黑臭水体治理对策

提 纲
黑臭水体的形成原因及危害 黑臭水体治理技术与措施
黑臭水体治理与水生态建设案例
一、 黑臭水体的形成原因及危害
黑臭水体的定义与危害
城市黑臭水体的定义
城市黑臭水体是指出城市建成区内，呈现令人不悦的 颜色（黑色或泛黑色），和（或）散发出令人不适气味（
臭或恶臭）的水体的统称。
《城市黑臭水体整治工作指南》（2015年8月）
强化监管，公众参与
城市黑臭水体治理技术路线
污染治理中存在的技术层面上的问题
• 缺乏对“实用性技术” 的长期、系统、科学的工程验证 • 缺乏对现有技术适用性的客观认识，缺少设计规范 • 缺乏技术集成的宏观思路和科学方法 • 注重短期效应、忽视长效运行 • 注重单一措施、忽视综合治理
• • • •
况、水体沿岸其他基础设施情况等。
水体的位置、边界范围、面积及水位、
流速及流量、周边水系连通情况等。
硬化岸线和河湖床的面积、硬化厚度、 硬化类型等。
其他
黑臭发生时段、持续时间、百姓投诉
情况、影响居民人数等。
城市黑臭水体治理技术路线
整治基本原则
明确目标，整体规划 因地制宜，标本兼治 生态改善，长效保持 部门联动，政策保障
，由DO、氧化性物质（硝酸根等）、还原物质等决定。比
DO更能反映水体的“缺氧程度”。导致黑臭的“次生原因 ”。
黑臭水体的形成原因
溶解氧与氧化还原电位的关系
400 300 200
无黑臭 ORP 轻度黑臭 ORP 重度黑臭 ORP 无黑臭 DO 轻度黑臭 DO 重度黑臭 DO 10
12
200 100 0
爆发藻类死亡/细胞溶化有机物浓度升高导致黑臭 • 黑臭水体治理后的氮磷控制和水华控制非常重要 （关系到是否返黑返臭？是否能长期保持？ • 黑臭水体长效治理面临巨大困难
二、黑臭水体治理技术与措施
黑臭水体治理的基本思路
从长远考虑，明确目标、因地制宜、综合施策 、规范管理，确保水质改善效果长期稳定。
• 黑臭水体的直接判定指标只能是感官评价：嗅辨、识辨 • 理化指标只能是“参考指标”，辅助指标
• 水质净化没有统一目标（“因水而异”：COD、氮、磷 ）
黑臭水体的形成原因
溶解氧、氧化还原电位与黑臭现象的关系
50 0 -50
ORP DO
8 7 6
50 0 -50
ORP DO
8 7 6
DO (mg/L)
氨氮和氧化还原电位、溶解氧的关系
40
40
30
30
NH3-N (mg/L)
NH3-N (mg/L)
20
20
10
10
0 -400
0
-300
-200
-100
0
100
200
0
5
10
15
ORP (mg/L)
DO (mg/L)
黑臭水体的形成原因
黑臭水体与污染物指标的关系
12 10
40 35 30
NH3-N (mg/L)
• 在缺氧和厌氧条件下，有机物腐败、分解，产生氨、 硫化氢、硫醇、硫醚、有机胺和有机酸等恶臭物质， 致使水体变臭。 • 腥臭味：由微藻、放线菌、霉菌引起。 • 有机物污染是直接原因（第一要因）。 • 恶臭化合物是水溶性的小分子物质，一旦 生成就难以去除。
黑臭水体的形成原因
水体为什么会变“黑”？
管 网 初 期 雨 水
非 常 规 水 源 补 水
城 市 降 雨 径 流
冰 雪 融 水
畜 禽 养 殖 废 水
水 体 底 泥
岸 带 沿 线 垃 圾
水 生 植 物 状 况
污 水 厂 超 标 排 水
落 叶 沉 降 情 况
黑臭水体污染原因分析
环境条件调查
周边建筑群特征、城市道路和交通情
周边环境特征 水文条件 水体岸线硬化状况
流动性水体水力停留时间短，微藻不易生长。
- 滞留型水体污染源：大气沉降、无机碳吸收（微藻生长）
黑臭水体的形成原因
为什么不用COD作为识别指标？
• 影响黑臭的其他指标和条件——温度条件 - COD分解速度与温度密切相关，高温分解速度快。当 COD分解导致溶解氧消耗的速度大于溶解氧的补充速
度时才形成厌氧。
- 冬天温度低，COD分解慢，且饱和溶解氧高，不宜形
成厌氧。
- 臭味物质的挥发与温度有关，低温不宜挥发
黑臭水体的形成原因
为什么不用COD作为识别指标？
