10期重点专题：黑臭水体综合整治技术及思考

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21 世纪以来，伴随着城镇化进程，我国水环境整治力度也在加大，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”）明确提出治理城市黑臭水体的目标，要求到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。“十一五”“十二五”“十三五”期间，我国开展了大量卓有成效的水环境整治工作，突破了城镇排水管网改造、污水厂提标建设、高等级再生水利用、雨水径流与城市面源污染控制等方面关键技术，形成“源头削减、过程控制、系统治理、资源化、能源化”的城镇污染物控源减排及稳定达标成套技术与设备产品，并逐渐集成化、系统化，支撑了黑臭水体整治。目前，我国的水环境综合整治工作已经处于攻坚和取得阶段性成果的时期，在技术体系不断完善和发展的同时，考虑“后黑臭”时代水环境长治久清的技术体系、政策措施及战略举措已经提上日程。

本专栏特约几位长期从事水环境治理科研和工程实践第一线的专家，从城市水环境综合整治工程原理与系统方法、城市水环境治理面临的课题与长效治理模式，以及流域水环境综合治理典型案例角度详细介绍了我国水环境综合整治的技术体系，并选择了数篇投稿论文，分别从对策与案例、污染源解析、控源截污、生态修复、水环境评价等方面，较为代表性地介绍了水环境整治的研究和实践，以期为巩固水环境治理成果、积极讨论“后黑臭”时代水环境的长治久清工作奠定基础。

管运涛教授（专栏主编）

管运涛，教授，博士生导师。清华大学深圳研究生院环境工程与管理研究所所长。兼任清华大学环境工程领域全日制工程硕士项目指导委员会主任委员，国家环境保护环境微生物利用与安全控制重点实验室副主任，广东省城市水循环与水环境安全保障工程技术研究中心主任。长期从事水与废水处理理论与技术等领域的研究，主要研究方向包括城市水环境综合整治技术与实践、面源污染控制理论与技术、土壤修复理论与技术等。

01

城市水环境综合整治工程原理与系统方法

刘翔¹ 李淼¹ 周方¹ 王慧¹ 管运涛² 王继华³

1.清华大学 环境学院

2.清华大学 深圳国际研究生院

3.哈尔滨师范大学 生命科学与技术学院

摘要：通过对城市水环境综合整治目标与需求的梳理，从宏观尺度上分析了城市水环境整治的工程原理，提出了解决城市水环境整治的工程途径和技术方法，根据各类治理技术的对象和功能，构建了城市水环境整治技术体系，为不同适用技术的选择提供了理论指导，并基于工程原理与解决途径提出了城市水环境综合整治系统性方案的编制方法。

关键词：城市水环境玄；综合整治；工程原理；环境同化容量；系统方案

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02

城市水环境治理面临的课题与长效治理模式

胡洪营^1,2 孙迎雪³ 陈卓¹ 吴光学⁴ 李锋民⁵ 种云霄⁶

1.清华大学 环境学院 环境模拟与污染控制国家重点联合实验室

2.清华-伯克利深圳学院 深圳环境科学与新能源技术工程实验室

3.清华大学 深圳国际研究生院 国家环境保护环境微生物利用与安全控制重点实验室

4.江苏大学 环境健康与生态安全研究院

5.中国海洋大学 环境科学与工程学院

6.华南农业大学 资源环境学院

摘要：在系统分析城市水环境特点、面临的突出问题及其成因的基础上，提出了水环境治理的基本措施和长效模式。城市水体是一个由物理环境、化学物质和水生生物共同组成的复杂生态系统，影响城市水体水质的关键要素包括环境条件、水力学特征、生态禀赋、污染物通量和补水退水等，关键过程主要有溶解氧补充与消耗过程、污染物迁移与转化过程和微藻生长繁殖与死亡过程等。通过总结分析水环境治理经验，以及在污染成因、水质目标、治理技术和治理方案等方面存在诸多误解和误区，提出了城市水环境治理的基本措施（截污控源、补水活水、生态修补、亲用促管）和生态耦联水循环模式。

