城市黑臭水體治理“大考將近”
——訪中國市政工程華北設(shè)計研究總院孫永利
城市黑臭水體治理對提高城市環(huán)境質(zhì)量、提升城市居民生活品質(zhì)具有重要影響。隨著《水污染防治行動計劃》(以下簡稱“水十條”)和《城市黑臭水體整治工作指南》(以下簡稱《工作指南》)的頒布實施以及階段性工作目標(biāo)考核期(2017年底前直轄市、省會城市、計劃單列市建成區(qū)基本消除黑臭水體)的臨近，城市黑臭水體整治工作越來越緊迫并成為行業(yè)重點關(guān)注的問題。如何解決工程技術(shù)難題以及如何科學(xué)保持治理效果?本報記者日前采訪了中國市政工程華北設(shè)計研究總院有限公司城市環(huán)境研究院副院長孫永利。
中國市政工程華北設(shè)計研究總院孫永利
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了水體的自凈能力，或者說微生物過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水或純凈水，長期放在室外，經(jīng)過一段時間也會長青苔，也可能變黑變臭。而這種長期存留于城市內(nèi)的水體，最終出現(xiàn)黑臭問題是無法避免的。
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，在水體環(huán)境治理過程中，開始強調(diào)城市水體的生態(tài)基流問題。生態(tài)基流其實應(yīng)該是一個基于健康河道水系的概念，也就是說只有滿足一定的水質(zhì)條件之后，才好給出一個合理的生態(tài)基流推薦值。而受水體功能定位和復(fù)雜的外來污染等因素影響，我國的大部分城市水體很難達(dá)到健康水系的基本要求，在外來污染難以徹底阻斷、河床硬化問題難以徹底根除的情況下，只能說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項作為水體黑臭的感官表征指標(biāo)，這幾個指標(biāo)規(guī)定有什么技術(shù)內(nèi)涵?
孫永利：對河流湖泊進(jìn)行評價的時候，一般會選擇地表水環(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類要求，在經(jīng)歷較長的停留時間后，也可能導(dǎo)致出現(xiàn)黑臭問題。所以，《工作指南》中幾乎沒有使用地表水環(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，也不一定黑臭，如大量城鎮(zhèn)污水處理廠二級出水口設(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項指標(biāo)中，可能爭議比較大的是ORP，很多學(xué)者認(rèn)為溶解氧和ORP是兩個重復(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，因為這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緩流型城市水體時，適當(dāng)提高硝酸鹽濃度有時候反而可能有助于水體黑臭控制。
記者：經(jīng)過一段時間工程治理的黑臭水體，又開始出現(xiàn)了“反彈”，對此，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，首先是城市排水管網(wǎng)問題。包括管道錯接、混接、滲漏、塌陷等造成的水體污染問題，這些問題不是短時間內(nèi)可以徹底解決的。其次是城市面源污染問題，包括通過城市雨水管道系統(tǒng)排入水體的各種洗車行業(yè)廢水、餐飲行業(yè)廢水、城市道路清掃廢水等，大部分是管理問題，還沒有引起足夠的重視。最后是城市河道底泥問題。這些底泥都是長期累積的產(chǎn)物。很多城市政府面臨著“不清淤、河道治不好，清淤、底泥無處去”的問題。
所以說，只有科學(xué)認(rèn)識城市水體黑臭的成因，才能有效防止“反彈”。我國太湖、錢塘江等水域每年都會爆發(fā)藍(lán)藻事件，黃海海域還會出現(xiàn)嚴(yán)重的滸苔事件，片面地要求城市“大水體”長期清澈無比，理論上或許可行，但實際上是不科學(xué)的。
從國外健康城市河道的設(shè)計理念來說，“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：對于城市河道底泥的清除，需要注意哪些問題?
孫永利：近期真正需要通過工程措施解決的黑臭水體是那些位于城市居民房前屋后，長期受到城市點源、面源污染的小溝小叉、斷頭浜等小型水體以及部分長期作為主要排污渠道的城市大水體。因為這些才真正是“老百姓身邊的，看得見、摸得著的水體”。而厭氧底泥是這些黑臭水體長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必須優(yōu)先考慮的治理對象。對于那些污染問題不顯著、僅僅是某時段會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，這種方式對于江河湖泊底泥污染控制是有一定效果的，但對于長期受污染的城市水體而言，其實是阻斷了水體和底泥之間的物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)換，說的通俗一點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”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)和熱量不能及時地向外擴(kuò)散，當(dāng)惡臭氣體產(chǎn)生量超過覆蓋層的可容納量，或覆蓋層受到外力影響被破壞時，必然引發(fā)惡臭氣體大量溢出的問題。
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)，生物制劑對于黑臭水體的治理是有效果的，但同時需要清醒認(rèn)識其應(yīng)用條件和可能存在的環(huán)境風(fēng)險。
生物制劑水體治理技術(shù)的基本原理與污水處理是類似的，主要通過增加水體微生物的方式強化對水體有機(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)時的黑色演變成好氧狀態(tài)時的土黃色或灰褐色，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)過程的必然產(chǎn)物。另外，因生物制劑的投加和持續(xù)的強化曝氣，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、惡臭程度加劇問題。曝氣設(shè)備停止運行的幾小時內(nèi)，城市河道很可能再次厭氧黑臭。
記者：今年是工作考核期，很多治理工程都開始建設(shè)了。對于治理效果，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將加快，此時開展清淤工作可能要關(guān)注工程施工、運輸和臨時堆存階段的惡臭和蚊蠅控制問題，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)。對于流動水體，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性的保護(hù)措施;對于有條件的地區(qū)，通過管道或渠道等形式將污水處理廠出水回補城市河道水體，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，還需要考慮人體和生態(tài)安全性問題，雖然部分環(huán)保公司對外宣稱所提供生物制劑是經(jīng)過安全鑒定的，但誰又能保證在復(fù)雜的黑臭水體環(huán)境中，微生物不會發(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放的，微生物通過曝氣過程中產(chǎn)生的氣溶膠，會直接或間接對人體產(chǎn)生傷害。畢竟，城市生態(tài)安全，永遠(yuǎn)是第一位的