影响水体黑臭的主要指标和条件 • 有机物污染物浓度 • 污染时间（污染形成后经历的时间） • 水力条件/缺水情况（水力停留时间） 黑臭 水体
• 温度条件
时间（min）
时间（min）
黑臭水样曝气过程中的水质变化 （水样取自北京市某河流）
DO (mg/L)
ORP (mV)
ORP (mV)
5
5
黑臭水体成因
黑臭水体与营养盐浓度和水华的关系
• 黑臭水体中，微藻难以生长，一般不发生水华（缺少光 照、有机物浓度高抑制藻类生长）
• 黑臭治理后：水体的氮磷浓度仍较高微藻生长水华
8.0~15
＜-200
＞15
注：* 水深不足25 cm 时，该指标按水深的40%取值。
有机物污染是导致黑臭的直接原因（第一要因）， 但为什么不用COD作为识别指标？
黑臭水体的形成原因
为什么不用COD作为识别指标？
COD浓度高是导致水体黑臭的“第一要因”或 “诱导因素”、“必要条件”，但不是充分条 件。 • 影响黑臭的其他指标和条件——时间因素 - 污染时间，即污染形成后经历的时间：COD分解 需要时间，达到一定时候后才能耗尽始终的溶解
黑臭水体治理需求
黑臭水体治理的难点 • 黑臭水体成因复杂，影响因素众多，是水环境污染治理
的难点。
• 采取有效技术措施，短时间内能消除黑臭现象，但其难 点在于治理后的水质长效保持，保证黑臭不反弹。 • 许多黑臭水体治理工程，因重治理轻保持、重短期轻长 效而导致水体返黑，水质反复恶化。
• 根本原因：不掌握水质变化的规律和成因
黑臭水体治理需求
面临主要技术问题 • 如何制定科学、合理的水质净化目标？（COD、氮、磷） • 黑臭水体治理有哪些适宜技术？如何选用？
• 这些技术的适用性和局限性如何？ • 如何优选和集成黑臭水体治理技术？ • 如何防止治理后黑臭反弹，保持水体水质良好、稳定？ 在实践中存在诸多误解/误区： 黑臭成因、水质标准、治理技术、治理方案
注重水质净化、忽视水生生态修复 注重技术措施、忽视科学管理 机械套用污水处理的思路与技术 缺乏对水生植物净化作用的科学认识
饥不择食 慌不择路
城市黑臭水体治理技术路线
技术路线与措施定位
控源截污、内源治理；活水循环、清水补给；水质净化、生态修复
• 透明度：黑臭水体往往还有大量悬浮物，导致透明度降低 。透明度低是黑臭水体的“伴随特性”。往往是由排入的
污水中的悬浮物引起的。
• 微藻一般不在黑臭水体生长。黑臭水体不会发生“水华”
。
• 氨氮：一般是黑臭水体中有机物分解的“产物”和“结果 ”，往往不是黑臭水体形成的直接原因或要因。
黑臭水体的形成原因
-100 -150 -200 -250
4 3 2 1 0 20 40 60 80 0 100 120 140 160 180 200
-100 -150 -200 -250
此前持续曝气 此后停止曝气
4 3 2 1
0
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260
- 好氧分解：有机物+溶解氧二氧化碳、硝酸根、硫酸根、水 - 厌氧分解：有机物 甲烷、氨、硫化氢、有机胺、有机酸
Leabharlann Baidu
•微藻生长繁殖过程（增加水体有机物浓度）
二氧化碳+氮+磷+阳光藻细胞（悬浮物）+氧气
黑臭水体的形成原因
水体为什么会变“臭”？
• 水体中有机污染物含量过高时，在好氧微生物的作用
下，有机物分解会大量消耗水中的氧气，使水体转化 成缺氧或厌氧状态。
•水生植物 •微藻 •细菌
•金属离子(铁、锰）
退水
底泥 •水深、水体面积、生态系统 •水力条件(流动性、停留时间) •底泥性质、
水体水质影响因素
关键过程
• 溶解氧消耗与补充过程：有机物分解、氧气溶解
- 溶解氧消耗过程：有机物分解 - 氧气溶解过程：与水流、气候条件有关
• 有机物生物分解过程（消耗溶解氧、产生副产物）
• 事先调查、明确目标：为了保障治理措施的科学性
和可操作性，事先的黑臭水体的成因分析是基础。
• 分阶段实施：根据水体污染的程度、污染原因和污 染阶段的不同，有针对性的制定合理的治理措施。
黑臭水体治理的基本思路
• 治理措施：综合考虑城市水系统建设、区域水循环体系 构建和水生态安全功能健全进行规划和设计水体治理，
