1、城市黑臭水体治理技术简介中科嘉和瑞迪（北京）环境科技发展有限公司二一六年三月目 录第一章 城市黑臭河道整治综述11.1 城市黑臭水体现象11.2 城市黑臭水体成因11.2.1 生活污水11.2.2 工业废水21.2.3 畜禽粪便21.2.4 农田化肥污染21.2.5 地表径流21.2.6 底泥污染31.2.7 水体热污染31.2.8 其他因素31.3 城市黑臭水体的危害41.3.1 影响居民生活，危害身体健康41.3.2 破坏河流生态系统41.3.3 损害城市景观41.4 城市黑臭水体治理紧迫性51.5 城市黑臭水体治理工作及目标51.5.1 治理工作51.5.2 治理目标6第二章 城市黑臭水
2、体定义、识别与分级72.1 城市黑臭水体定义72.2 城市黑臭水体识别72.3 城市黑臭水体分级与判定72.3.1 分级标准与测定方法82.3.2 布点与测定频率82.3.3 黑臭水体级别判定9第三章 城市黑臭水体整治现状103.1 城市黑臭水体现状103.2 城市黑臭水体整治难度103.3 城市黑臭水体整治技术现状113.3.1 过滤、分离及其强化技术113.3.2 生物及其强化技术133.3.3 物理、化学及生化联用技术153.3.4 电化学、磁处理技术163.3.5 河流水质净化与生态修复技术集成18第四章 城市黑臭水体整治模式194.1 城市黑臭水体治理难度194.2 城市黑臭水体整治
3、新思路194.2.1 整治难点194.2.2 应急处理措施常态化204.2.3 治理新思路214.3 治理新模式21第五章 城市黑臭水体整治技术体系225.1 技术路线225.2点源污染控制235.2.1 补水水质净化235.2.2 入河污水治理245.3 面源污染控制285.3.1 初期雨水控制与净化技术295.3.2 地表固体废弃物收集技术315.3.3 土壤与绿化肥分流失控制技术325.3.4 生态护岸技术365.3.5 畜禽养殖面源控制385.4 内源污染控制395.4.1 底泥解析395.4.2 底泥处理405.5 水生态修复415.5.1 原位水质净化415.5.2 岸带修复425
4、.5.3 生态河道修复44第六章 城市黑臭水体技术简介466.1 技术综述466.2 编制依据466.3 编制原则476.4技术选择原则476.5 应急治污技术486.5.1 磁加载技术原理486.5.2 磁加载技术优势486.5.3 磁加载工艺流程496.5.4 磁加载技术工艺设计计算506.5.5 磁加载工艺运行管理526.6 补水水质净化技术556.6.1磁加载技术+多级生物滤池技术556.6.2 组合技术三：MBBR技术+磁分离技术646.7 原位水质净化技术746.7.1 水体循环净化技术746.7.2 水面曝气技术766.8 生态河道修复技术786.8.1 生态净水草技术786.8
5、.2 河道型湿地构建技术80第七章 技术对比917.1技术对比意义917.2点源技术对比917.3面源技术对比927.4内源技术对比927.5生态修复技术对比93第八章 城市黑臭水体治理综合效益958.1环境效益958.2经济效益958.3 社会效益95111第一章 城市黑臭河道整治综述1.1 城市黑臭水体现象江河、湖泊、水库等水体作为城市居民生活的命脉，不仅有水土保持、贮水调洪、生态涵养、水源补给等功能，还能调节温湿度、改善城市小气候和周围生活环境，对城市的景观生态和经济发展起着非常重要的作用。然而，随着我国社会经济的快速发展，尤其是城镇工业和人口的迅速发展，污废水和污染物排放量有了显著的增
6、长，而城市河流一直被人们视为城市废水和生活污水的主要排污通道和场所，过度的污染直接引起了水体的富营养化，甚至导致水体发黑发臭，形成黑臭水，完全丧失使用功能、影响景观以及人类生活和健康。目前，我国城市建成区内小河、小沟、小汊尚无完善的监测和评价体系。虽然水十条提出了黑臭水体整治目标，但是各地具体的黑臭水体状况还需要开展排查工作，而且南北方等地区差异大。据不完全统计，浙江垃圾河、黑臭河共计1.2万公里，约占总长度的10%；江苏省城市黑臭水体约占河道总数的20%；河南18个城市有34条黑臭河流，占河流总数的56.7%；广州市黑臭水体约135个，占河涌总数的58.7%。水体黑臭现象已非常普遍，水体污染
