李紅霞 張建 楊帥

摘要通過對河道水體污染治理與修復技術進行綜述，歸納總結了物理、化學、生物-生態(tài)3種修復技術的原理、工藝核心及適用范圍等技術研究進展，其中物理技術包括截污分流與引水沖污、底泥疏浚、曝氣復氧，化學治理技術包括化學除藻、化學固定，生物-生態(tài)修復技術包括微生物強化、植物凈化、人工濕地、生物膜凈化及組合生物-生態(tài)修復技術。同時，提出了河道水體修復涉及學科多，應該根據河道的實際情況，采用合理的治理和修復技術。最后對河道水體污染治理與修復技術進行了展望。

關鍵詞河道水體；污染治理；修復技術

中圖分類號S181.3文獻標識碼A文章編號0517-6611（2016）04-074-03

The Technology Progress for Treatment and Repairing of Polluted River Water

LI Hong-xia1，2，ZHANG Jian1，2，YANG Shuai1，2 （1.Tianjin Capital Environmental Protection Group Company Limited，Tianjin 300381； 2.Tianjin Caring Technology Development Co.Ltd，Tianjin 300384）

AbstractThrough reviewing pollution treatment and repairing technology of sewage river，the research advances about principle，process core and application scope of physical，chemical，biological repairing technologies were summarized，the physical technology including sewage interception and diversion，sediment dredging，aeration，the chemical technology including chemical removal of algae，chemical fixation，the biological restoration technology containing microbial enhancement，plant purification，constructed wetland，biological membrane purification and combined biological restoration technology.Meanwhile，due to river water restoration involved many disciplines，appropriate repairing technology should be adopted based on the actual situation.Finally，pollution treatment and repairing technology of sewage river was forecasted.

Key wordsSewage river； Pollution treatment； Repairing technology

隨著經濟社會的高速發(fā)展，工農業(yè)廢水和生活污水的排放量已超出河流的容納能力。由于管網系統(tǒng)和污水處理設施建設的滯后性，大量污廢水及各種垃圾未經完全處理直接排入河道，加上河道護岸人工改造和維護的不合理性[1]，導致河流自凈能力銳減，溶解氧迅速降低，水質嚴重惡化，水環(huán)境容量下降，引發(fā)黑臭現象[2]。2014年中華人民共和國環(huán)境保護部頒布的環(huán)境狀況公報顯示：我國七大流域斷面中，I類水質斷面僅占2.8%，IV類占15.0%，V類占4.8%，劣V類占9.0%；全國423條主要河流、62座重點湖泊的水質監(jiān)測中，IV、V、劣V類水質斷面分別占20.9%、6.8%和9.2%，主要污染指標為COD、TP和BOD。河道污染嚴重制約了生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，威脅到生態(tài)安全，因此恢復河流的生態(tài)功能已成為治理環(huán)境的關鍵。筆者綜述了現階段河道水體治理與修復的一些關鍵技術，以期為我國河道水體的治理提供技術借鑒。

1河道護岸整治

河道護岸可有效抗洪和維護河勢穩(wěn)定，丁壩、沉排、現澆混凝土等傳統(tǒng)的護坡技術可達上述要求，但破壞了河流原有的生態(tài)結構，降低了河流的自凈能力[3]。發(fā)達國家較早提出了解決方案，如德國提出“近自然型護岸”技術[4]，日本提出“親水”護岸建設理念[5]，美國利用可降解的生物纖維建造堤岸并取得了良好的效果[6]。近幾年，我國也開始重視生態(tài)護坡建設，并取得了一定成果，如陳海波[7]提出了以網格反濾生物組合為主體的護岸方案；植物護岸、綠化混凝土植被護岸、土工合成材料護岸和土壤生物工程護岸得到了較為廣泛的應用[8]?？傊诒ＷC抗洪和維穩(wěn)的前提下，河道護岸宜保持河道自我修復的能力及生態(tài)系統(tǒng)內部的合理結構功能。

2物理治理技術

2.1截污分流與引水沖污截污是河道治理的前提，主要包括周邊排污企業(yè)的整治、生活污水的處理、堤岸滲濾帶的構建和雨污水管道的分流等[9]。截污可有效控制污染物的來源，從根本上解決河道水體再污染的問題，但截污分流難度較大，涉及水利、市政及公路部門，需要政府部門的管理及相關企業(yè)的配合。

