城市黑臭水体现状
我国自“九五”期间开始启动重点流域水污染防治规划，经过近20年的治理，在大江大河水质改善的同时，城市中自然或人工形成的河流、河道和小型湖泊等水体，老百姓周边的毛细血管河流水质尚未好转，部分城市出现多条黑臭水体，甚至城市区域内的主干线河流也出现黑臭现象。
水体黑臭是大部分国家工业化发展阶段产生的环境产物。国外发达国家在工业化、城市化发展进程中，也出现过城市水体黑臭、水体污染的现象，最早可追溯至20世纪中期的英国晤士河。20世纪70年代，德国的莱茵河由于重工业区工业污水的排入，水体发生黑臭现象。同期，美国的芝加哥河、特拉华河等，也曾污染严重而常年黑臭。
我国由于近几十年来城镇化和工业化进程的发展速度加快，但城市基础设施建设不足，使得一些城市水体尤其是中小城镇水体直接成为工业、农业及生活废水的主要排放通道和场所，导致城市水体大面积污染，引起水体富营养化，形成黑臭水体。截至2016年2月，我国已排查出黑臭水体1861个。其中，河流1595条，占85.7%;湖、塘266个，占14.3%。从黑臭水体地域分布来看，南方地区有1197个，占64.3%;北方地区有664个，占35.7%，总体呈南多北少的趋势;从省份来看，60%的黑臭水体分布在广东、安徽、山东、湖南、湖北、河南、江苏等东南沿海、经济相对发达地区。
十二五”以来，我国对解决和治理城市黑臭水体十分重视。2015年4月，国务院发布《水污染防治行动计划》，其中对黑臭水体治理和水体水质提出的明确要求：到2020年，我国地级及以上城市建成区黑臭水体均控制在10%以内，重点流域水质优良比例总体达到70%以上; 到2030年，城市建成区黑臭水体总体得到消除，重点流域水质优良比例总体达到75%以上，城市集中式饮用水水源水质达到或优于Ⅲ类比例总体为95%左右。
2015年8月，住建部、环保部发布《城市黑臭水体整治工作指南》，对城市黑臭水体整治工作的目标、原则、工作流程等均作出了明确规定，并对城市黑臭水体的识别、分级、整治方案编制方法以及整治技术的选择和效果评估、政策机制保障提出了明确的要求。根据《指南》，到2015年年底前，地级及以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(已基本完成);2017年年底前，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。
黑臭水体成因和分级
黑臭水体是由于水体缺氧，有机物腐败而造成的，是有机污染的一种极端现象。水体黑臭是由于大量有机污染物进入水体，在好氧微生物的生化作用下，消耗了水体中大量的氧气，使水体转化成缺氧状态，致使厌氧细菌大量繁殖，导致有机物腐败、分解、发酵，转化为氨氮、腐殖质、硫化氢、甲烷和硫醇等发臭物质。此过程引起水体中耗氧速率大于复氧速率，造成缺氧环境，产生的有臭气体逸出水面进入大气，水中铁、锰等重金属被还原，与水中的硫形成硫化亚铁等化合物，形成大量吸附了FeS、MnS的带负电胶体的悬浮颗粒，使水体变黑、变臭(见图1)。
图1 水体黑臭发生机理
城市人口增加和工业发展使得排入城市水体的污染物超过水体环境承受能力和自净能力，使水体污染，DO下降，水体发生厌氧现象，从而发生黑臭。水体污染影响水体生态，影响水中生物生存，使水生植被退化甚至灭绝，浮游植物、浮游动物、底栖动物大量消失，只有少量耐污种类存在。水体中食物链断裂，生态系统结构严重失衡，水体自净功能严重退化甚至丧失，从而导致水体黑臭速度加快。水体发生黑臭后，水体自净功能基本丧失，在污染物不停排入的情况下，水体愈发的显现黑臭，进入恶性循环阶段。
《城市黑臭水体整治工作指南》中对于城市黑臭水体给出了明确定义：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。黑臭水体具有几个特点：1.水体有机污染较严重，富营养化较为明显;2.颜色呈黑色或泛黑色，具有极差的感官体验;3.散发刺激的气味，引起人们的不愉快或厌恶;4.水体中DO较低，透明度较差，氨氮较高。
《城市黑臭水体整治工作指南》中根据黑臭程度的不同，将黑臭水体细分为“轻度黑臭”和“重度黑臭”两级。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1。
