Analysis amp; Commentary
Pollution control of urban black-odor water bodies
FAN Kai-qing 1,2,*, JIA Jun 1, SUN Ping-li 1, LIANG Hui-min 1
1 Jiangsu Polytechnic College of Agriculture and Forestry, Jurong 212400, CHINA
2 College of Environment, Nanjing University of Technology, Nanjing 210009, CHINA
* E-mail address: lxsfkq@163.com
Abstract: On the basis of on-the-spot investigation, the causes of urban black-odor water bodies and the problems existing in the treatment are analyzed, and the control techniques and management countermeasures for black-odor water bodies were put forward. The countermeasures include: treating from both the roots and the symptoms and combining multiple technologies; comprehensively managing and improve the monitoring systems; coordinating functions and implementing long-term management; opening information and innovating supervision platform; coordinating advance and promoting the construction of sponge city; diversified financing to form the market-oriented model of water pollution control
Key words: black-odor water bodies; pollution control; control techniques
1 Introduction
Urban water body refers to water area located in the city that can be integrated into the context of urban development. It can effectively play an important role in flood control, drainage, recharge of groundwater, air purification and other important functions (Gao, 2016). But in recent years, due to the development of economy and the limited space of the city, the population is dense, the influence of human social activities is concentrated and water is utilized unreasonably, which leads to the existence of black-odor water bodies in many cities. The existence of black-odor river is the prominent water environment problem in the city which not only damages the urban living environment, but also seriously affects the image of the city. The treatment of black-odor river has become the focus of environmental governance, and is the inevitable requirement of urban sustainable development.
In April 2015, Water Pollution Prevention Action Plan ( or “water ten” for short. ) was officially launched, which expressly put forward that the black-odor water bodies will be controlled within 10% in prefecture level cities or above by 2020, and urban black-odor water bodies will be generally eliminated by 2030. Since then, the remediation of urban black-odor water bodies has officially begun.
For example, action plan for remediation of urban black-odor water bodies was announced in May 2016 in Jiangsu, it was planned to take 5 years or so to promote the renovation of the urban black-odor water bodies in the urban built-up areas above the provincial level. By 2017, the blackodor water bodies will be basically eliminated in the urban built-up areas in Nanjing, and there will be no large floating objects on the river (lake) surface in other provincial cities, no garbage on the river bank, no illegal sewage outlet, more than 40% black-odor water bodies will be renovated. By 2020, the black-odor water bodies will be basically eliminated in the urban built-up areas of all provinces and municipalities (Jiangsu Provincial Peoplersquo;s Government, 2016).
2 Causes of black-odor water bodies and current treatment
2.1 Causes of black-odor water bodies
At present, the main cause of the black-odor in water body is organic pollution which sources include exogenous pollution and endogenous pollution derived from the release of sediment. Exogenous pollution comes from direct discharge sewage, municipal sewage plant effluent water exceed the standard, industrial accident emissions, pollution of livestock and poultry waste water in urban and rural areas, pollution carried by precipitation, joint flow system in rainy season overflow, initial water of a rainwater conduit, water supplement of unconventional water, etc.
Once the urban water body receives excessive exogenous organic matter, the dissolved oxygen in water will drop rapidly. A large number of organic matter is decomposed by anaerobic bacteria to produce hydrogen sulfide, amines, ammonia and other volatile small molecular compounds which emit foul smell. Some of the pollutants in the water are accumulated over time and enter into the mud by sedimentation or particles adsorption. Under anaerobic conditions, methane, nitrogen and hydrogen sulfide produced in sediments are insoluble in water and carry sludge into the water phase in the process of rising, which causes the water to blacken (Gao, 2016; Xiong, 2015).
A water body that has lost its ecological function often has poor flowability and a large amount of nutrients in the water can cause excessive reproduction of algae. In addition, with the increase of water temperature, the speed of decomposition of organic matter and ammonia nitrogen by microbial and algal residues is accelerated and dissolved oxygen is rapidly consumed, which cause the seasonal black-odor phenomenon and extremely strong fishy smell.
2.2 Current treatment of urban black-odor water bodies
The number of black-odor water bodies in the south of our country is more than that in the north. The more rapid urban development is, the more serious black-odor water bodies are.
According to the national information platform for remediation of urban black-odor water bodies established by the Ministry of Housing and UrbanRural Development and the Ministry of Environmental Protection. Up to the end of June 2017, 2100 black-odor water bodies were found in 295 prefecture-level cities of the country and above. The quantitative distribution of the black-odor water bodies among Chinese provinces is shown in Figure1.
