摘 要：本文基于筆者多年從事環(huán)保的相關(guān)工作經(jīng)驗(yàn)，以城市河道水體修復(fù)技術(shù)為研究對(duì)象，論文從生態(tài)-生物方法和物理方法兩個(gè)方面進(jìn)行了綜述性探討，全文是筆者閱讀大量文件基礎(chǔ)上的理論升華，相信對(duì)從事相關(guān)工作的同行能有所裨益。

關(guān)鍵詞：城市 河道 水體 修復(fù)

中圖分類(lèi)號(hào)：X522 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）05（b）-0133-02

在城市形成和發(fā)展的過(guò)程中，城市河流作為重要的資源和環(huán)境載體，關(guān)系到城市生存，制約著城市發(fā)展，是影響著城市風(fēng)格和美化城市環(huán)境的重要因素。我國(guó)城市河道水變黑變臭，藻類(lèi)繁殖現(xiàn)象日趨嚴(yán)重。據(jù)調(diào)查，我國(guó)城市河道大約有50%受到不同程度的污染，對(duì)這些河道水體進(jìn)行治理修復(fù)，是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、城市景觀、生態(tài)環(huán)境建設(shè)的迫切需要。我國(guó)城市河道水體污染主要包括氮磷等營(yíng)養(yǎng)物和有機(jī)物污染兩方面，而且污染物的來(lái)源比較復(fù)雜，既有天然源又有人為源；既有外源性又有內(nèi)源性?？刂仆庠葱晕廴疚?，可從控制人為污染著手，以法律的手段控制人為污染源的排入。而對(duì)內(nèi)源性污染物，要根據(jù)水體中主要控制元素采取不同的方法。目前國(guó)際上采用的水體修復(fù)技術(shù)主要有三種方法：物理、化學(xué)和生態(tài)-生物方法。

1 河道水體修復(fù)技術(shù)

1.1 生態(tài)-生物方法

水體生態(tài)-生物修復(fù)技術(shù)是國(guó)外近來(lái)發(fā)展很快的一種新技術(shù)，是按照自然界自身的規(guī)律去恢復(fù)自然界的本來(lái)面貌，強(qiáng)化自然界自身的自?xún)裟芰θブ卫肀晃廴镜乃w，這是人與自然和諧相處的合乎邏輯的治污思路，也是一條創(chuàng)新技術(shù)路線。

生態(tài)-生物污水處理技術(shù)，是利用培育的植物或培養(yǎng)接種的微生物的生命活動(dòng)，對(duì)水中污染物進(jìn)行轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)化及降解作用，從而使水體得到凈化的技術(shù)，具有處理效果好，工程造價(jià)相對(duì)較低，耗能低或不需耗能、運(yùn)行成本低廉、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)。還可以與綠化環(huán)境及景觀改善相結(jié)合，在治理區(qū)建立休閑和體育設(shè)施，創(chuàng)造人與自然相融合的優(yōu)美環(huán)境。所以這種成本低廉的實(shí)用技術(shù)非常適用我國(guó)河道水處理。生態(tài)—生物方法主要包括生物膜法、水生植物系統(tǒng)、投放生物菌種或微生物促生劑等。

