生态组合技术的城市黑臭水体治理与生态修复实践研究

1、引言

城市黑臭水体已成为制约中国城市发展、影响居民生活质量的突出环境问题。根据中国生态环境部 2022 年发布的统计数据，全国地级及以上城市共排查出黑臭水体 2500 余处，尽管通过持续治理，消除率已达到 93% ，但仍有部分水体面临反复污染和生态功能难以恢复的难题。传统单一治理手段往往局限于污染物去除，难以从根本上解决黑臭水体问题。生态组合技术作为一种系统性解决方案，通过整合物理、化学和生物多种方法，形成协同增效机制，在保证快速改善水质的同时，注重水体生态系统的重建和功能恢复。

2、城市黑臭水体的特征与治理挑战

2.1 城市黑臭水体的形成机制和主要污染物

城市黑臭水体主要由多种污染源共同作用形成，包括工业废水、生活污水、农业面源污染以及城市面源污染等。根据 2023 年《中国水环境治理行业发展报告》数据显示，我国城市黑臭水体中有机物含量普遍超标，化学需氧量（COD）通常在 80-150mg/L ，氨氮浓度在 10-25mg/L ，溶解氧（DO）常低于 2mg/L ，远低于健康水体标准。这些水体中主要污染物包括高浓度氮、磷营养元素，持久性有机污染物和重金属，同时伴随大量病原微生物。高温、低溶解氧条件下，厌氧微生物分解有机物产生硫化氢、氨气和挥发性有机酸等，导致水体呈现黑色、散发恶臭的特征。

2.2 传统治理方法的局限性

传统的城市黑臭水体治理方法主要包括截污控源、清淤疏浚、水体置换和化学药剂处理等。截污控源虽是治理的基础，但据 2021 年《中国城市水环境治理技术评估报告》数据，单纯依靠截污控源，约有 40% 的城市黑臭水体仍无法完全消除黑臭现象，主要原因是水体内源污染负荷和沉积物中的污染物释放。清淤疏浚能暂时改善水质，但操作过程中易引发二次污染，且治理成本高昂，以 2022 年数据为例，每立方米清淤成本在 150-300 元之间，大型河道清淤工程总投资常达数千万至上亿元。

2.3 生态组合技术的优势与应用潜力

生态组合技术通过整合物理、化学和生物工程方法，形成多环节、多层次的处理体系，在黑臭水体治理中展现出显著优势。根据 2019-2023 年全国范围内的 31 个典型案例分析，采用生态组合技术的黑臭水体治理项目平均水质改善速度比单一技术提高 40% ，水体生态系统恢复率提升 55% ，且治理效果持续性显著增强，治理后3 年内水质反复率仅为 18% ，远低于传统方法的 58% 。

3、生态组合技术在城市黑臭水体治理中的应用

3.1 物理- 生物组合技术

物理 - 生物组合技术是城市黑臭水体治理的有效策略，通常作为治理初期的快速改善措施。该技术主要结合微纳米曝气、水动力调控等物理手段与生物滤床、生物强化等生物技术。根据 2022 年对 15 个城市河道治理项目的数据分析，采用微纳米曝气与生物滤床组合的方案，平均可在 2-4 周内将溶解氧提升至 4mg/L 以上，同时 COD 降低率达到 。这种组合方式利用物理曝气提供氧气支持，同时促进好氧微生物快速繁殖，加速有机物降解。

3.2 化学- 生物组合技术

化学 - 生物组合技术在黑臭水体治理中主要应用于快速控制内源污染负荷和增强生物修复效率。该技术典型方案包括生物絮凝剂与微生物协同处理、缓释氧化剂与生物强化组合等。根据 2023 年发表的水环境修复技术综述，生物絮凝剂与特定微生物协同处理可使水体中悬浮物去除率达到 85-95% ，氮磷污染物降低 50-70% ，同时降低化学药剂使用量约 40% ，减少二次污染风险。