Figure 1 shows that nearly 60% of the blackodor water bodies are distributed in Guangdong, Anhui, Hunan, Shandong, Jiangsu, Hubei, Henan province et al. Among them, 243 black-odor water bodies were detected in Guangdong province,
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分析和评论
城市黑臭水体污染控制
范凯青1,2，*，贾军1，孙平利1，梁惠敏1
1江苏农林职业技术学院，句容212400
2南京工业大学环境学院，南京210009
*电子邮件地址:lxsfkq@163.com
摘要:在实地调查的基础上，分析了城市黑臭水体产生的原因及治理中存在的问题，提出了城市黑臭水体的治理技术和管理对策。对策包括:治本治标，综合多种技术;全面管理和完善监测体系;协调职能，实施长期管理;开放信息，创新监管平台;协调推进，推进海绵城市建设;多元化融资，形成水污染治理市场化模式
关键词:黑臭水体;污染控制;控制技术
1介绍
城市水体是指城市中能够融入城市发展脉络的水域。它可以有效地发挥防洪、排水、地下水补给、空气净化等重要功能(高, 2016)。但近年来，由于经济的发展和城市空间的有限，人口密集，人类社会活动集中的影响，水资源的不合理利用，导致许多城市黑臭水体的出现。黑臭河的出现是城市中突出的水环境问题，它不仅破坏了城市的居住环境，而且严重影响了城市的形象。治理黑臭河已成为环境治理的重点，是城市可持续发展的必然要求。
2015年4月，《水污染防治行动计划》(简称“十水”)正式启动，明确提出到2020年为止县级以上城市黑臭水体控制在10%以内，到2030年城市黑臭水体基本消除。自此，城市黑臭水体整治工作正式启动。
例如，2016年5月江苏省发布了《城市黑臭水体整治行动计划》，计划用5年左右时间推进省级以上城市建成区城市黑臭水体整治。到2017年,在南京城市人口密集的地区将基本消除黑臭水体,并且在其他省会城市河(湖)表面不会有大的浮动对象,河岸上没有垃圾,没有非法污水出口,超过40% 黑臭水体将翻新。到2020年，各省市城市建成区黑臭水体基本消除(江苏省人民政府，2016)。
2水体黑臭产生的原因及处理现状
2.1水体黑臭产生的原因
目前，水体黑臭的主要原因是有机污染，其来源包括外源污染和沉积物释放引起的内源污染。外源性污染来自直接排放污水、超标市政污水处理厂污水水,工业事故排放,城市和农村地区畜禽废水的污染,污染由降水、联合流系统在雨季溢出,最初的雨水管道的水,补充非常规水等。
城市水体一旦受到过量的外源性有机物，水体中的溶解氧会迅速下降。大量有机物被厌氧细菌分解产生硫化氢、胺、氨等挥发性小分子化合物，散发恶臭。水中的一些污染物随着时间的推移而积累，并通过沉淀或颗粒吸附进入泥浆中。厌氧条件下，沉积物中产生的甲烷、氮和硫化氢不溶于水，在上升过程中将污泥带入水相，导致水体变黑(高, 2016;熊,2015)。
失去生态功能的水体往往流动性差，水体中大量的营养物质会导致藻类的过度繁殖。此外，随着水温的升高，微生物和藻类残体对有机物和氨氮的分解速度加快，溶解氧消耗迅速，造成了季节性的黑臭现象和极强的鱼腥味。
2.2城市黑臭水体处理现状
我国南方的黑臭水体数量多于北方。城市发展越快，水体的黑臭问题就越严重。
根据国家住房和城乡建设部和环境保护部建立的城市黑臭水体整治信息平台。截至2017年6月底，全国295个地级市及以上城市共发现黑臭水体2100处。中国各省份黑臭水体的定量分布如图1所示。
图1显示，近60%的黑臭水体分布在广东、安徽、湖南、山东、江苏、湖北、河南等地。其中，广东省共有黑臭水体243个，全长699.004公里。安徽省境内217处，全长361.447公里;湖南境内170处，全长342.726公里;境内165处，长366.591公里;江苏境内152处，全长272.724公里;境内145处，长3498.934公里;河南境内128处，全长321.933公里。
根据住房城乡建设部和环境保护部联合发布的《关于2017年第二季度水体黑臭治理的通知》。各省市黑臭水体治理有序推进，截至2017年6月底，2100个地市级黑臭水体整治完成927个，占44.1%;在建黑臭水体843个，占40.1%;正在进行前期工作的黑臭水体252个，占12.0%。76个黑臭水体(占3.6%)正在制定整治计划，其中2个水体(占0.1)尚未制定整治计划。截至6月底，重点城市681个黑臭水体整治完成348个，占51.1%;在建黑臭水体330个，占48.5%;项目前期工作中有3个黑臭水体，占0.4%。杭州、成都、昆明、西宁4个城市已经完成了黑臭水体的整治工作。沈阳、大连、长春、哈尔滨、合肥、福州、南昌、郑州、海口、银川等10个城市的黑臭水体治理项目完成率低于40.0%(环保部，2017)。