7、形势也相当严峻。1.2 城市黑臭水体成因目前，有关黑臭水体的研究大多集中在黑臭指数及黑臭治理方面，而要解决城市水体黑臭问题，首先要阐明水体黑臭形成条件。1.2.1 生活污水随着城市居民生活水平的提高，城市生活污水的排放量呈急剧上升趋势，由于生活污水没有完全接污纳管及肆意排放等原因，一部分生活污水流入附近河道。生活污水中耗氧性有机物和氮磷进入水体后，无论其是否有充分的溶解氧，在适合的水温下都将受到好氧放线菌或厌氧微生物的降解，排放出不同种类发臭物质，加剧了城市水体黑臭程度。1.2.2 工业废水未经处理的工业废水或处理后不达标的废水直接排入城市河道等水体后，废水中自有的恶臭物质及有机污染物质同样受
8、到好氧放线菌或厌氧微生物的降解，排放出不同种类发臭物质，长期以往导致了河流有机污染严重、普遍水体黑臭现象的原因。1.2.3 畜禽粪便近年来，我县畜牧业发展迅猛，规模化养殖户和养殖专业合作社逐年增多，随之而来的是畜禽污染问题。几乎所有畜禽养殖厂在建厂时均为建设畜禽粪便处理设施，致使畜禽污水未经处理任意流失，污染附近河道。1.2.4 农田化肥污染在农业生产活动中，农药、化肥的大量施用，致使氮素、磷素、农药重金属或无机物质，从非特定的地域，在降水和径流冲刷作用下，通过农田地表径流、农田排水和地下渗漏，使大量污染物进入附近河道等水体，在一定程度上加速了地表水体富营养化进程。1.2.5 地表径流随着城市
9、化进程的加快，在城市、城郊等地区，屋面、街道、停车场等不透水表面面积的增加，这些表面富集这很多不同种类的污染物质。在降水过程中，这些表面促进了地表径流的形成，携带着多种污染物质，最终进入河道等受纳水体。1.2.6 底泥污染当水体被污染后，部分污染物日积月累，通过沉降作用或随颗粒物吸附作用进入到水体底泥中。底泥被看做是污染物质的最终储存场所，在不断的积累富集下，底泥中的污染物质浓度往往比上覆水中污染物质高出几个数量级。底泥污染在很长时间内对河道水质产生影响，底泥中的污染物质与上覆水保持着一种吸附和释放的动态平衡，一旦上覆水环境发生变化，底泥中污染物质就会通过降解、吸附、溶解、微生物分解等作用，重
10、新释放到水中，产生“二次污染”。同时在酸性、还原条件下，厌氧发酵产生的甲烷及氮气导致底泥上浮也是水体黑臭的重要原因之一。1.2.7 水体热污染城市河流热污染指河流两岸工厂向水体排放的高温废水，如电站的冷却水，它不仅能威胁到河流中水生生物的繁殖和生存，同时它使局部甚至整个河流的水温上升。而水温是促进水体发臭的一个重要因素。当水体温度低于8度和高于35时，河流一般不产生黑臭，因为在这个温度段内放线菌分解有机污染物，产生乔司脒的活动受到抑制。而在25时放线菌的繁殖达到最高，河流的黑臭也达到最大。因此当河流受到有机物污染且水温适宜的情况下，微生物强烈的活动会使水体中的有机物质大量分解，生成各种发臭物质
11、，从而引起河流出现不同程度的黑臭。1.2.8 其他因素重金属污染：重金属污染也是城市河流污染类型的之一，它对河流黑臭的影响主要在于水体中铁锰的含量，其中悬浮物质中的铁锰是重要的致黑因子之一。航运：城市河流的主要功能就是航运。船舶污染是一种综合性的污染，但总体来说主要和运输货物的性质、船上生活污水、垃圾、粪便以及废油的排放有关。而航运对河流产生黑臭另一种影响是它会导致河流沉积物发生再悬浮。除此以外，还有垃圾的随意堆放、支流泄水或上游的污水等对河流的黑臭均具有不同程度的影响。1.3 城市黑臭水体的危害1.3.1 影响居民生活，危害身体健康（1）饮用水源告急：据环境监测资料显示，目前城市河流有机污染
12、相当严重，水质主要以一V类水为主，大部分城市河流呈现黑臭现状，已经不能作为很好的饮用水源。（2）居住环境恶化，身体健康受损：因黑臭河道影响，居住环境恶化，居民整天紧闭窗户，出门时掩鼻憋气，妨碍正常的呼吸。河流“黑臭”不仅给人的感官以刺激，使人感到不愉快和厌恶，其水体散发出的气体成分如硫化氢、氨等也可直接危害人体的健康，河道臭气使人心烦气躁、头晕脑胀、头痛、工作效率低下；使人厌食恶心、呕吐，导致消化功能减退；严重时，损害中枢神经、大脑皮层的兴奋和调节功能。除此以外，严重的黑臭还会影响人的内分泌系统、神经系统及其精神状态。1.3.2 破坏河流生态系统城市河流“黑臭”现象是一种生物化学现象，水体中有