表1 城市黑臭水体污染程度分级标准
注：*水深不足25cm时，该指标按水深的40%取值。
黑臭水体治理理念及技术体系
水体中的污染物来源包括外源污染和内源污染;外源污染包括点源污染(工业污水、生活污水等)和面源污染(初期雨水径流、空气降尘、农业废弃物倾倒等);内源污染则包括污泥和水体内污染物的释放。
水体黑臭的根本原因是污染量超过水体的自净能力。在治理黑臭水体时应遵循“外源控制+内源控制+提升自净能力+综合管理”的理念。外源控制主要是截断污染源，对点源污染、面源污染进行综合治理;内源控制则是内源污染物的清除与固化(如河道清淤等);提升自净能力是使水系连通，维持水体流动性，恢复水体生态系统自净能力，恢复河道景观。在此基础上，要加强综合管理，建立完善的监测系统。治理黑臭水体截是基础，治是关键，保是根本。截是切断进入水体污染源;治是采用技术使现有水体变清;保是恢复水体生态和自净能力，永保水清。
城市黑臭水体治理目标：1.感官目标：达到水体清澈透亮，无特殊气味，不滋生过量的水生浮游动物 。2.理化目标：达到国家水质标准，满足生产用水(农业类)。3.生态目标： 在保证水体水质的前提下，努力营造人与自然和谐共处的生态美景。
针对城市黑臭水体的治理技术主要包括生物修复技术、物理修复技术和化学修复技术等。传统的生物修复技术较多，主要包括生物稳定塘、生物膜法、曝气复氧、生物液促生等。此外，伴随着生态修复理念而出现的生态浮床、旁路技术等新技术，也已开始被采纳和应用。随着环保要求的不断提高和生物技术的发展，生物修复凸显出高效益、低成本、操作灵活的特点。美国和德国等西方国家已经普遍采取近自然的修复工艺，采用生态护岸、保持河流自然形态等措施，达到恢复水生生物多样性的目的。不过，生物修复的功能和范围都是有限的，它还必须同其他方法有机结合起来。否则，会因为外源污染物的不断注入或是生物修复本身的局限性而影响治理效果，甚至功亏一篑。
除了生物修复之外，物理修复和化学修复也是治理河道时经常采用的重要方法。这些方法不但能弥补生物修复的不足，而且有些还被当作必不可少的手段来使用。物理法主要用于黑臭水体的先期治理，如截污、清淤等，调水、换水和循环过滤等方法适用于总水量不大的小河道治理;化学法具有反应迅速、见效快的特点，特别适用于水质和水量经常发生变化的河道。近年来根据实际需要，还发展了网格栅、超声波降解、新型催化剂、化学除藻剂等多项环境友好新技术，应用潜力巨大。
城市黑臭水体治理工作是一项系统的工作，依靠单一的处理技术与应急的处理方案，尽管短时间内可能能够消除水体的黑臭，但并非是长治久安的治理措施。城市黑臭水体治理的技术体系应根据“外源控制+内源控制+提升自净能力+综合管理”的理念建立，应包括外源控制技术、水体内源控制技术、水体自净能力恢复和建立技术、黑臭水体监测和管理体系等。黑臭水体治理不仅涉及到污水治理技术、污水再生利用技术、水体生态系统恢复技术、景观园林构建技术、水资源平衡及利用技术等，是一个系统的黑臭水体环境综合治理技术，还涉及到人文、地理、景观、城市发展及居民生活质量等，因此黑臭水体治理体系建立必须全方位地考虑，全方位地设计和全方位地治理。
《城市黑臭水体整治工作指南》中对黑臭水体的整治方案提出一整套比较完善的整治方案编制流程，针对我国城市建成区内可能出现的黑臭水体问题进行了比较综合的考量，针对具体的水体状况应选择最为适用的整治方案。城市黑臭水体整治技术的选择应遵循“适用性、综合性、经济性、长效型与安全性”等原则。
城市黑臭水体治理技术体系建立案例
城市黑臭水体治理过程中，切断进入水体污染源是基础，采用技术使现有水体变清是关键，恢复水体生态和自净能力是根本。基于以上理念，北京首创清源科技有限公司建立了自己的城市黑臭水体治理技术体系，该技术体系包括外源和内源同时控制技术、生态构建技术、水体自净能力恢复技术、水体监测和管理技术等。
图2给出北京首创清源环境科技有限公司城市黑臭水体技术体系构建图，根据城市河道湖泊水体污染的程度与污染类型，可以选择多种组合方式，在稳定有效的基础上寻求最为经济适用的水质处理处置方案。
图2 首创清源黑臭水体治理技术体系构建图
首创清源的城市黑臭水体治理技术体系中包括的主要技术、技术特点和适应范围如下：