1.1.1 生物膜法

是指用天然材料（如卵石）、合成材料（如纖維）為載體，河道水經(jīng)過(guò)時(shí)，在其表面形成一種特殊的生物膜，生物膜表面積大，可為微生物提供較大的附著表面，有利于加強(qiáng)對(duì)污染物的降解作用。其反應(yīng)過(guò)程是：（1）基質(zhì)向生物膜表面擴(kuò)散；（2）在生物膜內(nèi)部擴(kuò)散；（3）微生物分泌的酵素與催化劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；（4）代謝生成物排出生物膜。經(jīng)過(guò)這些反應(yīng)后水體基本得到凈化，再排入河道中。日本坂川古崎凈化場(chǎng)就是河道水體修復(fù)典型的例子，從幾年的觀測(cè)表明，河道污染水體有了明顯的改善。古崎凈化場(chǎng)是一座利用生物-生態(tài)修復(fù)技術(shù)的水凈化場(chǎng)。其原理是利用卵石接觸氧化法對(duì)水體進(jìn)行凈化。古崎凈化場(chǎng)建在江戶(hù)川的河灘地下，充分節(jié)省了土地，是地下廊道式的治污設(shè)施。水凈化場(chǎng)結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)單，主體結(jié)構(gòu)是高4.5 m，長(zhǎng)28 m的地下矩形廊道，內(nèi)部放置直徑15～40 cm不等的卵石。用水泵將河水泵入柵形進(jìn)水口，經(jīng)導(dǎo)水結(jié)構(gòu)后水流均勻平順流入甬道。

另外有若干通入廊道內(nèi)。凈化作用主要由以下三方面組成：（1）接觸沉淀作用，污水經(jīng)過(guò)卵石與卵石間的間隙，水中的漂浮物觸到卵石即沉淀；（2）吸附作用，由于污染物自身的電子性質(zhì)，或由于卵石表面生物膜的微生物群產(chǎn)生的黏性吸附作用；（3）氧化分解作用，卵石表面形成一種生物膜，生物膜的微生物把污染物作為食物吞噬，然后分解成水和CO2。圖1是幾項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)在處理前后的變化值。

1.1.2 水生植物系統(tǒng)

水生植物系統(tǒng)對(duì)水體的凈化作用主要有以下幾種：（1）吸收作用。主要是利用水生植物（例如風(fēng)眼蓮、蘆葦、狹葉香蒲、麗藻等）吸收利用污水中的氮磷元素及水中一些重金屬元素；（2）降解作用。水生植物群落的存在，為微生物和微型生物提供了附著基質(zhì)和棲息的場(chǎng)所。這些生物能大大加速截流在根系周?chē)挠袡C(jī)膠體或懸浮物的分解礦化；（3）吸附、過(guò)濾、沉淀作用。浮水植物發(fā)達(dá)的根系與水體接觸面積很大，能形成一道密集的過(guò)濾層，當(dāng)水流經(jīng)過(guò)時(shí)，不溶性膠體會(huì)被根系粘附或吸附而沉降下來(lái)，特別是將其中的有機(jī)碎屑沉降下來(lái)。一般來(lái)說(shuō)，內(nèi)源污染的主要貢獻(xiàn)者是水中的有機(jī)碎屑；（4）對(duì)藻類(lèi)的抑制作用。水生植物和浮游藻類(lèi)在營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和光能的利用上是競(jìng)爭(zhēng)者，前者個(gè)體大、生命周期長(zhǎng)，吸收和儲(chǔ)存營(yíng)養(yǎng)鹽的能力強(qiáng)，能很好的抑制浮游藻類(lèi)的生長(zhǎng)。如用配植石菖蒲的水培養(yǎng)藻類(lèi)，可破壞藻類(lèi)的葉綠素a，使其光合速率、細(xì)胞還原 TTC的能力顯著下降。另外，水生植物根圈還會(huì)棲生某些小型動(dòng)物，如水渦牛，能以藻類(lèi)為食。

植物發(fā)揮的作用不僅是在美學(xué)方面，在臭味控制、昆蟲(chóng)控制及污水處理方面也發(fā)揮重要的作用。杭州市從2000年6月開(kāi)始，在南應(yīng)加河上進(jìn)行水生植物水面種植凈化水體試驗(yàn)，試種植物主要包括美人蕉、水竹、空心菜和水稻等。具體要求達(dá)到：消除水體異味、水體透明度接近1 m、每年的植物景觀時(shí)間在10個(gè)月以上、基本恢復(fù)水體的自?xún)艄δ堋?/p>