13、机物质的厌氧分解，有机质在分解过程中将消耗水中溶解的大量氧气致使水域呈缺氧状态，影响水体中鱼类及其他水生生物的正常发育和生长，严重的还会引起鱼类等水生生物以及需要氧气的微生物缺氧而大量死亡。致使水生生物和水鸟等绝迹，破坏河流生态系统。1.3.3 损害城市景观河水的黑臭是城市空气与城市的整体效果大大降低，并且对周围的旅游造成很严重的影响。限制了城市自身的发展，破坏了城市的美好形象。1.4 城市黑臭水体治理紧迫性综上所述，城市黑臭水体的诸多危害，不仅给群众带来了极差的感官体验，也是直接影响群众生产生活的突出水环境问题，日益受到人们的关注，近几年“让市长下河游泳”的呼声反映了百姓对解决和治理城市黑臭
14、水体的强烈愿望。 随着国务院“水十条”的发布，“到 2020 年，地级及以上城市建成区黑臭水体均控制在 10%以内，到 2030 年，城市建成区黑臭水体总体得到消除”的控制性目标。城市黑臭水体整治已经成为地方各级人民政府改善城市人居环境工作的重要内容，城市黑臭水体整治任务刻不容缓。1.5 城市黑臭水体治理工作及目标1.5.1 治理工作水十条提出，加大黑臭水体治理力度，定期向社会公布治理情况。针对城市黑臭水体，重点做好以下4项工作。第一，做好基础调查工作。各地要做好排查，摸清每个地级城市建成区黑臭水体的现状。对照水十条中“地级及以上城市建成区黑臭水体均控制在10%以内”的要求找差距，合理安排年度
15、计划，夯实水十条实施的基础。第二，采取合理恰当的工程措施。坚持水质目标导向，遵循截污优先、治理为本、开源增流、生态恢复、系统治理等基本原则。坚持问题导向，解决建成区污水直排等瓶颈问题，制定实施“一河一策”。因地制宜采取针对性措施，如：采用人工湿地、净化塘等对污水处理厂出水进行深度处理并回补河流；改造渠化河道，把混凝土人工护岸改造成适合动植物生长的模拟自然状态的护堤，修复水体生态系统；节约用水，充分利用城市供配水系统保障生态流量等。第三，推进长效管理机制。坚持工程建设与长效管理两手抓。明确城市发展的环境约束机制，划定城市蓝线，在城市规划区范围内保留一定比例的水域面积；划定城市生态红线，严格水域岸
16、线用途管制，留足河道、湖泊的管理和保护范围。强化跨部门的组织协同管理，让多部门拧成一股绳，发挥最大的水环境治理效益。坚持建管并重，发挥市场化机制的作用，建立监测、清淤、保洁等工作的长效机制，明确城市水体运行维护的责任主体。拓宽资金筹措渠道，通过财政投入、河道资源开发收入、银行贷款等多元化融资渠道解决水体综合整治的资金问题。第四，实施信息公开与公众参与制度。问需于民、问计于民、问绩于民。各地要定期向社会公布城市黑臭水体清单，向老百姓公布治理对象、治理进程、治理效果，建立以老百姓感官为重点的考核评判体系，建立责任追究机制，强力推进城市黑臭水体治理工作。1.5.2 治理目标2015 年底前：地级及以
17、上城市建成区应完成水体排查，公布黑臭水体名称、责任人及达标期限。2017 年底前：地级及以上城市建成区应实现河面无大面积漂浮物，河岸无垃圾，无违法排污口；直辖市、省会城市、计划单列市建成区基本消除黑臭水体。2020 年底前：地级及以上城市建成区黑臭水体均控制在10%以内。2030年：城市建成区黑臭水体总体得到消除。第二章 城市黑臭水体定义、识别与分级2.1 城市黑臭水体定义城市黑臭水体是指城市建成区内，呈现令人不悦的颜色和（或）散发令人不适气味的水体的统称。2.2 城市黑臭水体识别根据以往掌握的水体污染和投诉情况，城市政府主管部门（或其委托的专门机构）应对所有城市水体的黑臭情况进行预评估，将结
18、果列于表 1中并予以公示。表1 城市水体黑臭状况预评估结果水体编号水体名称或具体位置黑臭状况无黑臭局部黑臭全部黑臭对于可能存在争议、预评估结果为无黑臭的城市水体，主管部门可委托专业机构对城市水体周边社区居民、商户或随机人群开展调查问卷，进一步判别水体黑臭状况。原则上每个水体的调查问卷有效数量不少于 100 份，如认为有“黑”或“臭”问题的人数占被调查人数的 60%以上，则应认定该水体为“黑臭水体”。有条件的地区可通过手机二维码形式完成公众调查。根据城市黑臭水体识别结果，提出城市黑臭水体的初步名单。2.3 城市黑臭水体分级与判定根据黑臭程度的不同，可将黑臭水体细分为“轻度黑臭”和“重度黑臭”两级