引水沖污是以潔凈水體置換或稀釋原有被污染水體，降低水中污染物濃度，從而達到降低水體黑臭程度的目的，如太湖水質通過“引江濟太”工程得到改善[10]，上海市通過引入張家塘清水對黃浦江進行沖污，在短期內取得了較好效果。引水沖污只能轉移或稀釋污染物，難以從根本上解決污染問題，費用較高，因此目前較少采用該方法治理河道水體污染。

2.2底泥疏浚河道底泥是污染物遷移轉化的載體和儲存庫[11]，在外源污染物得到控制后，沉積物成為主要污染源[12]。底泥中的有機物在微生物的作用下分解，產生H2S氣體，使水體變黑臭。底泥疏?？蓪⒊练e物轉移外運，減少底泥中污染物向水體釋放。底泥疏浚在工程上有較多案例，如1999年對太湖流域1 406 km河道進行了清淤[13]，草海 Ⅰ 期工程的疏浚工程量達400萬m2，共去除TN 39 600 t和TP 7 900 t[14]。目前較為先進的設備是絞吸式挖泥船，配以自動控制和監(jiān)視系統(tǒng)，以管道抽吸的方式清除底泥，有很高的精確度[15]。同時，底泥疏浚存在工程量大、費用高和極易破壞河流原有生態(tài)系統(tǒng)等弊端。

2.3曝氣復氧曝氣復氧是指向水體連續(xù)或間接地通入空氣或純氧，加速水體的復氧過程，提高溶解氧含量，增強好氧微生物的活性，從而達到改善河道水質的目的[16]。較常用的曝氣復氧技術包括微孔曝氣、葉輪吸氣推流式曝氣、水下射流曝氣和純氧曝氣等[17]，該技術對消除河道黑臭有較為顯著的效果，具有操作簡便、成本低和見效快等優(yōu)勢，發(fā)展前景廣闊。熊萬永等[18]對福州白馬支河進行曝氣治理研究，基本上消除了黑臭現象；英國泰晤士河、澳大利亞斯旺河、我國北京的清河和上海上澳塘采用曝氣技術治理污染河段均取得了較好效果[14]。

3化學治理技術

3.1化學除藻化學除藻是向富營養(yǎng)化的水體中投加除藻劑，通過混凝沉淀或化學氧化等方式除藻[19]，常見的化學除藻劑有納米TiO2[20]、高錳酸鉀、聚合氯化鋁和臭氧等?？娏鳾21]研究發(fā)現，在投加包含銅鹽與鋁鹽的復合除藻劑10 d后的除藻率為80%?；瘜W除藻具有速度快、操作簡單和短期內可提高水體透明度等優(yōu)勢，但除藻劑的投加易導致二次污染，生物富集和放大作用可能破壞生態(tài)系統(tǒng)。

3.2化學固定化學固定是向污染水體中投加化學藥劑，將磷或重金屬沉淀于底泥中的技術。余光偉等[22]指出，用石灰將pH調至8～9，水體中的重金屬去除率可達85%～98%；林建偉等[23]指出，Ca（NO3）2可有效降解底泥中的有機質，抑制底泥中磷的釋放?；瘜W固定具有工藝簡單、見效快和可有效抑制底泥釋放造成的內源污染等優(yōu)勢，但化學固定劑的投加同樣會對環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)產生不良影響。

4生物-生態(tài)修復技術

4.1微生物強化河道水體中污染物的降解主要依靠微生物作用，微生物強化技術包括人為創(chuàng)造適宜環(huán)境條件、投加微生物菌制劑和生物促進劑等，可以利用的微生物包含細菌、真菌和原生動物等。徐亞同等[24]利用微生物強化技術修復了上奧塘水體；衛(wèi)明等[25]將微生物修復技術應用于黑臭河道的治理，并取得了良好效果；吳青梅等[26]利用生物技術誘導刺激底泥中土著有益微生物的代謝活性，從而修復黑臭水體；Kobayashi等[27]提煉純化了可高效降解苯酚的菌種，進行了對污染水體的生物修復研究。微生物強化具有無需構筑物、工藝簡單及節(jié)省基建費用等優(yōu)勢，核心技術是研發(fā)、分離和提純高效微生物菌制劑，目前，該技術在國內水處理行業(yè)受到普遍重視。

4.2植物凈化植物修復技術是以植物超量利用積累污染物質為理論依據，通過收割成熟植物，將污染物轉移外運，從而達到水體修復的目的。植物可通過根系、莖和葉等器官吸收有機物、重金屬和氮磷等污染物，也可通過分泌化感物質、營養(yǎng)競爭和遮光等方式限制水華的生成[28-29]。王壽兵等[30]指出，佛手蔓綠絨和裂葉喜林芋2種植物較適用于城市河道水體修復；馬立珊等[31]研究了浮床香根草對水體的凈化效果，結果表明：浮床香根草可有效去除氮磷。目前，該技術的應用還受多種因素的影響，如影響水生植物的生態(tài)因子、水生植物的恢復機制、物種選擇和群落配置等[32]。