关键词：城市水环境；水质特征；水质目标；治理措施；生态耦联循环

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03

流域水环境综合治理技术体系研究：以兆河流域为例

王民浩¹ 周晓平² 焦梦² 翟敏婷² 薛文宇²

1.中国电力建设集团有限公司

2.中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司

摘要：采用中国电建集团已形成的“以水环境改善为核心，以水资源保障、水生态修复为重点的五位一体综合治理技术体系”研究成果，以环巢湖的兆河流域为例，基于污染物总量控制、生态基流和水生态系统平衡分别确定水环境改善方案、水资源保障方案和生态修复方案，并评价工程实施后水质达标状况。结果表明：兆河流域污染源贡献量最高的类型为城镇生活源，污染负荷最高的小流域为县河；流量在75%保证率下兆河流域COD、NH₃-N、TP和TN的水环境容量分别为5438.61，370.42，70.76，367.50 t/a；县河流域污染负荷削减分配量最高；水环境、水资源和水生态措施实施后，兆河流域污染负荷低于水环境容量限值。

关键词：最大日负荷量；水环境；水资源；水生态；技术体系

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04

深圳市覆盖河道现状与整治对策探究

牟东阳¹ 陈俊君² 吴晓辉¹ 蒋岩¹ 彭犇¹ 田玮¹ 汪燕²

1.中冶节能环保有限责任公司 中冶建筑研究总院有限公司 钢铁工业环境保护国家重点实验室 工业环境保护国家工程研究中心

2.深圳市水务科技信息中心

摘要：对深圳市流域面积>1 km²的310条河道开展覆盖情况调查，采用实地踏勘等方法全面调查了深圳市覆盖河道,的地理位置、汇水面积、覆盖长度等信息。结果表明：覆盖河道共115条，覆盖段长度共,178.2 km。从中选取3条具有代表性的覆盖河道进行水样采集，并对其总磷、氨氮、总氮、COD及有毒有害气体进行检测，发现绝大多数指数超标，河道水体属劣V类，均有不同程度的黑臭。探究了覆盖河道对河流污染物降解作用、行洪排涝能力、截污功能等方面的影响，产生有毒有害气体及结构风险情况，总结了覆盖河道的各项功能，对深圳市具备复明条件的暗涵分别提出了点源污染、面源污染、水质修复等方面的治理对策，指出了覆盖河道后续整治工作中的重点。

关键词：覆盖河道；河道现状；黑臭水体；深圳市

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05

基于控制断面水质达标的河流水环境容量案例分析：以银川市灵武东沟为例

项颂^1,2 庞燕^1,2 胡小贞¹ 耿荣妹¹ 薛力强¹

1.中国环境科学研究院 湖泊环境研究所

2.湖泊水污染治理与生态修复技术国家工程实验室

摘要：河流水环境容量研究是保障河流断面水质达标的科学依据。以银川市灵武东沟小流域为研究对象，基于灵武东沟入黄口断面水质达标要求，建立“控制单元划分-水环境问题诊断-污染排放与水质响应关系建立-水环境容量核算与分配-污染管控”系统体系，进行河流水环境容量研究。结果表明：1)综合考虑研究区水文、行政区划及污染源分布情况，划分3个控制单元；2)水环境问题诊断结果显示氮浓度超标严重，枯水期污染物浓度高，工业为主的点源为重点控制污染源；3)首要超标污染物NH₄⁺-N的污染排放与水质响应模型结果显示，控制单元NH₄⁺-N的许可排放量为384.32 t/a，小于入河排放量，需进行入河排放总量控制；4)采用污染贡献分析法进行总量分配并基于分配结果提出“污染源系统控制-河道水质净化及生态修复-水量保障与优化-综合监管”的污染减排方案，最终实现了水环境容量体系在研究区的建立与应用。 