19、。水质检测与分级结果可为黑臭水体整治计划制定和整治效果评估提供重要参考。2.3.1 分级标准与测定方法城市黑臭水体分级的评价指标包括透明度、溶解氧（DO）、氧化还原电位（ORP）和氨氮（NH3-N），分级标准见表 2，相关指标测定方法见表 3。表2 城市黑臭水体污染程度分级标准特征指标 （单位）轻度黑臭 重度黑臭 透明度（cm） 2510* 10* 溶解氧（mg/l） 0.22 0.2 氧化还原电位（mv） -20050 -200 氨氮（mg/l） 0.815 15 注：* 水深不足 25 cm时，该指标按水深的 40%取值表3 水质指标测定方法序号项目 测定方法备注1透明度黑白盘法或铅字法现
20、场原位测定2溶解氧 电化学法现场原位测定3氧化还原电位 电极法现场原位测定4氨氮 纳氏试剂光度法或水杨酸-次氯酸盐光度法水样应经过0.45mm滤膜过滤注：相关指标分析方法参见水和废水监测分析方法（第四版）（增补版）2.3.2 布点与测定频率水体黑臭程度分级判定时，原则上可沿黑臭水体每 200 600 m 间距设置检测点，但每个水体的检测点不少于 3 个。取样点一般设置于水面下 0.5 m处，水深不足 0.5 m时，应设置在水深的 1/2 处。原则上间隔 1 7 日检测 1 次，至少检测 3 次以上。2.3.3 黑臭水体级别判定某检测点 4 项理化指标中，1 项指标 60%以上数据或不少于 2
21、项指标 30%以上数据达到“重度黑臭”级别的，该检测点应认定为“重度黑臭”，否则可认定为“轻度黑臭”。连续 3 个以上检测点认定为“重度黑臭”的，检测点之间的区域应认定为“重度黑臭”；水体 60%以上的检测点被认定为“重度黑臭”的，整个水体应认定为“重度黑臭”。第三章 城市黑臭水体整治现状3.1 城市黑臭水体现状我国多省市已开展污水处理与再生利用技术及安全性研究，污水资源化体系已成规模，但污水处理设施能力不足，水环境体系脆弱。日益复杂的城镇污水水质特征与不断提高的水环境排放标准的矛盾突出；随着城镇化的快速发展所带来的人口和工业的增加，现有污水处理规模已不能满足日益增多的污水排放量，城市水体污染
22、问题仍然突出，甚至加剧。为了遏制城市水生态退化问题，地方政府加大了生态河道治理力度，局部河道初步实现了“水清、岸绿、流畅”的河湖治理目标。河流水质明显好转，有效地改善了城市生态环境和人居环境质量。部分河流水质在“十一五”期间有了初步改善，但是绝大部分城市排水河道、郊区及城镇下游河道水质多为劣V类。3.2 城市黑臭水体整治难度近年来，我国多省市已陆续开展了城市水体环境综合整治工作。但总体而言，城市水体整治有其特殊性，成功案例不多，暴露出诸多问题。一是系统性不足，各地往往把综合整治理解为各类工程措施或者项目的“打包”、“一锅烩”。治理措施与水环境质量改善关联不密切，往往忽视了水体治理的系统性。二是
23、治理手段单一，往往护岸、筑坝、搞人造景观等“三板斧”，有些是领导的政绩工程，项目建设往往与水质改善虚挂。三是不少项目采取河道加盖、建设闸坝、“三面光”等过多的强干预的非生态化措施，以综合治理为名，行生态系统破坏之实。四是重视工程项目建设，对项目建成后的运行管理缺乏考虑，往往无主管部门、无配套管理制度。五是整治投资巨大。根据相关资料分析表明，每条黑臭城市河道长度平均约为24公里，每公里整治资金约为2000万元4500万元（包括污染源治理、截污、污水厂建设、清淤、引水等）。3.3 城市黑臭水体整治技术现状污染水体水质净化与生态修复单元技术种类繁多，从技术原理上看，可以将这些技术分为物理法、化学法和
24、生物生态技术几大类。从治理方式上看，可分为原位修复和旁路净化技术两类。原位修复主要是指利用物理法、生化法或生物生态技术，对河流/湖泊中的水体直接进行净化修复；旁路净化系指将待处理的水体由河道/湖库引出，经环境治理工艺系统处理后回归。各种技术都具有不同的处理对象以及适用条件，客观、系统地分析总结各种技术的适用条件和经济成本，更能体现实际的应用价值。综合国内外河流污染水质改善技术，以下几类工艺技术越来越受到相关领域研究人员的广泛关注。3.3.1 过滤、分离及其强化技术目前，国内外常见过滤方法是采用土地渗滤水处理技术、生物活性快滤池技术及膜分离技术。美、法、德、以色列等发达国家大力推行土壤渗滤技术。
