肖靚 趙文濤 欒敬帥 李文強 楊殿海

摘要

針對當前城市河道污染問題尤其是水體黑臭現(xiàn)象較為突出的問題，分析了城市河道黑臭的原因，闡述了國內(nèi)外各種河道黑臭評價模型的特點和實用性，并比較了控制黑臭水體的物理、化學(xué)、生物-生態(tài)修復(fù)等不同技術(shù)的特征及優(yōu)缺點，為實踐中的工藝的選擇和優(yōu)化提供了參考。

關(guān)鍵詞 城市河道；黑臭成因；評價模型；控制技術(shù)

中圖分類號 S181.3 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2014）26-09116-05

Review on Black-odor Prediction Models and Pollution Control Technology for Urban River

XIAO Liang， ZHAO Wen-tao et al

（State Key Laboratory of Pollution Control and Resource Reuse， College of Environmental Science and Engineering， Tongji University， Shanghai 200092）

Abstract According to the existing pollution problems of urban city， especially the black and odor problem， the causes of this problem were analyzed， and the features and practicability of various black-odor prediction models of urban river were expounded. Different pollution control technologies for this problem were compared， including the physical， chemical， bio-ecological restoration technology， which was supposed to provide the reference for process selection and optimization in practice.

Key words Urban river； Black-odor cause； Prediction model； Pollution control technology

城市河流是城市景觀水體主要組成部分之一，不僅具有水土保持、貯水調(diào)洪和水質(zhì)涵養(yǎng)等經(jīng)濟價值，同時也有美化城市景觀和豐富城市文化內(nèi)涵的生態(tài)價值和文化價值，已經(jīng)成為諸多城市魅力的代言，如南京的秦淮河、北京的“六海”、成都的府南河、西安的護城河和合肥的南淝河等。然而隨著城市化步伐的加快和工業(yè)化程度的提高，城市河流作為城市廢水和生活污水的主要排污通道和場所，承受了過多的污染而導(dǎo)致水體發(fā)黑發(fā)臭^[1-2]。

水體黑臭是非常嚴重的水污染現(xiàn)象，毒害水中生物，使水生生物和水鳥等絕跡；破壞河流生態(tài)系統(tǒng)，使河流作為飲用、景觀、游泳或養(yǎng)魚等用途和價值被破壞；與此同時也給人類生活和身體健康造成嚴重危害^[1]，如水體黑臭會引起人類感官不適，嚴重時可導(dǎo)致厭食、惡心，甚至損害中樞神經(jīng)和大腦皮層的興奮和調(diào)節(jié)功能。目前，我國80%以上的城市河流受到污染，呈現(xiàn)出季節(jié)性或者常年性的黑臭現(xiàn)象^[3]，破壞了城市的美好形象，嚴重制約著我國城市的發(fā)展^[1]。

1 城市河流黑臭成因分析

“黑臭”是指水體視覺上呈黑色或泛黑色，嗅覺上會散發(fā)出刺激人的嗅覺器官并引起人不愉快或厭惡的氣味。水體黑臭是一種生物化學(xué)現(xiàn)象^[2]。國內(nèi)外眾多研究表明，水體發(fā)生黑臭的機理與水體中有機物污染、懸浮顆粒、環(huán)境條件以及底泥污染等因素有關(guān)。

1.1 有機物污染

長期以來，城市污水的處理率一直很低，未經(jīng)處理的工業(yè)廢水和生活污水直接排入城市河道是導(dǎo)致有機污染嚴重、普遍出現(xiàn)水體黑臭現(xiàn)象的主要原因之一^[4]。有機污染物進入水體后，在耗氧微生物的作用下，消耗水中大量氧氣，待水體氧氣消耗殆盡，厭氧細菌將大量繁殖，產(chǎn)生大量致臭氣體（如甲烷、硫化氫和氨等）逸出水面進入大氣[1，5] 。此外，有機物分解產(chǎn)生的胺類、二甲基異莰醇、喬司瞇（Geosmin）^[6-7]、硫醇和硫醚類化合物^[8]等物質(zhì)也會導(dǎo)致水體發(fā)臭。同時，大多數(shù)有機污染物富集在水體表面形成的有機物膜會破壞正常水氣界面交換，從而加劇了水體發(fā)黑發(fā)臭^[4]。

1.2 懸浮顆粒

國內(nèi)外許多學(xué)者的研究認為，F(xiàn)e和Mn 離子是導(dǎo)致水體發(fā)黑的主要原因。研究發(fā)現(xiàn)，當大量有機物等耗氧物質(zhì)進入水體后，水體中的溶解氧持續(xù)降低，有機物分解出的H₂S在水體中電離成HS-、S2-，與水中的Fe、Mn等離子結(jié)合形成FeS、MnS 等金屬硫化物的懸浮顆粒，從而導(dǎo)致水體顏色發(fā)黑^[9]。另外，腐殖質(zhì)也可能會吸附這些懸浮顆粒形成絡(luò)合物^[10]。