經(jīng)工程實(shí)施后的監(jiān)測(cè)情況來(lái)看，制定的要求基本上達(dá)到。水體透明度從實(shí)施前的5 cm增加到實(shí)施后最好時(shí)達(dá)1 m以上，并得到了較好的維持；氨氮和總磷甚至分別比實(shí)施前下降4倍和11倍；其他如高錳酸鹽指數(shù)（CODMn）、溶解氧（DO）等也有較顯著的提高，還出現(xiàn)了魚(yú)類(lèi)和甲殼類(lèi)水生動(dòng)物。

1.1.3 生物菌種和微生物促生劑

就是直接向污染河道水體中投加經(jīng)過(guò)培育篩選的一種或多種微生物菌種和投加微生物促生劑（營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)）。目前對(duì)于在污染水體中直接投加微生物菌種的生物修復(fù)技術(shù)爭(zhēng)議較多，焦點(diǎn)集中在使用菌種是否帶來(lái)環(huán)境安全性問(wèn)題。另外對(duì)于流動(dòng)性且污染程度較輕的水體來(lái)說(shuō)，直接投放微生物菌種效果不是很好。而對(duì)于投放微生物促生劑，不存在安全性問(wèn)題，而且通過(guò)促生作用，促進(jìn)了污染物降解微生物生長(zhǎng)，使污染水體的BOD5，CODcr迅速下降，溶解氧明顯上升，黑臭消除。生物檢測(cè)結(jié)果表明，投放藥劑后的河道中，微生物由厭氧向好氧演替，生物由低等向高等演替，生物的多樣性不斷增加。

同時(shí)，它還是一種投資少，成本低，見(jiàn)效快的水體修復(fù)技術(shù)。

1.1.4 河道曝氣復(fù)氧

污染嚴(yán)重的河道水體由于耗氧量大于水體的復(fù)氧量，溶解氧降低，甚至處于缺氧（或厭氧）狀態(tài)。向缺氧（或厭氧）狀態(tài)的河道進(jìn)行人工充氧（此過(guò)程稱(chēng)河道曝氣復(fù)氧）可以增加河道的自?xún)裟芰?，改善水質(zhì)，改善和恢復(fù)河道的生還能力。

河道曝氣復(fù)氧對(duì)消除水體黑臭效果已被許多例子所驗(yàn)證。周杰等通過(guò)河道曝氣技術(shù)使溶解氧（DO）濃度提高，消除了水體中的致黑臭物質(zhì)，有效改善或緩解黑臭現(xiàn)象。王文林等在張家港市重污染河道花園浜河中引入了太陽(yáng)能曝氣治理技術(shù)，結(jié)果表明，上、下游30 m范圍內(nèi)水體的DO濃度比對(duì)照區(qū)顯著升高，特別是底層水體DO濃度升高了5～8倍；運(yùn)行一段時(shí)間后，水體的透明度得到明顯改善，水體中的化學(xué)耗氧量（COD）、總氮（TN）、氨氮（NH4+-N）、總磷（TP）濃度則顯著降低，對(duì)其最大去除率分 別達(dá)到37.2%，16.9%，45.6%和33.5%。

其原理是水中的溶解氧與黑臭物質(zhì)（如H2S，F(xiàn)eS等）之間發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)速度快。由于黑臭物質(zhì)（還原物）的耗氧量是COD的一部分，這部分物質(zhì)的去除可降低水體的COD。同時(shí)河道充氧還可以使處于厭氧狀態(tài)的較松散的表層底泥轉(zhuǎn)變?yōu)楹醚鯛顟B(tài)的較密實(shí)的表層底泥，因而可減緩深層底泥中污染環(huán)境物向上覆水體的擴(kuò)散。此外水體的曝氣復(fù)氧有助于加快恢復(fù)黑臭狀態(tài)的河道水生態(tài)系統(tǒng)。

1.1.5 生物操縱技術(shù)