环境保护部的通知显示:总体来看，我国水污染防治取得了积极进展，但并不平衡。由于黑臭水体的巨大“存量”，远不能满足“十水”的需求，污染治理迫在眉睫。
3城市黑臭水体治理存在的问题
城市黑臭水体的成因复杂，影响因素众多，因此其治理仍面临一定的困难。根据调查和相关报道，目前存在以下几个方面的问题。
3.1合流污水造成的污染
部分城市污水管网设施不完善，管网质量较差，城市部分老城区和部分村庄雨水和污水没有进行分区。当暴雨超过组合管道的设计能力时，过量的雨水和污水会溢出城市水体。刚开始下雨的时候，雨水很脏，其污染与污水相似，直接导致水质迅速恶化。
3.2忽视水体的流动和生态功能
俗话说，“流水不腐”。由于流动过程可以补充氧气，因此流动水体的自净化能力较强。
我国水资源开发利用强度不断加大，不合理的水资源调控和水电开发对城市水体的生态流量影响突出，导致水体流量差，河流自净能力差。此外，生态措施如生态保护的一些河岸，植物景观，加强净化等，使原来流动的水可以转化成静态的水。这些措施可以达到预期的效果，但不能保证稳定性，运行维护工作量大，运行成本高。
为了充分展示水体的影响治疗和留下一个好印象,一些控制项目已非硬化措施河道,河,河岸,所以没有泥沙,水中的水生动物和植物(徐等人, 2015)。水体基本失去了生态功能。
3.3治标不治本
由于非法建设、生活污水直接排放、淤塞等原因，河水常年发黑发臭，沿河环境脏乱不堪。然而，在处理一些黑臭河流时，只是暂时清理河流中的泥沙，做根本和有效的工作，如调水引雨和污水，污染切割，河岸绿化不同步。处理措施与水环境问题关系不大，忽视了其系统性。结果，数百万元的投资用于治理这条河，但不到半年它又变黑了。
3.4缺乏传统的城市内陆河水质监测
城市内陆河大多规模较小，大多不在常规水质监测范围内，但这些不受关注的河流和支流往往是城市水环境控制的重要环节，也是最有可能形成黑臭的水域。
3.5缺乏系统的长期管理人员
城市水体管理涉及环境保护、住房、城乡建设、水利等多个行政部门。由于每个部门的工作目标、要求和优先级不同，管理协调比较困难。由于经营责任、资金、人员等问题，很容易导致项目建成后无法继续运行，严重影响环境效益，导致黑臭反弹。治理黑臭水体必须坚持工程项目与管理体系同等重要，共同推动消除黑臭水体(高, 2016;赵等，2015)。
3.6巨额投资产生的财务问题
资金短缺已成为处理黑臭水体的瓶颈之一。根据江苏、浙江、珠江三角洲等地的调查，每条黑臭河的平均长度约为2-4公里，每公里治理资金约为2000 - 4500万元(徐等人，2015;燕,2014;田和范，2016)。投资是巨大的。目前，治理黑臭水体的资金大部分由地方政府承担，但地方政府支出有限。如何吸引大量资金投入黑臭水体整治，通过市场促进黑臭水体整治，是解决财政问题的重要措施之一。
4城市黑臭水体治理技术及管理对策
4.1治本与治标相结合，多种技术相结合
如果污染源得不到控制，水体的黑臭问题就无法从根本上得到解决。根据相关报道和现场调查，江苏许多工程实践探索出了一条从表面到根部治理重污染河水的道路。例如，南京麦高桥地区长沟南10英里，过去曾发现过污水横流、两岸非法建设等问题。当地有关部门率先开展了沿河违法建设1万多平方米的拆除工作，同时进行了河道整治和河岸绿化工程。从雨水和污水分流、污水截留和疏浚三个方面进行了河道整治。另外，泰州市黑臭水体的修复效果也非常显著，从江苏省的最后一个水体到江苏省的第一个水体。从泰州的治理经验来看，主要采取的措施有:开放水系、清理淤泥、截留污染源、改造管网、加固河岸、沿河植树造林、应用生物技术等。
根据污染程度和治理目标，黑臭水体的治理可分为应急管理、水质改善和长期维护三个阶段。在不同的阶段，由于治理目标的不同，技术实现的关键也不同(张, 2016)。通常的技术路线是外部减排、内部源头控制、水净化、补水、生态修复。外部减排和内部源头控制是基础和前提。水净化是一个阶段性的措施。补水和生态修复是长期保障措施(胡等，2015;叶等，2016)。
目前常用的外部减排技术措施包括污水截流和非点源控制。短时间内不能截留的污水可以就地处理。常用的内部污染源控制措施有疏浚、清除水生植物残基等。疏浚可用于泥沙污染严重的水体的初步治理。常用的净水措施有人工曝气、絮凝沉降、强化微生物降解等。可采用符合标准的清洁地表水或再生水进行补水。对于水流较慢的封闭水体，可以通过提高流速等工程措施来改善水质。