关键词：水质达标；水环境容量；容量核算；容量分配

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06

基于PlanetScope影像的广西钦州市黑臭水体识别方法研究

姚焕玫 卢燕南 龚祝清

广西大学 资源环境与材料学院

摘要：城市黑臭水体实质上是由环境保护和城市建设两者发展不平衡产生的,也是我国当下生态环境保护工作的重点之一。针对城市黑臭水体监测评价这一热点难点展开研究，以钦州市主城区为研究区域，以高频次重访的高空间分辨PlanetScope遥感影像为数据源，结合两期的实地采样数据，分析黑臭水体表观光学特性，利用黑臭水体与一般水体光谱曲线差异特征，提出近红外(NIR)单波段阈值法、HI指数法、EHI指数法和NDBWI指数法以及基于色度法的饱和度识别算法。城市黑臭水体与一般水体在蓝、绿和红波段(455～670 nm)的相同点是反射率偏低，不同点在于一般水体在455～670 nm处的光谱曲线斜率高于黑臭水体，在红波段处反射率达到极大值，在红波段和近红外波段开始下降，而黑臭水体此波段范围内反射率开始大幅升高。识别结果表明，NIR单波段阈值法识别准确率较低，存在较大偏差；HI指数识别准确率为57.14%；EHI指数和饱和度法对黑臭水体的识别准确率均为78.57%；NDBWI指数的识别准确率最高，达90%以上。 

关键词：城市黑臭水体；PlanetScope影像；识别算法；遥感监测

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07

长江经济带入河排污口监测体系构建研究

王军霞 敬红 邱立莉 张守斌 李莉娜 刘通浩

中国环境监测总站

摘要：由于我国入河排污口监测监管部门存在职责交叉和缺位的现象，机构改革后，亟待重构入河排污口监测体系。构建入河排污口监测体系的关键是实现入河排污口监测与污染源监测制度的融合，厘清相关责任主体的职责分工，明确企业排污口和入河排污口的关系，并按照衔接融合的思路进行监测技术要求的整合。基于对关键问题的分析，按照污染源监测与入河排污口监测管理制度、技术整合的总体原则，分别从入河排污口自行监测和监督性监测2个维度，对监测范围、监测点位、监测指标、监测频次、监测技术、监测信息报送等重点内容进行研究，形成入河排污口监测体系框架。 

关键词：长江经济带；入河排污口；监测体系；污染源监测

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08

基于主成分分析的喀斯特山区河流水质评价及水质时空特征分析：以贵州省张维河为例

刘贤梅^1,2 周忠发^1,2 张昊天^1,2 蒋翼^1,2 尹林江^1,2 但雨生^1,2

1.贵州师范大学 地理与环境科学学院/喀斯特研究院

2.贵州省喀斯特山地生态环境国家重点实验室培育基地

摘要：为了探求喀斯特山区河流水质状况及水质时空特征，选取贵州省平寨水库的支流张维河上的8个监测点，于2017年8月—2018年5月，对13项水质指标进行分季节监测。通过SPSS软件，利用主成分分析法，从13项指标中降维得出影响张维河水质的4个主成分，根据各主成分的方差贡献率及主成分的得分进行分析。结果表明：张维河上游主成分综合得分为-4.158，下游得分为4.221，上游水质总体上优于下游；全流域冬季主成分得分为2.327，夏季得分为-0.787，枯水期污染情况比丰水期严重；点源污染与非点源污染并存，并且以点源污染为主。 

关键词：喀斯特山区；主成分分析；水质评价；时空分布；张维河

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09

BAF/石英砂滤池一体化设备处理黑臭水体试验

马德保¹ 柯水洲¹ 张亚方¹ 王立群²

1.湖南大学 土木工程学院

2.湖南恒凯环保科技投资有限公司

摘要：针对黑臭水体，采用BAF和石英砂滤池的组合，开发处理黑臭水体的一体化设备。将BAF/石英砂滤池一体化设备与传统BAF系统进行平行试验，在不同水力负荷与气水比条件下比较2个系统COD、NH₃-N、浊度和TN的去除效果，以探究一体化设备的优势及其最佳运行参数。试验结果表明：BAF/石英砂滤池一体化设备用于处理黑臭水体时，在滤料总高度相同的条件下，对COD、TN以及浊度去除率比传统BAF分别增加了6,5,7百分点，反冲洗周期比传统BAF延长了2 d。当水力负荷为2.56 m³/(m²·h)时，BAF/石英砂滤池一体化设备对COD、NH₃-N、TN以及浊度平均去除率分别为65.09%、75.70%、50.84%和89.42%；在气水比分别为1.5∶1、1.0∶1和0.5∶1的变化过程中，2个系统对COD和NH₃-N去除率逐渐降低，对浊度去除率影响不大，而对TN去除率显著提高。综合各项污染物指标，BAF/石英砂滤池一体化设备的最佳气水比为0.5∶1，该设备可用于截流式合流制溢流混合污水处理及黑臭水体的旁站处理或循环处理。