是指在湖泊富營(yíng)養(yǎng)化控制方面運(yùn)用生物操縱措施即增加兇猛性魚(yú)類(lèi)數(shù)量以控制浮游生物食性魚(yú)的數(shù)量，從而減少浮游生物食性魚(yú)類(lèi)對(duì)浮游動(dòng)物的捕食，以利于浮游動(dòng)物種群（特別是枝角類(lèi)）增長(zhǎng)，浮游動(dòng)物種群的增長(zhǎng)加大了對(duì)浮游植物的攝食，這樣就可抑制浮游植物的過(guò)量生長(zhǎng)以至水華的發(fā)生。崔福義等在30 g/m3水體的放養(yǎng)生物量下，對(duì)微型生態(tài)系統(tǒng)中鰱、鳙魚(yú)的生物操縱作用進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)果表明：鰱、鳙魚(yú)的放養(yǎng)，尤其是混養(yǎng)可有效抑制水體中水蚤類(lèi)浮游動(dòng)物的孳生，而且水體中氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)得到了一定程度的去除，浮游藻類(lèi)尤其是藍(lán)、綠藻的生物量也被控制在較低的水平，從而有效控制水體富營(yíng)養(yǎng)化進(jìn)程。

1.2 物理方法

包括疏挖底泥、引水沖淤、截污治污、機(jī)械除藻等（圖1）。

1.2.1 疏挖底泥

是指把污染底泥從河道中清除出去，可以較大程度地削減底泥對(duì)上覆水體的污染貢獻(xiàn)率，從而改善水質(zhì)。但是，其中卻存在許多問(wèn)題，對(duì)特定水體而言，對(duì)其底泥的疏浚是否有必要，或者疏浚到什么程度就可以達(dá)到所需水質(zhì)的要求，才不至于將深層底泥中富集的重金屬等污染物質(zhì)暴露出來(lái)而二次污染上覆水體。國(guó)內(nèi)外許多專(zhuān)家都反對(duì)這種清除河道的方法，因?yàn)槿绻顚拥啄嘀懈患闹亟饘僖坏┍┞冻鰜?lái)，這將是非常危險(xiǎn)的。另外，被清除出來(lái)的污泥的最終處置也是一個(gè)問(wèn)題，是安全填埋還是合理利用。這些都要進(jìn)行充分的研究證明才可得出具體的方法。例如瑞典的 Trummen湖，清除表層1 m厚的底泥后，水深增加1.1～1.7 m，TP濃度迅速下降，這種狀態(tài)維持了18 a。

1.2.2 引水沖淤

是指引進(jìn)外部清潔水源來(lái)改善河道水水質(zhì)。對(duì)于浮游植物的生長(zhǎng)量來(lái)說(shuō)，河水的滯留時(shí)間是關(guān)鍵性控制因素。如果流入河道的污水只在河道作短暫的停留，即使河道中的營(yíng)養(yǎng)鹽極為豐富，也只能生產(chǎn)極為有限的生物量，其數(shù)量比預(yù)想的要少得多。因此在水源允許的情況下，引進(jìn)外部清潔水源，增加河水水量，這樣既可以人為地縮短水在河道中的停留時(shí)間，使污染河水不易在河道中滯留而導(dǎo)致黑臭，同時(shí)又可通過(guò)引水時(shí)河道水動(dòng)力學(xué)重要條件的改善使水體復(fù)氧量增加，有助于河道自?xún)裟芰Φ奶岣?。引水技術(shù)改善河道水體水質(zhì)的實(shí)例較多，如上海蘇州河的綜合調(diào)水工程，福州內(nèi)河的引水沖污工程。另外，成都市府南河的綜合整治、蘇州古城河道的治理工程中曾對(duì)調(diào)水技術(shù)進(jìn)行過(guò)實(shí)驗(yàn)：調(diào)水并未減少污染河道的污染物通量，只是由于清潔水的大幅度增加使污染水質(zhì)得到改善?？偟膩?lái)說(shuō)，對(duì)于污染河道上游或附近具有充足的清潔水源、水利設(shè)施較完善的河網(wǎng)地區(qū)，利用調(diào)水改善河道水質(zhì)是一種投資少、成本低、見(jiàn)效快的處理工程。