1.rCAA污泥减量化技术
rCAA污泥减量化技术适用于外源控制和内源控制，具有以下优势：彻底的环保技术，污水处理效果稳定;独有的污泥减量化技术;占地小，安装方便，运行操作简单，对微污染水体有着良好的应用效果。
2.SSLE分散式污水处理技术
SSLE分散式污水处理技术的适用范围包括：外源控制(农村污水处理，分散式污染点源治理，河道排污口处理)和内源控制(旁路处理)。其优势是：可地埋，地表绿化，景观效果较好;结构材质多样，使用寿命长;处理设备实现远程观察调控;运行降低人工成本。可以对分散式黑臭水体的排放入口进行灵活安置处理，是解决外源污染的好方法。
3.一体化移动式污水处理技术
一体化移动式污水处理技术适用于外源控制(排污口污水治理)，具有可移动，可用于应急处理;操作维护简便;方便、灵活、可靠的优势。
4.连续砂过滤深度处理技术
连续砂过滤深度处理技术对悬浮物(SS)有去除作用明显;可去除水体中部分P，防止富营养化;既可用于外源污染治理(深度处理)，也可用于内源污染控制(旁路处理系统)。
5.底泥处理技术
消除底泥黑臭是修复河道生态系统的前提，首创清源的底泥曝气及稳定化技术可通过稳定底泥重金属及磷、抑制硫化物再生、促进生物降解、强化混凝沉淀等作用达到清除底泥黑臭的目的。
6.人工湿地处理技术
人工湿地处理技术具有特殊的结构层构建，处理效率高，既可用于外源污染治理，也可用于内源控制，并且可作为旁路系统使用。
7.蒸发渗透模型技术
蒸发渗透模型技术用于确定蒸发量、渗透量，确保水体水量平衡，保证水系流动性。
8.应急生物制剂技术
该技术用于应急处理，具有如下优势：(1)固体、液体各有优点。 固体制剂方便运输，方便储存，液体制剂使用方便，见效快。 (2)因地制宜、灵活配方。针对不同水体污染情况，采用不同的配方，配制不同功能的生物制剂。(3)见效较快。 生物制剂不仅含有菌株，更有多种生物酶，见效快，效果好号。
9.生态袋护坡净化技术
生态袋护坡净化技术适用于生态护坡构建、面源污染控制，其优势包括：特殊的种植土配方，污染物去除效果好，采用专门的生态袋连接技术，对河堤具有加固作用。
10.生物浮床技术
生物浮床技术适用于总水量一定，水流速度平缓且适于搭建浮床的中小河道。其优势在于：既消除污染物又恢复水生态环境;对COD、BOD5、TN、TP和SS的去除率较高;增加水体透明度;运行能耗低。其劣势在于：浮床设施建设费用较高;工程完工后需撤走浮床。
11.水生植被重建技术
该技术适用于由水体富营养化引起黑臭的中小河道且流速极缓的河道。其优势在于：恢复水体生态，提高NH3-N、TN和TP的净化能力，能抑制蓝藻水花的爆发。
12.园林景观构建技术
该技术适用于水体景观构建、面源污染控制。其优势在于：生态与景观完美结合，不仅给人们呈现了优美的景观，还创造了良好的生态效益;水污染治理与园林景观有机结合，既可改善水体水质又可创造人文的清水景观;园林景观与海绵城市建设结合，增加城市水资源可利用量，提高城市防内涝能力。
13.水质远程监控技术
该技术的适用范围包括治理设施监控管理，水体维护。该技术能根据不同条件，分别选择重点监控指标，进行实时监控，以保证水体水质达标;根据不同的监测污染物，选择适当的监测仪器，以保证监测数据的准确性;并且能实时监测水质数据，根据实际情况，远程进行调控。
清淤、补水以及生物制剂等都是短期见效的速效治理方式，长期维持治理效果，必须从源头做起，进行截污和污水处理，降低外源污染，同时构建水体生态系统，提高水体净化能力。当污染量和水体净化能力吻合时，水体才可实现稳定保持洁净的结果。
首创清源的黑臭水体治理技术体系具有以下的特点：(1)技术系统全面，先进可靠，“三维立体生态群落”的修复模式。(2)以自净为主，微动力为辅;投资和运行养护费用低。(3)不仅可以短期见效，且兼顾远期水体维护。(4)完美的景观设计，丰富的人文情趣。(作者单位：北京首创清源环境科技有限公司)
城市黑臭水体治理工作是一项系统的工作，依靠单一的处理技术与应急的处理方案，尽管短时间内可能能够消除水体的黑臭，但并非是长治久安的治理措施。城市黑臭水体治理的技术体系应根据“外源控制+内源控制+提升自净能力+综合管理”的理念建立。