黑臭水体的定义与危害
城市黑臭水体危害
• 破坏城市景观 • 破坏水体生态系统 • 破坏水体功能和价值
• 影响居民生活，危害人体健康
水体水质影响因素
关键要素
污染源 点源 面源 鸟类 补水 （水量、水质） 空气（氧气、二氧化碳、N、P） 阳光、气温
•悬浮物 •无机营养盐 •溶解性有机物 溶解氧 pH值
黑臭水体污染原因分析
主要污染源
工业污水 排放 生活污水 排放
点源
大气沉降 面源
污染源
内源
底泥 污染物
植物固碳固氮 （二氧化碳吸收、 氮吸收）
降水径流
生物体污 染物
黑臭水体污染原因分析
污染源调查
污染源调查
点源污染
面源污染
内源污染
其他 潜 在 事 故 排 放
污 废 水 直 排 口
合 流 制 溢 流 口
不能就河论河，也不能就黑臭论黑臭。
• 技术方案：治理技术没有“一招鲜”，但可以有好的“ 组合拳”。再好的单一技术也不能彻底解决问题，需要
好的综合治理方案。
• 因地制宜：根据不同的水文水质特征、不同的治理目标 、不同阶段，综合采用不同技术。行政部门应对不同方 案进行综合、系统和全方位的对比。 黑臭水体的治理要下笨功夫，没有捷径，要愚公移山
0
黑臭程度
1
2
黑臭水体的形成原因
水体黑臭程度评价指标
黑臭水体识别理化指标和参考标准
特征指标
（单位） 透明度（cm） 溶解氧（mg/L） 无黑臭 ＞25 ＞2.0 城市水体级别 轻度黑臭 25~10* 0.2~2.0 重度黑臭 ＜10* ＜0.2
氧化还原电位（mV）
氨氮（mg/L）
＞50
-200~50
8
25 20 15 10 5 8mg/L 0 1 2 10mg/L
DO (mg/L)
6 4 2 mg/L 2 0.2 mg/L 0 0 1 2
0
黑臭程度
黑臭程度
黑臭水体的形成原因
黑臭水体与污染物指标的关系
200 100 0 50mV
ORP (mV)
-100 -200 -200mV -300 -400
住建部黑臭水体整治培训班（2015年10月31-11月1日@贵阳）
城市黑臭水体形成原因与治理技术
胡洪营 清华大学环境学院 2015年10月31日
黑臭水体治理需求
• 2015年4月16日国务院颁发的《水污染防治行动计 划》（简称“水十条”）提出，到2020年，地级及 以上城市建成区黑臭水体控制在10%以内；到2030 年，全国七大重点流域水质优良比例总体达到75% 以上，城市建成区黑臭水体总体得到消除。 • 黑臭水体治理是民生工程，也是生态文明建设的重 要组成部分。 • 黑臭水体治理目标体现了国家的决心。然而，在黑 臭水体治理实践中，仍面临诸多技术方面的问题。
• 在缺氧和厌氧条件下，水体中的铁、锰等金属离子与
水中的硫离子形成硫化亚铁、硫化锰等化合物。
• 悬浮颗粒吸附硫化亚铁、硫化锰等，致使水体变黑。 • 其他颜色：印染废水等 •“黑”色一般是由悬浮颗粒导致 •去除悬浮颗粒可以有效去除“黑色 ”
黑臭水体的形成原因
黑臭水体与污染物指标的关系
• 有机物(COD、BOD) ：导致黑臭的直接原因（第一要因） • 溶解氧(DO)：有机物分解消耗氧气，致使DO降低，甚至消 失，是导致黑臭的“次生原因”。 • 氧化还原电位(ORP)：反映水体氧化还原水平的综合指标
DO (mg/L)
ORP (mV)
ORP (mV)
100 0 -100 -200 -300 -400
8 6 4 2 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80
-100 -200 -300 -400 0 2 4 6 8 10 12
时间（天）
DO (mg/L)
黑臭水体的形成原因
黑臭水体与污染物指标的关系
氧。（举例：一碗豆浆变臭需要多长时间？）
- 水力条件：水力停留时间（与反应时间相当）。 滞留性水体容易发生黑臭。
黑臭水体的形成原因
为什么不用COD作为识别指标？
为什么滞留型水体容易发生黑臭现象？ 为什么“流水不腐”？ - 滞留型水体的复氧速度慢，容易导致缺氧。流水的复氧速 率快，不易形成缺氧。 - 滞留型水体中微藻容易生长，给水体带来新的有机污染。