1.2.3 截污治污

即將原本直接排入城市河道水體的污水收集到污水廠處理后再排放。目的是削減排入受納水體的污染物總量，為進(jìn)一步凈化水質(zhì)創(chuàng)造條件。武漢東湖的水果湖水域，在污水截流后，湖水中BOD5、TP、TN、SS 逐年上升的趨勢(shì)得到遏制，污染物總量逐年下降，水中溶解氧上升，湖區(qū)水環(huán)境得到明顯改善。

1.2.4 機(jī)械除藻

河道中藻類(lèi)的大量增殖，使得一些以河道水作為水源的一些水廠不同程度地受到季節(jié)性藻類(lèi)的威脅，尤其在高溫、藻類(lèi)爆發(fā)季節(jié)更增加了給水處理技術(shù)的難度，提高了制水成本。因此解決富營(yíng)養(yǎng)化河道水技術(shù)是一項(xiàng)非常重要的任務(wù)。河道水除藻技術(shù)可參考湖泊水處理技術(shù)，用處理湖泊水藻類(lèi)的方法來(lái)處理河道水藻類(lèi)。如直接過(guò)濾除藻工藝、氣浮法除藻、慢濾池過(guò)濾、微濾機(jī)除藻等方法。同時(shí)還有生物和化學(xué)方法去藻，如生物膜法除藻、ClO2除藻、O3和活性炭處理、投加Fe3+或Al3+鹽。這些方法都是通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明的，效果不錯(cuò)。

1.3 化學(xué)方法

是指用化學(xué)藥劑去除水中污染物。如今市場(chǎng)上有許多不同種類(lèi)的新型高分子合成藥劑。不同的藥劑對(duì)水質(zhì)控制參數(shù)的去除效果也不一樣。利用藥劑法去除水中污染物例子很多，如天津市津河水處理工程的初期工程，采用了天津市綠潔公司生產(chǎn)的高效凈水劑對(duì)津河水進(jìn)行處理，此凈水劑是由多種藥劑復(fù)配并加催化劑組成。處理后的水不生藻類(lèi)，水體澄清不顯色，臭味降低，對(duì)COD，NH3-N，BOD5，S都有一定的去除率，尤其是對(duì)TP的去除率，處理后水中總磷含量達(dá)到了0.025 mg/L，符合景觀娛樂(lè)用水的A類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)。總的來(lái)說(shuō)，用化學(xué)藥劑處理河道水，使用方便、見(jiàn)效快、效果明顯，但是費(fèi)用比較高，而且易造成二次污染。

2 結(jié)語(yǔ)

上述修復(fù)技術(shù)各有特點(diǎn)，根據(jù)河道水體的污染的實(shí)際情況選擇合理的修復(fù)技術(shù)十分重要，對(duì)于大型河道水體治理，常常采用幾種技術(shù)組合進(jìn)行處理。如蘇州河環(huán)境綜合治理一期工程就是一個(gè)典型的使用多種水體修復(fù)技術(shù)的實(shí)例，考慮到各階段不同的治理目標(biāo)、各種不同性質(zhì)的污染源與現(xiàn)有的水利設(shè)施，工程中采用了引水沖淤、河道曝氣復(fù)氧、底泥疏浚等修復(fù)技術(shù)，取得了良好效果。

以上這些技術(shù)只是對(duì)被污染的水體采取的一種末端措施，最根本的還是要削減河道污染源的排入，保持河道清潔、清淤清雜，以減少污染源的人為性和外源性。避免污水直排河道，建設(shè)污水處理廠和集中式污水處理系統(tǒng)，對(duì)于超標(biāo)排污者，嚴(yán)格依法查處。建立有主有從、有統(tǒng)一監(jiān)管、有依法分管、職權(quán)和義務(wù)清晰、高度協(xié)調(diào)、高效運(yùn)作的水環(huán)境管理體制，這才是當(dāng)務(wù)之急。

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