1.3 環(huán)境條件

環(huán)境條件包括氣候、氣壓、水溫、水速、徑污比、溶氧都會對河流黑臭產(chǎn)生影響。水體一般在夏季呈現(xiàn)出顯著的黑臭現(xiàn)象，而在冬季黑臭現(xiàn)象較低。其主要原因一方面是微生物的活動的頻率與溫度表現(xiàn)出顯著的正相關(guān)性，另一方面是水體中的溶解氧含量隨著溫度的升高而降低，呈現(xiàn)顯著的負相關(guān)性。國外很多研究皆指出，水體黑臭是由放線菌在有機污染物存在下所產(chǎn)生的喬司瞇引起^[11-12]。而放線菌的代謝活動受環(huán)境溫度影響很大。徑污比就是徑流量與排入河流中污水量的比值，河流的徑污比越大，就表示河流稀釋能力越強，而其受污染的可能性和污染程度就越小；反之，河流污染嚴重，易發(fā)生黑臭現(xiàn)象。

1.4 底泥及其再懸浮作用

水體中的大量污染物沉淀后累積在河底中，底泥是排入河流中各種污染的主要歸宿場所之一^[13]。一方面，研究指出城市河道底泥是水體重要的內(nèi)源污染，底泥不斷向上部水體釋放有機物和無機鹽，從而加劇河道耗氧速率^[14-15]；另一方面，底泥的再懸浮作用對水質(zhì)產(chǎn)生污染。有機底泥是微生物繁殖的溫床^[16-17]；而底泥中厭氧菌和放線菌的代謝作用使得底泥甲烷化、反硝化，是造成底泥上浮和水體黑臭的直接原因^[18]。

2 城市河流黑臭評價指標和模型研究

城市河道黑臭評價不僅可以起到河道黑臭預(yù)警的作用，有助于實時監(jiān)控城市河道的黑臭狀況，也為城市黑臭河道的整治工作提供了一定的理論依據(jù)。目前得到廣泛關(guān)注的包括單因子評價法、綜合污染指數(shù)法、矩陣運算分析法和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評價法等等，幾種評價模型的分析比較見表1。

2.1 單因子評價模型

單因子評價模型是指由污染指標構(gòu)成的單個指數(shù)作為水體黑臭的評價指標。這種評價方法在早期評價黃浦江、蘇州河等長江三角地區(qū)水系得到廣泛應(yīng)用，主要包括黃浦江黑臭單因子指數(shù)模型、蘇州水網(wǎng)水質(zhì)指標比值法和單因子水質(zhì)標識指數(shù)。

黑臭單因子污染指數(shù)^[19]是上海自來水公司依據(jù)1963年以來對上海黃浦江水質(zhì)黑臭的積累資料提出的，該模型計算方法：污染指數(shù)=氨氮實測值（mg/L）/（溶解氧飽和百分率+ 0.4）。根據(jù)這一模型，當污染指數(shù)≥5時，水體即為黑臭。1987年溫灼如等根據(jù)蘇州水網(wǎng)1984～1985年監(jiān)測資料，分析了BOD與CODMn的關(guān)系，并提出水質(zhì)指標比值法。水質(zhì)指標比值I的計算方法^[20]：

I=BOD₅/CODMn。該方法將評價結(jié)果劃分為3個區(qū)，分別為黑臭區(qū)、微黑臭區(qū)和非黑臭區(qū)。

BOD₅<16 mg/L，I<1.0

單因子水質(zhì)評價指數(shù)是2005年徐祖信^[21]提出的。該評價方法可以完整標識水質(zhì)評價指標的類別、水質(zhì)數(shù)據(jù)、功能區(qū)目標值等重要信息。單因子水質(zhì)指數(shù)P的計算方法：

P=X₁.X₂X₃。式中，X₁為第i項水質(zhì)指標的類別；X₂為監(jiān)測數(shù)據(jù)在X₁類水質(zhì)變化區(qū)間內(nèi)所處位置；X₃為水質(zhì)類別與水體功能區(qū)類別的比較結(jié)果。

2.2 綜合指數(shù)評價模型

綜合指數(shù)評價是在單因子評價模型的基礎(chǔ)上，運用算術(shù)平均、加權(quán)平均和指數(shù)等數(shù)學(xué)方法形成的評價方法。該方法考慮到多個因素的綜合作用，使用多個指標或多個指數(shù)作為水體黑臭的評價指標，主要包括線性回歸模型、多因子加權(quán)指數(shù)模型和綜合水質(zhì)標識指數(shù)。

