藍(lán)藻事件，黃海海域還會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的滸苔事件，片面地要求城市“大水體”長(zhǎng)期清澈無(wú)比，理論上或許可行，但實(shí)際上是不科學(xué)的。
從國(guó)外健康城市河道的設(shè)計(jì)理念來(lái)說(shuō)，“大水面”的河道一般都是天然形成的、上游是具有一定徑流量的河道。在旱季水資源相對(duì)緊張的地區(qū)，大多還是選用了復(fù)式斷面結(jié)構(gòu)，也就是上部為截面積較大的寬深渠道，用于雨季行洪排水;下部嵌套截面積較小的窄槽結(jié)構(gòu)，用于旱季正常排水的河道形式。這種河道形式可以在雨季保障行洪排澇安全，旱季確保有效的生態(tài)基流。
記者：對(duì)于城市河道底泥的清除，需要注意哪些問(wèn)題?
孫永利：近期真正需要通過(guò)工程措施解決的黑臭水體是那些位于城市居民房前屋后，長(zhǎng)期受到城市點(diǎn)源、面源污染的小溝小叉、斷頭浜等小型水體以及部分長(zhǎng)期作為主要排污渠道的城市大水體。因?yàn)檫@些才真正是“老百姓身邊的，看得見(jiàn)、摸得著的水體”。而厭氧底泥是這些黑臭水體長(zhǎng)期接納各種污染物后形成的必然產(chǎn)物，也是城市黑臭水體治理時(shí)必須優(yōu)先考慮的治理對(duì)象。對(duì)于那些污染問(wèn)題不顯著、僅僅是某時(shí)段會(huì)形成輕度黑臭的城市大水體，其底泥層已經(jīng)自成生態(tài)體系，清淤有時(shí)候反而破壞了其原有的生態(tài)系統(tǒng)，降低了水體自凈能力。當(dāng)然，這兩年也可以看到很多環(huán)保公司宣傳的采用化學(xué)藥劑進(jìn)行底泥覆蓋的方法，這種方式對(duì)于江河湖泊底泥污染控制是有一定效果的，但對(duì)于長(zhǎng)期受污染的城市水體而言，其實(shí)是阻斷了水體和底泥之間的物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)換，說(shuō)的通俗一點(diǎn)就是在厭氧底泥上加了一層覆蓋土和上覆水，形成了比“垃圾填埋場(chǎng)”更為封閉的環(huán)境條件，使底泥厭氧分解產(chǎn)生的惡臭物質(zhì)和熱量不能及時(shí)地向外擴(kuò)散，當(dāng)惡臭氣體產(chǎn)生量超過(guò)覆蓋層的可容納量，或覆蓋層受到外力影響被破壞時(shí)，必然引發(fā)惡臭氣體大量溢出的問(wèn)題。
記者：那么，生物制劑在什么情況下適用于城市黑臭水體治理?其效果如何?
孫永利：應(yīng)該客觀承認(rèn)，生物制劑對(duì)于黑臭水體的治理是有效果的，但同時(shí)需要清醒認(rèn)識(shí)其應(yīng)用條件和可能存在的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。
生物制劑水體治理技術(shù)的基本原理與污水處理是類(lèi)似的，主要通過(guò)增加水體微生物的方式強(qiáng)化對(duì)水體有機(jī)物的凈化效果。因此生物制劑投加技術(shù)必須持續(xù)向水體充氧曝氣，使水體處于好氧環(huán)境，污泥由厭氧狀態(tài)時(shí)的黑色演變成好氧狀態(tài)時(shí)的土黃色或灰褐色，這是生物制劑水體治理技術(shù)使水體變清的機(jī)理。但是，與污水處理廠必然產(chǎn)生污泥一樣，河道底泥是河道曝氣反應(yīng)過(guò)程的必然產(chǎn)物。另外，因生物制劑的投加和持續(xù)的強(qiáng)化曝氣，水體中的微生物含量成倍增加并向周邊水域擴(kuò)散，很容易導(dǎo)致非曝氣區(qū)域耗氧量增加、惡臭程度加劇問(wèn)題。曝氣設(shè)備停止運(yùn)行的幾小時(shí)內(nèi)，城市河道很可能再次厭氧黑臭。
記者：今年是工作考核期，很多治理工程都開(kāi)始建設(shè)了。對(duì)于治理效果，您有什么好的建議?
孫永利：提示業(yè)內(nèi)，城市水體水溫回升之后，底泥中微生物的活動(dòng)將加快，此時(shí)開(kāi)展清淤工作可能要關(guān)注工程施工、運(yùn)輸和臨時(shí)堆存階段的惡臭和蚊蠅控制問(wèn)題，排干清淤的河道可考慮在淤泥上適當(dāng)噴灑硝酸鈣等氧化性物質(zhì)。對(duì)于流動(dòng)水體，化學(xué)混凝沉淀、磁分離等高效的旁路治理措施也可以作為臨時(shí)性的保護(hù)措施;對(duì)于有條件的地區(qū)，通過(guò)管道或渠道等形式將污水處理廠出水回補(bǔ)城市河道水體，在一定程度上有助于城市水體的治理和水質(zhì)保持。
另外，在生物制劑應(yīng)用于城市水體治理時(shí)，還需要考慮人體和生態(tài)安全性問(wèn)題，雖然部分環(huán)保公司對(duì)外宣稱所提供生物制劑是經(jīng)過(guò)安全鑒定的，但誰(shuí)又能保證在復(fù)雜的黑臭水體環(huán)境中，微生物不會(huì)發(fā)生變異呢?與污水處理廠有必要的安全防護(hù)距離不同，畢竟我們的城市河道是向公眾開(kāi)放的，微生物通過(guò)曝氣過(guò)程中產(chǎn)生的氣溶膠，會(huì)直接或間接對(duì)人體產(chǎn)生傷害。畢竟，城市生態(tài)安全，永遠(yuǎn)是第一位的