生态修复常用的措施有人工湿地系统、生态浮岛、水生植物池等。
黑臭水体的治理应遵循“适用性、综合性、经济性、长效性、安全性”的原则。管理技术的选择和管理措施的制定应根据水污染的程度、污染的原因、不同的处理阶段和治理目标。通过不同技术的组合和集成，可以实现对黑臭水体的控制，使水质得到长期的改善和保持。
4.2完善监控体系
目前，管理不够全面，水质监测体系不完善，也是城市黑臭水体治理的主要问题之一。加强黑臭水体监测系统的建设是达到黑臭水体修复的目标的必要方式,其中包括关注不在常规监测范围内的较小内陆河流的监测,提高监测和评价系统,提高水平的监测和预警。业内人士表示，可以加强技术支持，发挥企业技术创新的主体作用。这将为城市黑臭水体污染指标的实时、准确监测提供有力的技术支持。
4.3协调职能，实施长期管理
缺乏长期管理是导致城市水体黑臭反弹的主要原因之一。首先，为了保证水处理的长期效率，改造工程实施后应加强管理，定期检查监督。其次，城市水环境管理是一项涉及环境保护、住房、城乡建设、水利等多个部门的系统工程。对黑臭水体的治理应统筹规划，加强各部门之间的协调与配合，充分发挥综合效益。第三，强化“谁污染，谁治理”的理念，落实黑臭水体管理，建立完善的长效调控机制(高, 2016)。
4.4创新监管平台
住房和城乡建设部会同有关部门制定的《城市黑臭水体整治指导意见》，特别注重发挥老百姓的监督作用。
为有效接受社会监督，建立了国家治理黑臭水体监管平台，定期发布相关信息。通过监管平台的建设，人民群众参与到黑臭水体治理评价的全过程，监控治理效果。这将使人们满意,将形成一个良好的形势对政府,企业和社会相互推动,一个好的补救黑臭水机制,使全社会积极参与城市黑臭水补救,实现环境、经济和社会的协调发展(高,2016)。
4.5推进海绵城市建设
海绵城市是城市建设中的一个新概念，也就是说，城市像海绵一样，在适应环境变化和应对自然灾害方面具有良好的灵活性。国务院印发的《关于推进海绵城市建设的指导意见》强调，要以黑臭水体整治作为海绵城市建设的突破口。将黑臭水体整治纳入新型城镇化进程，与生态城市建设、海绵城市建设、地下综合管廊建设相结合，促进城市发展与建设的协同增效(赵等，2015)。
4.6多元化融资，形成水污染治理市场化模式
目前，资金短缺已成为治理黑臭水体的瓶颈之一。拓宽融资渠道，通过多元化融资满足资金需求是必要的。为了拓宽融资渠道的积极性和主动性,提高社会资本在水污染防治领域,现在的状态是采用政府与企业合作的PPP模式,也就是说,专业环保企业参与水污染防治项目。该模型对于解决贵阳南明河、北京凉水河等金融问题具有重要作用(张, 2016)。
5结论
城市黑臭水体的治理是一项复杂的系统工程。为了确保科学性、可操作性和长期效果的治疗措施,应制定科学系统的治疗方案,涉及拦截污染修复之前,综合应用各种技术来提高水体的生态条件和提高水体的自然净化功能,保持长期的管理,发挥市场机制的作用,合作解决方案通过海绵城市建设，发挥公众监督作用，确保水体的长期清澈。
致谢
本论文由江苏省2016年青蓝项目、江苏省省委“中国民主联盟:治理臭气黑河与改善城市滨水环境”研究项目、江苏省农林职业技术学院重点资助项目(批准号:2016kj005)资助。
参考文献
Gao HJ, 2016. Innovating supervision platform to force the treatment of urban black-odour water bodies. China Construction News, March 28(005).
Gao JK, 2016. Study on the treatment of black-odour water bodies in China. Science and Technology, 26(11):300.
Hu HY, Sun Y, Xi JY, et al., 2015. Treatment and water quality improvement technology of black-and-malodorous water body in urban area. Environmental Protection, 43(13):24-26.
Jiangsu Provincial Peoplersquo;s Government, 2016. Action plan for remedi
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