2.2.1

多元線性或非線性回歸模型。多元線性模型建立的基本方法就是將多個水質(zhì)參數(shù)與黑臭指數(shù)（I）之間建立多元線性回歸方程，從而預(yù)測水體黑臭程度，但是在模型建立中，研究人員采用了不同的水質(zhì)指標和建模方法。

徐明德等總結(jié)了適合汾河太原城區(qū)段水體黑臭評價的黑臭模型，并提出了黑臭度（I）的概念。以監(jiān)測數(shù)據(jù)為自變量，臭度（TO）和色度（COL）為因變量，利用MATLAB的系統(tǒng)工具箱擬合臭度、色度的多元線性回歸模型，計算方法：

TO=4.306 6+1.017 1[CODCr ]+0.249 6[BOD₅]+0.901 7[NH₄+-N]-2.340 7[DO]+1.760 2 [H₂S]；

COL=8.314[Fe]+3.433[Mn]-2.30；

I=0.624[COL]+0.376TO。

依據(jù)上述模型可以定量描述汾河太原城區(qū)段的水體黑臭程度，確定總的黑臭指數(shù)范圍為13.3～ 43.1。據(jù)黑臭指數(shù)及黑臭度的對應(yīng)關(guān)系，確定黑臭度分級：I≤18，無黑臭；1842，重度黑臭^[22]。劉成等結(jié)合南寧市竹排沖河道水質(zhì)監(jiān)測斷面數(shù)據(jù)，選取CODCr、DO和NH₄+-N及Fe、Mn等指標，建立了適合南寧市竹排沖河道水體黑臭的評價模型，計算方法^[23]：

I=0.050 3[CODCr]+0.257 6[NH₄+-N]-2.304 9[DO]+1.239 4[Fe]+ 2.770 0[Mn]+14.407 8。方宇翹等應(yīng)用多因子系數(shù)，建立了水質(zhì)黑臭指數(shù)關(guān)系式。經(jīng)過實測，模型的正確率可達97%。根據(jù)這一模型，當黑臭指數(shù)I≥15時，水體出現(xiàn)黑臭。計算方法^[24]：

式中，X₁為河流總體的綜合水質(zhì)類別；X₂為綜合水質(zhì)在X₁類水質(zhì)變化區(qū)間內(nèi)所處位置；X₁.X₂由DO、CODMn、BOD₅、NH₃-N和TP 5項水質(zhì)因子的單因子水質(zhì)指數(shù)計算得到；X₃為參與綜合水質(zhì)評價的水質(zhì)指標中，劣于水環(huán)境功能區(qū)目標的單項指標個數(shù)；X4為綜合水質(zhì)類別與水體功能區(qū)類別的比較結(jié)果。

2.2.3

喬司瞇評價方程。喬司瞇評價方程多見于國外一些研究報道。這些學(xué)者認為，喬司瞇是引起水體黑臭的主要物質(zhì)之一，通過預(yù)測喬司瞇含量則可以定量表示水體的黑臭程度^[11]。評價模型建立過程中分析了pH、水溫、濁度、DO、硝態(tài)氮、氨氮、總氮、總磷，以及葉綠素a、藍細菌生物量、藻類生物量等大量水質(zhì)參數(shù)，并進行篩選。美國^[26]和日本^[27]都有研究報道采用該方法評價水庫或湖泊水體的黑臭程度。

2.3 矩陣運算評價法

矩陣運算分析法是基于矩陣運算形成的分析方法，主要包括模糊數(shù)學(xué)評價和灰色系統(tǒng)評價。模糊數(shù)學(xué)評價是將模糊數(shù)學(xué)的思想引入水質(zhì)評價，通過對各污染物的超標情況進行加權(quán)，構(gòu)造隸屬函數(shù)和權(quán)重矩陣來進行水質(zhì)評價，也稱模糊綜合評價法。賀玉龍等以涪江為例，建立了基于置信準則的模糊綜合評價法，評價結(jié)果合理、可靠，能更準確地區(qū)分同一類別水質(zhì)污染程度的差異^[28]?；疑到y(tǒng)評價是將水體作為一個灰色系統(tǒng)，構(gòu)造白化函數(shù)和聚類矩陣，與模糊數(shù)學(xué)評價中的白化函數(shù)和聚類矩陣相類似，但兩者計算權(quán)重的方法有所不同。前者是根據(jù)污染物超標情況進行加權(quán)，后者是根據(jù)水質(zhì)類別確定相對應(yīng)的各污染物權(quán)重。張冉等采用灰色聚類法對黃河入海口2004～2011年的水質(zhì)進行評價與預(yù)測，用實際水質(zhì)指標值檢驗其精度，取得了良好的效果^[29]。