25、如DanRegion工程是以色列最大的水回用项目，负责Tel-Aviv地区和临近地区城市污水的收集、处理、地下回灌和回用，服务人口130万，日处理城市污水2.7105m3/d。该工程利用回灌池进行回灌，并在其四周合适的位置布置回收井，从而将回灌区与其余的含水层分开。该工程成功发展与实践的土壤渗滤技术中的特殊回灌-回收方法应被视作城市污水处理流程中一个完整的部分。经过土壤渗滤技术处理获得的高质量的出水应用于农业灌溉等多种非饮用用途。我国污水土地处理系统的研究始于80年代初，主要任务是通过合理利用自然生态系统的功能，发展低成本、低能耗的城市污水土地处理技术。在“六五”“七五”和“八五”期间,虽然也
26、针对不同目的开展了大量的实验研究,建立了土地处理系统，但仅限于处理目的，尚未提高到回用的高度。生物活性快滤池技术的研究热点为新型高效滤料的开发，国内研制成功的用天然活性载体代替传统石英砂滤料已应用于生产，如天然或合成沸石滤料、陶粒滤料等多孔性活性滤料的使用，都既保持了常规工艺的特点和优势，又提高了对水中有机物和有害金属离子的净化效果。高乃云等在用氧化铁涂层砂改性滤料除砷实验中，发现除砷效果显著，去除率可以达到95以上，且遵循低pH值、高去除率的规律。到目前为止，用改性滤料去除的物质不是很多，对于水中酚类、氨氮等有害物质的去除也还有待研究。与传统工艺相比，膜分离技术，如：微滤（MF）、超滤（UF
27、）、纳滤（NF）和反渗透（RO）都能有效地去除水中的臭味、色度、消毒副产物前体及其它有机物和微生物，具有去除污染物范围广，不需投加药剂，工艺适应性强、基建费用低、运转可靠、易于实现自动化等优点。伴随水质标准日益严格，膜市场逐步扩大，高通量、低污染膜陆续出现，膜价格也持续下降，这都使得独具竞争优势的膜过滤技术在近几年的应用迅速增长。但是随着饮用水污染的加剧，微污染水源水的现状使得单独的、单步的膜分离技术的应用受到了限制。对于MF和UF工艺来说，单独使用时不能实现对有机物良好的去除，但是与生物处理和吸附技术的有效结合却可以弥补这一不足。因此以MF/UF为基础的膜组合工艺的应用受到了广泛的重视。许多
28、研究者将粉末活性炭（PAC）与UF或MF联用，组成吸附-固液分离工艺流程进行净水处理。PAC可以有效吸附水中低分子量的有机物，使溶解性有机物转移至固相，再利用MF和UF膜截留去除微粒的特性，可将低分子量的有机物从水中去除，由此大大提高溶解性有机物的去除效果，并且色度、嗅味和消毒副产物的前驱物的去除都比单纯的膜过滤有大大的改善。3.3.2 生物及其强化技术目前用于地表水的生物处理工艺主要有膜生物反应器、生物滤池、生物流化床、生物活性碳、生物转盘以及生物接触氧化法等。MBR技术应用于饮用水的处理是一项较新的技术。于上个世纪90年代中期首次在法国出现应用实例。1992年Chang. J等学者将MBR
29、应用于给水处理，开展了微污染饮用水脱氮的研究。1995年，Vincnet Ubrain所领导的研究小组在中试基础上将水厂原来的一条超滤水处理生产线改建成膜生物反应器处理工艺，使其同时具有生物脱氮、吸附杀虫剂和去除浊度的功能，处理能力达到400m3/d。此外，C.Wisniewski和M.Noronha等分别在2001年和2002年进行了结合电渗析和MBR或是MBR与纳滤技术联用的试验研究，其目标是减少出水中的硝酸盐和溶解性有机物。Mira Petorvic的研究同时表明MBR工艺也可以用于紧急从饮用水中去除医药品等污染物。在这些研究中，MBR所去除的污染物浓度较高（NO3-N100mg/L或C
30、ODCr1000mg/L），MBR只作为辅助工艺或应急手段。应用MBR作为主体工艺的处理微污染水的研究相对不多。2003年香港大学的李晓岩研究了MBR-PAC组合工艺处理微污染水的研究，证明该工艺有良好的污染物去除效果。韩国的G. T. Seo也在2004年进行了高浓度PAC投加量下MBR的处理效果研究。近几年在中国大陆，越来越多的学者和科研机构也将注意力放在了MBR处理微污染水源水的研究上。生物接触氧化法是生物预处理工艺中一种有代表性、研究较深入和应用较多的类型。生物接触氧化工艺是l9世纪末发展起来的，日本于1971年开始应用于饮用水源水的预处理，国外已有生产应用的实例。从20世纪90年代起
