城市黑臭水体治理“大考将近”——访中国市政工程华北设计研究总院孙永利
城市黑臭水体治理对提高城市环境质量、提升城市居民生活品质具有重要影响。随着《水污染防治行动计划》(以下简称“水十条”)和《城市黑臭水体整治工作指南》(以下简称《工作指南》)的颁布实施以及阶段性工作目标考核期(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)的临近，城市黑臭水体整治工作越来越紧迫并成为行业重点关注的问题。如何解决工程技术难题以及如何科学保持治理效果?本报记者日前采访了中国市政工程华北设计研究总院有限公司城市环境研究院副院长孙永利。
中国市政工程华北设计研究总院孙永利
记者：造成城市水体黑臭的根源是什么?为什么要强调水体的“生态基流”?
孙永利：造成城市水体黑臭的根源是排入城市水体的污染物量超过了水体的自净能力，或者说微生物过量地消耗了水体中的溶解氧，导致出现厌氧环境。但是我们可能还忽略了一个更重要的原因，那就是太多的城市政府为了“大水面”的形象工程，通过橡胶坝、拦水坝将水留在了城市内，试想一下，即便是一盆干净的自来水或纯净水，长期放在室外，经过一段时间也会长青苔，也可能变黑变臭。而这种长期存留于城市内的水体，最终出现黑臭问题是无法避免的。
生态基流是水体黑臭控制和水质维持的重要技术指标。近年来，在水体环境治理过程中，开始强调城市水体的生态基流问题。生态基流其实应该是一个基于健康河道水系的概念，也就是说只有满足一定的水质条件之后，才好给出一个合理的生态基流推荐值。而受水体功能定位和复杂的外来污染等因素影响，我国的大部分城市水体很难达到健康水系的基本要求，在外来污染难以彻底阻断、河床硬化问题难以彻底根除的情况下，只能说越快的流速越有利于城市水体的恶臭控制和水质维持。有的学者提出0.4m/s甚至更高的生态基流，而有的学者则认为0.1m/s甚至更低的流速也能确保水体水质。
记者：《工作指南》中列出了透明度、溶解氧、ORP和氨氮4项作为水体黑臭的感官表征指标，这几个指标规定有什么技术内涵?
孙永利：对河流湖泊进行评价的时候，一般会选择地表水环境质量标准，而《工作指南》中仅列出透明度、溶解氧、ORP(氧化还原电位)和氨氮四项作为水体黑臭的感官表征指标，主要原因是城市水体治理与河流湖泊水质治理还不太一样。
城市水体多数呈水面窄、流速低、水深浅等基本特征，本身并不具备江河水系的水文学条件，其水质即使达到地表水水环境质量标准规定的IV或V类要求，在经历较长的停留时间后，也可能导致出现黑臭问题。所以，《工作指南》中几乎没有使用地表水环境质量标准中的相关指标，而是直接选用了水体黑臭的感官表征指标。只要具备必要的流速和水力学条件，即便不能达到水环境质量标准IV或V类，也不一定黑臭，如大量城镇污水处理厂二级出水口设置的生态渠、部分城市的污水处理厂出水人工河。另外，在《工作指南》4项指标中，可能争议比较大的是ORP，很多学者认为溶解氧和ORP是两个重复指标，既然有了溶解氧就不应该有ORP了。我认为，城市水体的ORP水平反映了水体还原性环境。水体溶解氧低并不可怕，可怕的是水体呈现还原性环境，即较低的ORP值，因为这是形成还原性恶臭物质的先决条件。
基于此，城市污水处理厂出水用于回补缓流型城市水体时，适当提高硝酸盐浓度有时候反而可能有助于水体黑臭控制。
记者：经过一段时间工程治理的黑臭水体，又开始出现了“反弹”，对此，有什么有效的防范措施吗?