2.4 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評價法

誤差反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（BP網(wǎng)絡(luò)）是水質(zhì)評價中最典型的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評價方法。該方法的關(guān)鍵在于通過反復(fù)的正饋和反饋，對BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行訓(xùn)練，使之得出與樣本預(yù)期輸出相符合的結(jié)果，進而應(yīng)用該BP網(wǎng)絡(luò)進行水質(zhì)評價。目前該方法在國內(nèi)外已經(jīng)有了一些研究。蘇彩虹等提出了一種結(jié)合人工蜂群算法的BP網(wǎng)絡(luò)水質(zhì)評價方法（ABC-BP），并以2000～2006年渭河監(jiān)測斷面的實測數(shù)據(jù)作為測試樣本對其水質(zhì)進行了評價，評價結(jié)果準確，并具有很強的穩(wěn)定性^[30]。

3 河道黑臭控制技術(shù)

城市河道黑臭現(xiàn)象越來越普遍，對黑臭水體進行污染治理和有效控制迫在眉睫。要解決水體黑臭問題，既要控制好景觀水體污染源，又要改善景觀水體自身水質(zhì)條件。國內(nèi)外目前對城市景觀黑臭水體的控制措施主要包括物理方法、化學(xué)方法和生物生態(tài)修復(fù)。物理法一般用于先期治理，投資較大；化學(xué)法具有反應(yīng)迅速、見效快的特點，但容易引起二次污染；生物生態(tài)修復(fù)技術(shù)由于成本低、環(huán)境效益及修復(fù)效果良好，已經(jīng)成為控制景觀黑臭水體重要手段。

3.1 物理方法

河道黑臭控制的物理方法包括截污、清淤^[31]、調(diào)水^[32]和人工曝氣^[33]。截污工程常以控制點源污染為主。清淤是通過干床清挖、船載抓斗清挖和水力沖挖等方式將污染物從水體中清除出去，從而削減底泥對上覆水體的污染，改善水質(zhì)。研究指出，清淤可以使水體的有機質(zhì)、總懸浮物以及水體透明度有明顯下降^[34]。但受工程條件限制，不可能將全部污泥清掉，清淤后的底泥還可能造成二次污染，同時清淤會破壞底棲生境。此外，大規(guī)模的清淤需要大量的資金支持，被清除的污染底泥的最終處理也是亟待解決的問題。調(diào)水是通過水利設(shè)施（如閘門、泵站）的調(diào)控，引入清潔水源以改善河道水質(zhì)。調(diào)水促進了污水的稀釋，水體水動力條件得到改善，黑臭水體不易滯留，水體復(fù)氧量增加，有利于水體自凈能力的提高。上海蘇州河^[32]就曾啟動引水沖污工程改善水質(zhì)。人工曝氣技術(shù)是根據(jù)水體缺氧的特點，人工向水體中充入空氣（或氧氣），加速水體復(fù)氧過程，以提高水體的溶解氧水平，恢復(fù)和增強水體中好氧微生物的活力，有效地改善或緩解黑臭現(xiàn)象。美國的Kissimmee河^[35]治理中利用曝氣復(fù)氧裝置，提高水中的溶解氧含量，有效地去控制了河道水體的黑臭。這項技術(shù)在我國河道黑臭治理中也應(yīng)用廣泛。周杰等對上海張家浜黑臭水體曝氣復(fù)氧后，溶解氧基本維持在7 mg/L，CODCr、BOD₅、NH₄+-N和TP等指標皆維持較低水平^[36]。

3.2 化學(xué)方法

河道黑臭治理的化學(xué)方法主要包括化學(xué)氧化和化學(xué)沉淀等，目的在于去除水中懸浮物、溶解態(tài)磷和氮等污染物，提高水體透明度。所使用的化學(xué)藥劑主要有鐵鹽和鋁鹽等混凝劑、雙氧水等氧化劑以及生石灰等沉淀劑。2003年在上海蘇州河3條支流投加改性硅藻土為混凝劑，發(fā)現(xiàn)污染河水水質(zhì)對混凝效果有顯著影響^[37]。化學(xué)藥劑是否會改變河流生境，并對其生物生長和生態(tài)平衡造成的影響需進一步研究。

3.3 生物生態(tài)修復(fù)技術(shù)

生物生態(tài)修復(fù)技術(shù)是利用特定的生物吸收、轉(zhuǎn)化、清除或降解水環(huán)境污染物，從而使受污染水體能夠部分或完全地恢復(fù)到原初狀態(tài)的生物措施^[28]。這種方法可以從根本上恢復(fù)河流系統(tǒng)的生態(tài)功能，是國內(nèi)外近年來發(fā)展很快的一種技術(shù)，主要包括微生物強化技術(shù)、生物膜技術(shù)、生態(tài)浮床技術(shù)、人工濕地技術(shù)和生物生態(tài)組合技術(shù)。