3.3 生态浮岛与水生植物修复技术

生态浮岛与水生植物修复技术是黑臭水体治理中期至后期的重要生态组合技术，主要通过构建多层次植物群落实现水体净化和生态系统重建。生态浮岛系统通常结合浮床、填料和多种水生植物，形成 " 根系 - 微生物 - 基质 " 复合净化体系。根据 2023 年《水生态修复技术应用评估报告》数据，合理设计的生态浮岛系统对总氮和总磷的去除率分别可达 40-55% 和 50-65% ，同时具有景观效益和生物栖息功能。

4、生态组合技术的实践案例分析

4.1 案例选择与研究方法

本研究选取中国南方某典型城市黑臭水体 —— 青澜河为案例研究对象。该河道全长 3.5 公里，流域面积约 6.2 平方公里，2019 年被列入国家黑臭水体整治重点监管名单。作为南方多雨地区典型的感潮河涌，青澜河具有显著地域特征：受潮水顶托影响，水体流动性差，污染物易淤积；雨季强降雨导致面源污染与管网溢流叠加，水质恶化风险高。治理前，河道水体溶解氧常年低于 1.5mg/L ，氨氮超标 6-10 倍，总磷超标 4-7 倍，透明度不足 15cm，散发刺鼻硫化氢气味，底泥淤积厚度达 0.8-1.2 米，河道生态系统完全退化，沿岸社区居民投诉率年均超 200 次，成为制约城市人居环境提升的突出问题。

4.2 治理效果评估

通过对青澜河 18 个月的监测数据分析表明，生态组合技术在黑臭水体治理中取得显著成效。水质方面，治理 6 个月后，水体主要理化指标全面改善：溶解氧从平均 1.5mg/L 提升至 5.8mg/L ，达到地表水 III 类标准；COD 从平均85mg/L 降至 32mg/L ，降幅达 62.4% ；氨氮从平均 8.6mg/L 降至 1.2mg/L ，降幅达 86.0% ；总磷从平均 1.8mg/L 降至 0.16mg/L ，降幅达91.1%。治理12 个月后，各项指标继续稳定在良好水平，达到或优于地表水 III 类标准。水体透明度从初始的18cm 提高至95cm，提升率达 427.8% ，黑臭现象得到彻底消除。

4.3 生态系统恢复进程分析

青澜河生态系统恢复呈现明显的阶段性特征。第一阶段（0-3 个月）是水质快速改善期，以物理- 化学措施为主导，通过微纳米气泡曝气和生物絮凝技术，快速提升溶解氧，去除水体中大量悬浮物质和有机污染物，为生物群落重建创造基础条件。这一阶段水体透明度提高了 45% ，但生物多样性改善有限，以耐污微生物群落为主。

5、结论

通过对青澜河黑臭水体治理的实践案例分析，验证了生态组合技术在城市黑臭水体治理与生态修复中的有效性和适用性。研究发现，基于物理 - 化学 - 生物协同处理的生态组合技术体系能够有效应对黑臭水体治理的复杂性挑战，通过措施的合理组合和阶段性实施，实现了从水质快速改善到生态系统重建的全过程治理。青澜河案例表明，通过生态组合技术的系统应用，治理 6 个月后水体主要理化指标全面改善，达到地表水 III 类标准，水体透明度提高427.8% ，生物多样性显著提升，黑臭现象彻底消除。与传统治理方案相比，生态组合技术不仅投资节约 35.9% ，运维成本降低 64% ，而且创造了显著的社会效益，包括居民满意度提升、房地产增值和健康效益等。

参考文献：

[1] 朱勇强 ; 方明明 ; 许婷婷 ; 徐梦雅 ; 廖华 ; 张战军 ;. 基于城镇黑臭河道水体的组合型原位生态修复系统的构建与效果：以上海市地区某黑臭河道为例 [J]. 环境工程 ,2023(01):248-255.

[2] 崔应乐 ;. 快速修复技术在黑臭水体生态治理中的应用研究 [J]. 福建建筑 ,2022(12):104-107.

[3] 施怀荣 ;. 黑臭水体立体式生态修复技术研究——以北京市方氏渠工程治理为例 [J]. 海河水利 ,2022(02):29-33.

高尚，男，汉族 广东信宜，1989 年8 月7 号，本科，助理工程师，研究方向:生态环境管理与咨询