孙永利：在目前的城市水体功能定位和治理模式下，一次性彻底治理到位几乎是不可能的。
“反弹”的原因大致有几个，首先是城市排水管网问题。包括管道错接、混接、渗漏、塌陷等造成的水体污染问题，这些问题不是短时间内可以彻底解决的。其次是城市面源污染问题，包括通过城市雨水管道系统排入水体的各种洗车行业废水、餐饮行业废水、城市道路清扫废水等，大部分是管理问题，还没有引起足够的重视。最后是城市河道底泥问题。这些底泥都是长期累积的产物。很多城市政府面临着“不清淤、河道治不好，清淤、底泥无处去”的问题。
所以说，只有科学认识城市水体黑臭的成因，才能有效防止“反弹”。我国太湖、钱塘江等水域每年都会爆发蓝藻事件，黄海海域还会出现严重的浒苔事件，片面地要求城市“大水体”长期清澈无比，理论上或许可行，但实际上是不科学的。
从国外健康城市河道的设计理念来说，“大水面”的河道一般都是天然形成的、上游是具有一定径流量的河道。在旱季水资源相对紧张的地区，大多还是选用了复式断面结构，也就是上部为截面积较大的宽深渠道，用于雨季行洪排水;下部嵌套截面积较小的窄槽结构，用于旱季正常排水的河道形式。这种河道形式可以在雨季保障行洪排涝安全，旱季确保有效的生态基流。
记者：对于城市河道底泥的清除，需要注意哪些问题?
孙永利：近期真正需要通过工程措施解决的黑臭水体是那些位于城市居民房前屋后，长期受到城市点源、面源污染的小沟小叉、断头浜等小型水体以及部分长期作为主要排污渠道的城市大水体。因为这些才真正是“老百姓身边的，看得见、摸得着的水体”。而厌氧底泥是这些黑臭水体长期接纳各种污染物后形成的必然产物，也是城市黑臭水体治理时必须优先考虑的治理对象。对于那些污染问题不显著、仅仅是某时段会形成轻度黑臭的城市大水体，其底泥层已经自成生态体系，清淤有时候反而破坏了其原有的生态系统，降低了水体自净能力。当然，这两年也可以看到很多环保公司宣传的采用化学药剂进行底泥覆盖的方法，这种方式对于江河湖泊底泥污染控制是有一定效果的，但对于长期受污染的城市水体而言，其实是阻断了水体和底泥之间的物质和能量转换，说的通俗一点就是在厌氧底泥上加了一层覆盖土和上覆水，形成了比“垃圾填埋场”更为封闭的环境条件，使底泥厌氧分解产生的恶臭物质和热量不能及时地向外扩散，当恶臭气体产生量超过覆盖层的可容纳量，或覆盖层受到外力影响被破坏时，必然引发恶臭气体大量溢出的问题。
记者：那么，生物制剂在什么情况下适用于城市黑臭水体治理?其效果如何?
孙永利：应该客观承认，生物制剂对于黑臭水体的治理是有效果的，但同时需要清醒认识其应用条件和可能存在的环境风险。
生物制剂水体治理技术的基本原理与污水处理是类似的，主要通过增加水体微生物的方式强化对水体有机物的净化效果。因此生物制剂投加技术必须持续向水体充氧曝气，使水体处于好氧环境，污泥由厌氧状态时的黑色演变成好氧状态时的土黄色或灰褐色，这是生物制剂水体治理技术使水体变清的机理。但是，与污水处理厂必然产生污泥一样，河道底泥是河道曝气反应过程的必然产物。另外，因生物制剂的投加和持续的强化曝气，水体中的微生物含量成倍增加并向周边水域扩散，很容易导致非曝气区域耗氧量增加、恶臭程度加剧问题。曝气设备停止运行的几小时内，城市河道很可能再次厌氧黑臭。
记者：今年是工作考核期，很多治理工程都开始建设了。对于治理效果，您有什么好的建议?
孙永利：提示业内，城市水体水温回升之后，底泥中微生物的活动将加快，此时开展清淤工作可能要关注工程施工、运输和临时堆存阶段的恶臭和蚊蝇控制问题，排干清淤的河道可考虑在淤泥上适当喷洒硝酸钙等氧化性物质。对于流动水体，化学混凝沉淀、磁分离等高效的旁路治理措施也可以作为临时性的保护措施;对于有条件的地区，通过管道或渠道等形式将污水处理厂出水回补城市河道水体，在一定程度上有助于城市水体的治理和水质保持。
另外，在生物制剂应用于城市水体治理时，还需要考虑人体和生态安全性问题，虽然部分环保公司对外宣称所提供生物制剂是经过安全鉴定的，但谁又能保证在复杂的黑臭水体环境中，微生物不会发生变异呢?与污水处理厂有必要的安全防护距离不同，毕竟我们的城市河道是向公众开放的，微生物通过曝气过程中产生的气溶胶，会直接或间接对人体产生伤害。毕竟，城市生态安全，永远是第一位的。