3.3.1

微生物強化技術(shù)。水體污染環(huán)境中的有機物除小部分是通過物理、化學(xué)作用而被稀釋、擴散、揮發(fā)及氧化、還原、中和而遷移轉(zhuǎn)化外，主要是通過微生物的代謝活動進行降解轉(zhuǎn)化。投加微生物促生劑法可以營養(yǎng)物質(zhì)作為激活劑，刺激水體中原有的微生物生長代謝，加速河道修復(fù)。胡湛波等研究表明，在生物促生劑修復(fù)黑臭水體過程中，輔之以曝氣可加快修復(fù)速度，且降低運行成本。試驗結(jié)果表明，COD、NH₄+-N和TP去除率分別可達46.8%、98.7%和73.3%，底泥可削減5.49 cm，底泥有機質(zhì)削減率達10.5%^[38]。Francesca等指出可通過創(chuàng)造特定的條件來刺激微生物的新陳代謝，促進底泥金屬的轉(zhuǎn)化與溶化速度^[39]。如刺激底泥中鐵硫氧化細菌的代謝機制來修復(fù)重金屬污染的底泥，也可直接向污染水體投加經(jīng)過培養(yǎng)篩選的一種或多種微生物菌種。宋雅靜等對投加本源微生物菌劑治理豐湖河污染進行了探討和研究。結(jié)果表明，經(jīng)過3次補菌后，上游至下游硐橋、久泰橋和益民水閘處 COD 的去除率分別達到52.7%、68.8%和61.6%，NH₄+-N和TP也有所去除；水色由深灰綠色轉(zhuǎn)變?yōu)樯罹G色，浮油減少，臭味明顯消除^[40]。

3.3.2

生物膜。生物膜技術(shù)是指使微生物群體附著于某些載體的表面形成生物膜，這些微生物通過與污水接觸，能有效截留、吸附并降解污染物，從而使水體得到凈化，生物膜法是天然河流中所發(fā)生的微生物降解過程的一種強化，主要有礫石接觸氧化法、排水溝接觸氧化法以及人工填料接觸氧化等。曹文平等以竹絲作為填料而組建的接觸氧化生物膜工藝對校園景觀水體進行易位修復(fù)，研究表明，當進水CODMn、NH₄+-N和濁度分別為7.79～24.32 mg/L、1.36～11 mg/L和0.63～33.11 NTU的情況下，其去除率分別為10.57%～74.34%、83.33%～57.55%和20.01%～100%，且修復(fù)效果受運行工況影響不顯著^[41]。金竹靜等在滇池北岸重污染河道建設(shè)了生物接觸氧化原位修復(fù)示范工程，采用仿生填料、人工接種菌群和曝氣增氧組合技術(shù)，兩年多的運行結(jié)果顯示，工程對COD、BOD₅和TN的平均去除率分別達到40.1%、40.0%和13.5%；平均削減量分別為458.6、184.8和71.5 kg/d，出水透明度可達1 m以上^[42]。

3.3.3

生態(tài)浮床。生態(tài)浮床技術(shù)是運用無土栽培技術(shù)原理，以高分子材料為載體和基質(zhì)，采用現(xiàn)代農(nóng)藝和生態(tài)工程措施將原來只能在陸地種植的草本陸生植物種植到自然水域水面，并能取得與陸地種植相仿甚至更高的收獲量與景觀效果^[43]。目前，在國內(nèi)已有很多生態(tài)浮床的示范性工程。段金程等選取漕橋河的支流廟尖浜作為試驗河段，以睡蓮、菖蒲和水芹作為微污染水體凈化的浮床植物。結(jié)果顯示，隨浮床面積增加，菖蒲區(qū)對TN的去除率由8.6%增加到26.7%，TP的去除率由17.1%增加到58.2%，水芹區(qū)對TN和TP的去除率最高可達22.0%和28.0%^[44]。高陽俊等采用植物浮床和填料浮床組合而成的生態(tài)浮床系統(tǒng)治理滇池大清河。結(jié)果表明，組合生態(tài)浮床對水體中COD、TN和TP的面積污染負荷去除率分別為401.50、50.00和5.44 mg/（m2·d），年平均去除率分別為5.16%、4.2%和7.91%，水質(zhì)得到明顯改善^[45]。

3.3.4

人工濕地技術(shù)。人工濕地污水修復(fù)系統(tǒng)具有獨特而復(fù)雜的凈化機理，利用基質(zhì)/微生物/植物復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的物理、化學(xué)和生物三重協(xié)調(diào)作用，通過過濾、吸附、沉淀、離子交換、植物吸收和微生物分解來實現(xiàn)對景觀水體的高效凈化^[46]。水生植物在人工濕地污水處理系統(tǒng)中發(fā)揮著十分重要的作用，需要通過試驗選擇耐污性強、凈化效果好、適宜其生存環(huán)境的植物種類，同時也要考慮植物物種間的搭配。加拿大^[47]潛流蘆葦床濕地系統(tǒng)在植物生長旺季中的TN平均去除率為60%，TKN為53%，TP為73%，磷酸鹽平均去除率為94%。德國^[48]利用水平流和垂直流濕地蘆葦床系統(tǒng)處理黑臭水體，結(jié)果表明，超過90%的有機污染和氮磷等污染被去除。Shengbing He等采用了沸石、礫石以及粉煤灰為基質(zhì)的人工濕地治理上海交大閔行校區(qū)富營養(yǎng)化河水，結(jié)果表明，該濕地系統(tǒng)成功去除有機物和氮磷，同時也降低了水中的臭味^[49]。