31、，国内这项技术开始进入生产性试验和实际工程应用阶段。我国“七五”、“八五”和“九五”科技规划中都把微污染水体处理技术的攻关放在重要位置。清华大学、同济大学和中国市政工程中南设计院等单位对该项目技术进行了系统的试验和研究，取得了很好的效果，表明生物接触氧化法是一种行之有效的方法。生物接触氧化法是在池内设置人工合成的填料，已经充氧的污染原水浸没全部填料，并以一定的流速流经填料，通过填料上形成的生物膜的絮凝吸附、氧化作用使水中的可生化利用的污染物基质得到降解去除。它属生物膜法的一种，主要由池体、填料、布水装置和曝气系统四部分组成。应用生物接触氧化法处理微污染原水，通常采用自然挂膜法，以氨氮和化学需氧
32、量去除率达到稳定水平作为挂膜成功的标志。源水与生物膜接触时，通过微生物的新陈代谢活动和生物吸附、絮凝、氧化、硝化、合成和摄食等综合作用，使源水中氨氮、铁、锰和有机物等逐渐被氧化和转化，达到净化水质的目的。生物滤池是目前生产上常用的生物处理方法，有淹没式生物滤池（曝气与不曝气）、煤/砂生物过滤及慢滤池等。滤池中装有比表面积较大的填料，通过固定生长技术在填料表面形成生物膜，水体与生物膜不断接触过程中，使有机物及氮等营养物质被生物膜吸收利用而去除，这种滤池在运行中有时需补充一定量的压缩空气，这不仅为生物生长提供足够的溶解氧，而且有助于新老生物膜的更新换代，保证生物膜的高氧化能力。曝气生物滤池(Bio
33、logical Aerated Filter，BAF)工艺是近年来国际上较为流行的一种新型水处理技术。与传统的生物处理技术相比，曝气生物滤池具有占地面积小、处理效果好、抗冲击负荷能力强、流程简单、能耗省、填料经久耐用及维护费用低等突出优点。BAF在欧洲、北美及日本等国已获得了广泛的应用，在世界各地有几百座BAF处理设施，在国外其主要应用领域包括城市污水处理、生活污水处理、工业废水处理以及中水处理等。目前，曝气生物滤池技术已被引入给水处理领域，并逐渐成为对微污染水体进行生物预处理的有效手段之一。研究表明，曝气生物滤池是去除微污染源水中有机物、氨氮等污染物的一种行之有效的方法，其对氨氮的去除率达8
34、0%以上，对耗氧量、浊度、色度、铁、锰等污染物也均有较好的去除效果。曝气生物滤池预处理技术不仅可减少消毒过程中的氯气消耗量，减少水中卤代有机物的生成量，降低给水管网中细菌滋生的可能性，提高饮用水的安全性，而且还可降低混凝剂的投量，降低运行成本，使后续处理工艺变得简单易于操作。3.3.3 物理、化学及生化联用技术物理吸附技术是利用物质强大的吸附性能、交换作用来去除水中污染物。这是目前国内外公认的在净化受污染水方面较为通用和有效的措施之一。常用的吸附剂主要有粉末活性炭、粘土和沸石等。其中，活性炭是目前普遍采用的吸附剂，其中粒状炭因工艺简单，操作方便，用量最小而受到欢迎。活性炭具有巨大的比表面积和发
35、达的孔隙，用于给水处理，主要去除溶解性有机物、嗅味、微污染物质等。活性炭吸附性能受其本身特性和吸附质性质的影响，且随炭使用时间的延长，吸附效果也会发生变化。因此，活性炭吸附有机物具有明显的选择性，不同类型的活性炭对不同有机物吸附作用也不尽相同。臭氧-生物活性炭（O3-BAC）技术是欧洲在利用臭氧和活性炭去除饮用水中的有机物时才发现的，在我国净水厂正处于在试验性的运行中，并取得了较好成果。臭氧化-生物活性炭深度处理技术以去除有机污染物的独特高效性而成为当今世界各国饮用水深度处理技术的主流工艺。在欧美等国家已迅速从理论研究走向实际应用，我国的昆明、北京、常州等城市已经先后采用臭氧化-生物活性炭深度
36、处理技术来提高饮用水水质，深圳、杭州、上海、广州等城市已经完成采用臭氧化-生物活性炭深度处理技术的方案论证，正在进行工程的筹建或施工。近年来，在微污染水处理领域逐渐成为研究热点。臭氧-生物活性炭法是将活性炭物理化学吸附、臭氧化学氧化及生物氧化降解3种技术合为一体的工艺。即是在传统水处理工艺的基础上，以预臭氧氧化代替预氯化，在快滤池后设置生物活性炭滤池。臭氧具有强氧化性，原水首先进行臭氧氧化，将臭氧对水中有机物的氧化作用作为预处理；之后进行活性炭吸附，利用活性炭上生物膜的生物降解作用将有机物去除，达到净化水质的目的。生物活性炭工艺具有如下优点：增加溶解性有机物的去除效率，提高出水水质；延长活性炭