关键词：黑臭水体；曝气生物滤池；石英砂滤池；水力负荷；气水比；氧化还原电位

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10

撬装式淤泥椭叠脱水系统在黑臭河底泥处理中的应用

刘铁军¹ 祁锋^2,3 夏龙¹ 严雷鸣³

1.深圳市市政工程总公司

2.南京水利科学研究院

3.南京瑞迪建设科技有限公司

摘要：针对黑臭河底泥的性质及现有脱水机械设备的不足，将撬装式椭叠脱水系统应用于黑臭河底泥脱水。对撬装式淤泥椭叠脱水系统的结构组成、工艺流程及原理进行介绍，并实施了典型黑臭河道底泥脱水的应用性试验，进行部分设备控制参数的优化，其优化后参数为：絮凝剂投加量为1.84 g/kg，压板压力为0.4 MPa，絮凝搅拌速率为60 r/min。参数优化后的撬装式淤泥椭叠脱水系统工作稳定，出泥量(湿重)为45～48 kg/h，尾水含固率为1.1%～1.3%，泥饼含水率为50%～53%。 

关键词：河湖底泥；脱水设备；泥饼含水率；尾水含固率；黑臭河道

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11

中国南北方城市河流生态修复技术差异性特征

顾晋饴^1,2 陈融旭¹ 王弯弯¹ 刘培³ 王司阳¹ 吴凯¹ 曹永涛¹

1.黄河水利委员会 黄河水利科学研究院

2.河海大学 环境学院

3.中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司

摘要：城市河流具有防洪排涝、供水、生态、景观和文化等多重经济、社会功能，也是受人类作用影响较大的区域。目前针对中国河流生态修复工程的系统归纳与梳理，尤其针对南方和北方城市河流的地区差异性，及适应于各自区域特征的生态修复工程的系统对比和总结比较匮乏。针对这一问题，通过文献梳理和工程实践总结，对城市河流生态修复技术进行了梳理和分类，从城市河流的自然条件、污染以及普遍的治理思路上分析南方和北方城市河流具有的差异性特征。对南方和北方城市河流生态修复中的共性技术进行了陈述，详细分析了南北方应用的生态修复技术中，具有差异化的调水改善水环境、生态护岸、人工湿地和人工浮床4项技术的适用性及应用条件。最后对目前城市河流修复工作存在的问题进行了总结，并提出了相应建议。 

关键词：生态修复；城市河流；差异性；水质

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12

中山市典型污染河涌水体整治试验方法和效果分析

张燕¹ 陶进雄² 梁妙¹ 洪凤明¹ 张文韬¹ 黄倩倩¹

1.中山火炬高技术产业开发区综合行政执法局

2.深圳市计量质量检测研究院

摘要：中山市火炬开发区河涌整治试验段为濠头涌、沙边涌、八公里河、张家边涌4条河涌。现阶段，河涌水环境容量小，自净能力差，水质黑臭污染严重。针对这一情况，在河涌截污不完全，调水补水实施不彻底的背景条件下，在该流域内选择了一段典型水体，针对不同污染形态选用了曝气复氧+高效絮凝剂+微生物修复技术和低强度长时间曝气+生物浮床修复技术2种生物-生态修复方法。通过观测治理前后各种水质理化指标改善的程度，评判所选用生物生态修复技术及其工艺在污染治理上的成效，探讨了生物-生态修复方法在城市污染河流治理上的适用性。 