3.3.5

生物生態(tài)組合技術(shù)。

隨著黑臭河道治理的研究和實踐不斷深入，研究者根據(jù)治理與修復(fù)需求對各種單項技術(shù)進行優(yōu)化和篩選，并進行了集成，形成了組合技術(shù)。目前生物生態(tài)組合技術(shù)已成為國內(nèi)外水體治理的主流思想。王磊等采用低溶解氧接觸氧化/微曝氣/垂直流人工濕地的組合工藝對滇池污染河水進行處理。結(jié)果表明，在低溶解氧條件下，接觸氧化反應(yīng)器對SS、COD、NH₄+-N和TN的平均去除率分別為86.2%、57.4%、89.6%和40.6%。該組合工藝運行穩(wěn)定，除污效率高，為黑臭水體的凈化提供了一種新的方法^[50]。李捍東等采用了曝氣/微生物/人工濕地組合工藝開展處理河北東部黑臭河水的中試研究，經(jīng)過兩個月的運行，出水水質(zhì)達到了《地表水環(huán)境質(zhì)量標準（GB3838-2002）》中的Ⅴ類水質(zhì)標準^[51]。Lianpeng Sun等運用生態(tài)浮床外加人工曝氣和投加反硝化菌的方法處理廣州珠江河道，取得了良好的凈化效果^[52]。高尚等采用集成生物接觸氧化技術(shù)與人工濕地技術(shù)于一體的生物凈化槽處理上海市中心城區(qū)黑臭河水，試驗研究結(jié)果表明，水體的BOD₅、CODCr以及氮磷的去除率均達到30%左右^[53]。

3.4 幾種河道黑臭控制技術(shù)對比分析

隨著城市河道黑臭現(xiàn)象越來越普遍，人們對黑臭水體的污染治理也越來越關(guān)注。目前國內(nèi)外對城市景觀黑臭水體的控制措施主要包括物理方法、化學(xué)方法和生物生態(tài)修復(fù)，以及這3種控制措施的相互組合。各種控制措施的特點、分類以及工程應(yīng)用實例見表2。

4 結(jié)語

城市河道受到日益嚴重的污染，水體黑臭的現(xiàn)象頻繁出現(xiàn)，黑臭的產(chǎn)生機理、評價模型以及控制措施的研究迫在眉睫。近年來國內(nèi)外學(xué)者在水體黑臭研究領(lǐng)域內(nèi)做了不少的工作，在研究范圍與深度方面均有所拓展。國內(nèi)外學(xué)者提出了多種方法來建立河道黑臭評價模型，這為城市河道黑臭的研究提供了寶貴的理論和事實基礎(chǔ)。雖然河道黑臭是由許多因素引起，不同地區(qū)、不同河流又具有不同的污染特性，但是各河道黑臭的機理卻相似。因此建立一種可以應(yīng)用于不同黑臭河道的評價模型才能使當前的河道黑臭評價工作取得突破。城市黑臭河道的治理是一個系統(tǒng)而又復(fù)雜的過程。在借鑒國外成功治理經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，做到因地制宜和因時制宜，不能完全依賴物理、化學(xué)處理這樣瞬間見效快的方法，要在此基礎(chǔ)上，強化生物生態(tài)修復(fù)措施；篩選出耐受性好、適應(yīng)性強的物種，優(yōu)化工藝組合參數(shù)，逐步完善生物生態(tài)技術(shù)，使黑臭河道修復(fù)可以長期持久地進行下去，達到最佳的效果，是適合我國黑臭河道的穩(wěn)定有效的治理技術(shù)。

參考文獻

[1]

鄧建綿.污染河流生物修復(fù)技術(shù)研究[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2003，26（S1）：55-76.

[2] JIN-OH J，SANG D K，HYUNG-JIN L，et al.Decomposition of taste-and-odor compounds produced by cyanobacteria algae using atmospheric pressure plasma created inside a porous hydrophobic ceramic tube[J].Chemical Engineering Journal，2014，274：291-301.

[3] 張曉紅，宋肖鋒，蔡國強，等.生態(tài)修復(fù)綜合技術(shù)在杭州蝦龍圩河的應(yīng)用[J].環(huán)境工程學(xué)報，2012（12）：83-87.