37、的再生周期，减少运行费用；水中氨氮和亚硝酸氮可被生物氧化为硝酸盐，从而减少了后氯化的投氯量，降低了三卤甲烷的生成量；有效去除可生化有机物和无机物（NH4+-N、NO2-N、Fe和Mn等），提高了出水生物稳定性。3.3.4 电化学、磁处理技术20世纪60年代初期，随着电力工业的迅猛发展，电化学水处理技术引起人们的注意。自80年代以来，随着人们对环境科学认识的不断深入和对环境要求的日益提高，电化学处理技术以它的优越性引起国内外环保工作者的极大兴趣。在国外，用电化学水处理技术处理有机废水的研究非常多。ApostolosGVlyssides等用圆柱固定床电极对制革厂生产废水进行处理，有机物去除效率达5
38、2，苯类化合物的去除率达95.6，NH4+-N的去除率达64.5，硫化物的去除率达100，同时，废水的可生化性大大增强。Li-ChoungChiang等用PbO2/Ti作阳极，铁板作阴极，研究了木质素、丹宁酸、氯四环素和乙二氨四乙酸（EDTA）混合废水的电解预处理，凝胶色谱分析表明：电化学过程可以有效地破坏这些大分子，并且可降解其毒性，处理后的废水可生化降解性提高。日本EbaraResearch公司用热液电解氧化法处理有机废水，使废水中99%以上的有机物，如聚乙二醇酯、聚丙烯、乙二醇酯乳化剂、酚、乙酸等降解，并且利用电解产生的次氯酸根已成功应用于印染废水、甲醛废水和垃圾渗滤液的处理。目前，国内
39、电化学水处理技术的研究应用和国外相比还显得比较分散、不系统，多集中于重金属的去除和含氰废水的处理，但已有一定的基础和进展。作为一种清洁的处理工艺，电化学技术与其他水处理技术相比的优点在于：(1)过程中产生的OH无选择地直接与废水中的有机污染物反应，将其降解为二氧化碳、水和简单有机物，没有或很少产生二次污染；(2)能量效率高，电化学过程一般在常温常压下就可进行；(3)既可以作为单独处理，又可以与其他处理相结合，如作为前处理，可以提高废水的可生物降解性；(4)电化学设备及其操作一般比较简单，如果设计合理，费用并不昂贵。日本筑波大学与地质大学共同研制的电化学水净化装置水净化成本只有传统净化工艺的1/
40、3左右，并获得第四届国际环境设计大赛1等奖。因此，在国外，电化学法水处理技术被称为“环境友好”技术。磁技术自上世纪7080年代受到国、内外专家学者的重视。磁技术作为水处理技术首先由澳大利亚国立工业研究所组织研究和开发，用于城镇给水处理，用磁铁矿粉作磁种，去除饮用水中的色度和浊度。随着磁技术设备的发展，该技术在城镇给水、排水和工业废水处理的研究和应用，国内外都有较大的发展。磁技术水处理工艺具有单位能耗去除污染物的效率高，各处理单元可以采用较大的水力负荷，降低水力停留时间，减小处理设施的容积，节省占地面积；处理设施建设周期短，投资省，见效快，易于操作管理，具有广阔的应用前景。日本对磁技术在水污染控
41、制领域的应用也进行过比较深入的研究，主要是通过向废水中投加絮凝剂的同时投加磁种，从而形成包裹磁种的悬浮絮体，实现絮凝阶段的高速化、高效化，磁絮凝可改善絮凝效果，使絮体更紧密，尺寸和密度均增加，易于实现固液分离，大大缩短沉降所需时间，而且出水浊度进一步降低。3.3.5 河流水质净化与生态修复技术集成90年代以来，我国一些城市和研究部门在开展河流水质净化工作的同时已开始了河流的水质净化、生态治理与修复方面的探索性工作，典型案例如成都府南河治理、绍兴环城河治理、桂林两江四湖滨水景区建设、北京长河生态治理、杭州西湖水环境治理、官厅水库生态湿地示范工程、北京城市中心区水域水质改善与生态修复等；已开展了高
42、效污水处理、面污染源控制、人工湿地、稳定塘、生物浮床、生物操纵、生物膜法原位处理技术，河流生态修复评估方法、河流生态需水量和生态基流量、生态型护岸技术与产品、典型物种的生境等研究。国内外实践与研究经验表明，河流保护、治理与修复的发展趋势是，构建源头消减、推进污水的集中处理与再生利用、强化河道与河口生态自净的治污体系，消减入河污染负荷，改善水质；在河流水质改善的基础上，开展流域尺度的生态治理与生态修复，在空间和时间维上，构造多生境连续的河流水域生态复合系统，使其具备良性的稳定结构与功能，实现物质循环、能量交换和信息传递的畅通与平衡，保持生物的多样性，促进生态环境质量的改善和水资源循环利用与再生利