关键词：河涌；黑臭水体；现状；治理措施；生态修复

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13

信阳市水环境承载力评价及优化对策建议

柏义生¹ 陈涛¹ 梁静¹ 梁亦欣¹ 周国宏²

1.郑州大学环境技术咨询工程有限公司

2.光山县生态环境局

摘要：选取社会经济、水资源、水环境、水生态4个子系统的18个指标，构建了信阳市水环境承载力评价指标体系。通过确定指标的标准值及权重，采用模糊综合评价法，建立了信阳市水环境承载力综合评价体系，并对信阳市水环境承载力进行了评价。结果表明：2017年信阳市水环境承载力处于轻度与濒临超载临界状态，接近危机状态，但总体上呈现上升趋势；根据水环境承载力预测因素，基于综合评价指标，预测2020年信阳市各县(区)水环境承载力处于濒临超载状态，至2030年仍处于濒临超载状态，但水环境综合评价值有较大幅度提高；结合水环境承载力评价结果，针对性地提出了信阳市水环境承载力优化对策和建议。 

关键词：水环境容量；水环境承载力；指标体系

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14

湘江流域水质综合评价及其时空演变分析

陈明霞¹ 熊贵耀² 张佳鹏¹ 李丽¹ 王加虎¹

1.河海大学 水文水资源学院

2.中国地质大学(北京) 海洋学院

摘要：选取湘江流域29个水质监测断面2008—2015年的水质监测数据，包括DO、COD_Mn、NH₃-N、TP、Pb、As、Cd，利用单因子评价法及季节性Mann-Kendall检验，对湘江流域的水质及其时空演化特征进行综合评价分析。结果表明：1)湘江流域水环境质量整体优良，且污染物浓度呈现持续下降趋势；部分地区受其自身条件及其发展的影响，污染类型及趋势差异明显。2)对于重金属Pb、As、Cd的整体治理效果要好于NH₃-N、TP。3)湘江流域内NH₃-N和TP的污染浓度表现为丰水期高于枯水期。而重金属污染差异明显，主要受河流流量变化以及历史排放的影响。4)2008年以后，政府干预逐渐替代城市发展等经济因素成为影响湘江流域水环境变化的主要因素。 

关键词：湘江流域；水环境；水质评价；季节性Mann-Kendall趋势检验

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15

乡镇尺度下河流生态系统健康评价：以宜昌市良斗河为例

粟一帆 李卫明 朱澄浩 李金京 孙徐阳 胡威 刘德富

三峡大学 水利与环境学院

摘要：为探明乡镇尺度下河流健康状况，采用层次分析法、BP神经网络和赋分法评价良斗河河流健康程度。健康等级评价结果表明：全流域8个样点中，有50%的样点为Ⅰ级，37.5%为Ⅱ级，12.5%为Ⅲ级。健康状况较好的样点主要分布在河流上游，随径流河流健康状况逐渐变差，良斗河河流生态系统健康状况具有较强的空间异质性。单因子评价结果显示：引起各乡镇河段生态系统健康状况变化的主要因素各不相同，水环境指标的影响最为突出，是良斗河健康评价中必不可少的指标类型。 

关键词：乡镇尺度；河流生态系统；健康评价；水环境；BP神经网络

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16

pH对黑臭水体净化效率及真菌群落结构的影响

许瑞^1,2,3 邹平^1,2,3,4 付先萍^1,4 王海珊^1,2,3 戴犇^1,4 朱芳芳^1,4

1.云南大学 生态学与环境学院

2.云南大学 国际河流与生态安全研究院

3.云南省国际河流与跨境生态安全重点实验室

4.云南省高原山地生态与退化环境修复重点实验室

摘要：考察了投加微生物菌剂后，不同pH对微生物净化黑臭水体的效率和真菌群落结构的影响。结果表明：投加菌剂并维持净化系统为弱碱性条件时，微生物对NH₃-N和COD去除率均高于自然状态弱酸性条件，但不同pH条件下，微生物对TP去除率基本一致。高通量测序分析发现，不同处理组中真菌群落多样性和丰富度差异显著。门水平上，各实验组优势真菌主要为Ascomycota、Zygomycota、Rozellomycota、Basidiomycota；属水平上，最具优势的菌属是隶属于Ascomycota的Candida，Candida是一种酵母属，其在投加菌剂的实验组中相对丰度较高，尤其是在酸性条件下，这可能与微生物菌剂中含有酵母菌有关。 

关键词：黑臭水体；微生物菌剂；pH；净化效率；真菌群落

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