[4] JUN C，PING X，ZHIMEI M，et al.A systematic study on spatial and seasonal patterns of eight taste and odor compounds with relation to various biotic and abiotic parameters in Gonghu Bay of Lake Taihu，China[J].Science of the Total Environment，2010，409：314-325.

[5] 盧萃云，龐志華，林方敏，等.曝氣充氧和人工造流技術(shù)修復(fù)河道污染水體[J].環(huán)境工程學(xué)報，2012（4）：1135-1141.

[6] DAVIES J M，ROXBOROUGH M，MAZUMDER A.Origin s and implications of drinking water odours in lakes and reservoirs of British Columbia，Canada[J].Water Research，2004，38（7）：1900-1910.

[7] KEJIA Z，TSAIR F L，TUQIAO Z，et al.Characterization of typical taste and odor compounds formed by Microcystis aeruginosa[J].Journal of Environmental Sciences，2013，25（8）：1539-1548.

[8] 李勇，張曉健，陳超，等.臭氧活性炭去除水中硫醇類致嗅物質(zhì)的研究[J].清華大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2009，49（3）：390-392.

[9] QIUSHI S，QILIN Z，JINGGE S，et al.Beyond hypoxia：Occurrence and characteristics of black blooms due to the decomposition of the submerged plant Potamogeton crispus in a shallow lake[J].Journal of Environmental Sciences 2014，26：281-288.

[10] BREE M，ANDREW W R，EDWARD D B.Water chemistry and nutrient release during the resuspension of FeS-rich sediments in a eutrophic estuarine system[J].Science of the Total Environment，2012，432：47-56.

[11] OLGA A K，SUE B W.Development and application of a molecular assay to detect and monitor geosmin-producing cyanobacteria and actinomycetes in the Great Lakes[J].Journal of Great Lakes Research，2014，40（2）：404-414.

[12] JULIEN P，MANUEL J R，JEAN S.Influence of water quality on the presence of off-flavour compounds （geosmin and 2-methylisoborneol）[J].Water Research，2010，44（20）：5847-5856.

[13] 謝丹平，李開明，江棟，等.底泥修復(fù)對城市污染河道水體污染修復(fù)的影響研究[J].環(huán)境工程學(xué)報，2009，3（8）：1447-1453.

[14] 寧尋安，陳文松，李萍，等.污染底泥修復(fù)治理技術(shù)研究進展[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2006，29（9）：100-102.

[15] 劉臣，樊雪紅，戴仲怡.環(huán)保疏浚技術(shù)改善水庫水源水質(zhì)的工程實踐[J].中國給水排水，2011，27（22）：65-68.

[16] 王松，王立彤，魏新慶.漢沽污水庫底泥的環(huán)保疏浚試驗工程設(shè)計[J].中國給水排水，2011，23（5）：22-25.

[17] JIAN H G，JIANJUN J，ALBERT J K.Changes in water and sediment exchange between the Changjiang River and Poyang Lake under natural and anthropogenic conditions，China[J].Science of the Total Environment，2014，481：542-553.

[18] 李大鵬，黃勇，李偉光.底泥曝氣改善城市河流水質(zhì)的研究[J].中國給水排水，2007，15（5）：41-42.

[19] 顧國維，蔡不忒.黃浦江黑臭趨勢的初步預(yù)測[J].上海環(huán)境科學(xué)，1983（4）：24-26.

[20] 溫灼如，張瑛玉，洪陵成，等.蘇州水網(wǎng)黑臭警報方案的研究[J].環(huán)境科學(xué)，1987，8（4）：2-7.

[21] 徐祖信.我國河流單因子水質(zhì)標識指數(shù)評價方法研究[J].同濟大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2005，33（3）：321-325.

[22] 徐明德，潘韓智.汾河太原城區(qū)段及玉門河水質(zhì)數(shù)值模擬研究[J].人民黃河，2009，31（3）：55-57.

[23] 劉成，胡湛波，郝曉明，等.城市河道黑臭評價模型研究進展[J].華東師范大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2011（1）：44-52.

[24] 方宇翹，張國瑩，裘祖楠.蘇州河水的黑臭現(xiàn)象研究[J].上海環(huán)境科學(xué)，1993，12（12）：21-26.

[25] 徐祖信.我國河流綜合水質(zhì)標識指數(shù)評價方法研究[J].同濟大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2005，23（4）：482-488.

[26] DZIALOWSKI A R，SMITH V H，HUGGINS D G，et al.Development of predictive models for geosmin-related taste and odor in Kansas，USA，drinking water reservoirs[J].Water Research，2009，43（11）：2829-2840.

[27] SUGIURA N，UTSUMI M，WEI B，et al.Assessment for the complicated occurrence of nuisance odours from phytoplankton and environmental factors in a eutrophic lake[J].Lakes & Reservoirs：Research and Management，2004，9（3/4）：195-201.