43、用。河流水质净化与生态修复技术的选择应遵循安全性、长效性、经济性、实用性、系统性和集成性紧密结合的总体原则, 根据污染现状、河流的物理结构和生态系统的特点， 制定技术上科学、工程上合理、经济上可行的综合技术方案。所选用的技术一般应满足以下条件：有较高的处理效率，能安全有效地去除河水中的污染物质；要有一定的持续性, 能在较长时间内发挥作用；能较好地和河流原貌相结合， 有一定的生态相容性；建造和运行费用较低，能保证在河流中大面积持续使用。第四章 城市黑臭水体整治模式4.1 城市黑臭水体治理难度近年来，我国多省市已陆续开展了城市水体环境综合整治工作。但总体而言，城市水体整治有其特殊性，成功案例不多，
44、暴露出诸多问题。一是系统性不足，各地往往把综合整治理解为各类工程措施或者项目的“打包”、“一锅烩”。治理措施与水环境质量改善关联不密切，往往忽视了水体治理的系统性。二是治理手段单一，往往护岸、筑坝、搞人造景观等“三板斧”，有些是领导的政绩工程，项目建设往往与水质改善虚挂。三是不少项目采取河道加盖、建设闸坝、“三面光”等过多的强干预的非生态化措施，以综合治理为名，行生态系统破坏之实。四是重视工程项目建设，对项目建成后的运行管理缺乏考虑，往往无主管部门、无配套管理制度。五是整治投资巨大。据江苏、浙江、珠江三角洲等地调研，每条黑臭城市河道长度平均约为24公里，每公里整治资金约为2000万元4500万
45、元（包括污染源治理、截污、污水厂建设、清淤、引水等）。4.2 城市黑臭水体整治新思路4.2.1 整治难点根据三部委颁布城市黑臭水体整治工作指南的要求，2017 年底前，直辖市、省会城市、计划单列市建成区基本消除黑臭水体。由于时间紧、任务重，如采用截污纳管、工程建设等措施进行治理，建设周期长、涉及面广、手续繁琐等，往往因各种原因不能尽快的实施，严重影响城市黑臭水体治理进程，不能满足近期治理目标要求。4.2.2 应急处理措施常态化近年来，我国兴建了大量污水处理设施，尽管处理率逐步提高，总体环境得到改善，但是在一些河湖，特别是城市水体，黑臭问题没有得到解决。究其原因是还有部分城市污水没有得到处理，直
46、接排放到自然水体中，造成污染。目前污水直排类型主要有如下几种：（1）城市污水处理厂的溢流污水；（2）客观存在的城中村污水排放；（3）旧城改造过程中由于措施不配套产生的直排污水；（4）部分新建小区由于给排水系统不同步配套，在住户入住形成社区时形成的直排污水；（5）一直客观存在的城乡接合部，也会产生生活污水、作坊污水、种植和养殖废水的混合污水，并就近直接排入水体。截至2013年底，全国城市（指设区市）污水处理率为89.21%。有数据显示，2012年全国城市污水处理率已达到87%，县城接近80%，建制镇不到30%，村庄的只有8%。则设区市、县、建制镇、村庄的直排污水比例分别约为11%、20%、70%
47、、92%。针对我国污水直排和河湖黑臭问题，建议污水应急处理常态化。污水应急处理主要与应用于以下几个方面：（1）不便于建设常规处理设施。由于存在种种客观原因，不便做常规处理，如城中村、城郊接合部、边缘住宅小区的存在，注定在城市化进程中应急处理应该是常态化的。（2）时间紧、任务重。为满足近期消除黑臭水体的目标要求，需要在截污纳管、工程建设等措施未建设完成的时候，采取应急处理措施，处理黑臭水体，改善基本水质。（3）突发性事故。突发性事故造成的直排污水。污水应急处理的优势：（1）占地面积小，处理速度快；（2）投资成本低、运营机动灵活；（3）运行成本低、效果好，悬浮物和总磷去除率可达90%以上。4.2.3 治理新思路针对污水直排造成水体黑臭的问题，为满足城市黑臭水体近期及远期的整治目标，以污水应急处理与常态化处理相结合的治理方式为手段，消除黑臭水体，逐步修复水生态，建立长效机制。 4.3 治理新模式根据三部委颁布城市黑臭水体整治工作指南的要求，制定阶段性的目标及主要采用的治理方式。