[28] 賀玉龍，戴本林，陶雪峰.基于置信度準則的地表水水質(zhì)模糊綜合評價[J].中國給水排水，2011，27（23）：52-55.

[29] 張冉，孫寶盛，王永亮，等.黃河入?？谒|(zhì)評價與預(yù)測[J].環(huán)境工程學(xué)報，2013，7（8）：3089-3093.

[30] 蘇彩紅，向娜，陳廣義，等.基于人工蜂群算法與BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的水質(zhì)評價模型[J].環(huán)境工程學(xué)報，2012，6（2）：699-704.

[31] 李碧清，唐瑤，馮新，等.廣州市城市河涌生態(tài)恢復(fù)的工程實踐[J].中國給水排水，2011，27（22）：76-78.

[32] 薛朝霞，汪翙，阮曉紅，等.引水沖污治理蘇州的水環(huán)境[J].中國給水排水，2002，18（10）：33-35.

[33] 余光偉，雷恒毅，劉廣立，等.重污染感潮河道底泥釋放特征及其控制技術(shù)研究[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2007，27（9）：1476-1484.

[34] SHIYANG Z，QIAOHONG Z，DONG X，et al.Effects of sediment dredging on water quality and zooplankton community structure in a shallow of eutrophic lake[J].Journal of Environmental Sciences，2010，22（2）：218-224.

[35] WHALEN P J，TOTH L A.Kissimmee River Restoration：A case study[J].Water Science & Technology，2002，45（11）：55-62.

[36] 周杰，章永泰，楊賢智.人工曝氣復(fù)氧治理黑臭河流[J].中國給水排水，2001，17（4）：47-49.

[37] 孫從軍，王敏，程曦.硅藻土混凝劑在污染河水處理中的應(yīng)用研究[J].上海環(huán)境科學(xué)，2003，22（4）：275-278.

[38] 胡湛波，劉成，周權(quán)能.曝氣對生物促生劑修復(fù)城市黑臭河道水體的影響[J].環(huán)境工程學(xué)報，2012，6（12）：4281-4288.

[39] FRANCESCA B，ANTONIO D A.Auto-and het-eutrophic acidophilic bacteria enhance the bioremediation efficiency of sediments contaminated by heavy metals[J].Chemosphere，2009，74：1321-1326.

[40] 宋雅靜，謝悅波，黃小丹.本源微生物菌劑修復(fù)城市污染河流[J].環(huán)境工程學(xué)報，2012，6（7）：2173-2177.

[41] 曹文平，譚水成.竹絲生物膜反應(yīng)器修復(fù)校園景觀水體的實驗研究[J].環(huán)境工程學(xué)報，2010，4（7）：1585-1590.

[42] 金竹靜，楊逢樂，葉金利.生物接觸氧化法原位修復(fù)受污染河水的效果[J].中國給水排水，2012，28（3）：36-39.

[43] 伍亮，成水平.城市景觀河道生態(tài)修復(fù)研究進展[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，40（34）：16790，16792-16814.

[44] 段金程，張毅敏，張紅衛(wèi)，等.連片生態(tài)浮床對微污染河水的凈化效果[J].環(huán)境工程學(xué)報，2013，7（4）：1324-1330.

[45] 高陽俊，趙振，孫從軍.組合生態(tài)浮床在滇池入湖河流治理中的應(yīng)用[J].中國給水排水，2009，25（15）：46-48.

[46] 許列峰，陳婕，邵之劍，等.城市河流生物修復(fù)技術(shù)的研究進展[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，41（6）：2597-2600，2612.

[47] GARBA L，JACQUES B，LINDA D，et al.Nitrogen and phosphorus removal in a subsurface-flowered bed[J].Water Quality Research Journal of Canada，1998，33（2）：319-329.

[48] VOLKER L，ELKE E，MARTINA L.Nutrient removal efficiency and resource economics of vertical flow and horizontal flow constructed wetlands[J].Ecological Engineering，2001，18：157-171.

[49] SHENG-BING H，LI Y，HAI-NAN K，et al.Treatment Efficiencies of Constructed Wetlands for Eutrophic Landscape River Water[J].Pedosphere，2007，17（4）：522-528.

[50] 王磊，李文朝，柯凡，等.低氧接觸氧化/微曝氣人工濕地工藝凈化污染河水[J].中國給水排水，2008，24（5）：22-26.

[51] 李捍東，朱健，王平，等.曝氣/微生物/人工濕地組合工藝處理黑臭河水[J].中國給水排水，2009，25（11）：22-24.

[52] LIANPENG S，YANG L，HUI J.Nitrogen removal from polluted river by enhanced foating bed grown canna[J].Ecological Engineering，2009，35（1）：135-140.

[53] 高尚，黃民生，吳林林，等.生物凈化槽對黑臭河水凈化的中試研究[J].中國環(huán)境科學(xué)，2008，28（5）：433-437.