4.3人工濕地人工濕地是通過水生植物、填料和微生物共同作用，通過物理、化學和生物的方法實現對污染水體的修復[33]。根據水流方式差異，可將人工濕地分為表面流濕地、潛流濕地和垂直流濕地三類。杜良梅等[34]研究表明，人工濕地對SS、TN、NH3N、TP和COD均有較高的去除率；張?zhí)m等[35]研究了通過構建植物廊道對江蘇新沂河進行治理，結果表明，該工藝技術處理污水效果好。人工濕地具有低能耗、便于管理、景觀和諧等特點，在國內外已經得到廣泛應用，但在設計過程中要考慮填料、植物的配比及占地面積等，工藝較復雜。

4.4生物膜凈化生物膜技術是將多種菌、原生動物及藻類固定在濾料或載體上的高效水處理生態(tài)系統(tǒng)，對有機物及氨氮污染水體有較好的凈化效果，對水質、水量及水溫變動適用性強[36]，具有處理效果高、接觸時間短、占地面積小和節(jié)省投資等優(yōu)勢。近年來，生物膜凈化技術在國內外得到了深入研究，如陳書玉等[37]研究了生物接觸氧化技術在上海中心城區(qū)黑臭水體治理中的應用；李璐等[38]研究發(fā)現，生物接觸氧化對COD和TP的去除率均可達到50%左右。

4.5組合生物-生態(tài)修復由于河道污染修復是一種影響因素較多、體系構成復雜的系統(tǒng)工程，單以某一種修復技術難以達到理想的修復效果，因此，在實際應用中往往將多種工藝組合，如雷恒毅等[39]以微生物強化、化學固定和曝氣3種技術組合基本消除了河道的黑臭情況；金承翔等[40]采用微生物凈化、植物凈化和曝氣充氧等技術，對上海中心城區(qū)的黑臭水體進行了修復，結果表明：COD、BOD和NH3N的去除率均可達80%以上；汪紅軍等[41]研究表明：溫州北山河COD含量很高，通過厭氧生物膜床和植物塘技術修復后，水質可達到地表水IV類；熊萬永等[42]采用人工濕地和生物塘相結合的工藝對福州白馬河進行治理研究，結果表明：該工藝運行穩(wěn)定后溶解氧大幅提高，其他污染物含量明顯降低，可達到景觀用水的水質標準。

5結論

筆者通過對河道水體污染治理與修復技術進行綜述，闡述了物理、化學和生物-生態(tài)等方法的技術原理、工藝核心及適用范圍等。河道水體修復涉及生態(tài)、環(huán)境和水利等多個學科，修復過程受河道水體流態(tài)、污染物含量及環(huán)境條件等影響較大，同時應該根據河道實際情況，結合物理、化學和生物等多種技術優(yōu)勢才能保證修復效果的有效性?？傊?，河道水體修復是一項復雜的系統(tǒng)工程，一些關鍵的技術難題亟待相關領域專家學者合作攻關，以期尋找到一套技術切實可行、經濟實用、應用前景廣闊的綜合治理技術。

參考文獻

[1] 吳林林，黃民生，鄧漲.城市污染河流生物-生態(tài)治理研究與應用進展[J].凈水技術，2006，25（6）：11-15.

[2] 陳婉.城市河道生態(tài)修復初探[D].北京：北京林業(yè)大學，2008.

[3] 季永興，劉水芹，張勇.城市河道整治中生態(tài)型護坡結構探討[J].水土保持研究，2001，8（4）：25-28.

[4] 劉曉濤.城市河流治理若干問題的探討[J].規(guī)劃師，2001，17（6）：66-69.

[5] 汪洋，周明耀，趙瑞龍，等.城鎮(zhèn)河道生態(tài)護坡技術的研究現狀與展望[J].中國水土保持科學，2005，3（1）：88-92.

[6] 米勒.美國的生物護岸工程[J].水利水電快報，2000，21（24）：8-10.

[7] 陳海波.網格反濾生物組合護坡技術在引灤入唐工程中的應用[J].中國農村水利水電，2001（8）：47-48.

[8] 王雪，田濤，楊建英，等.城市河道生態(tài)治理綜述[J].中國水土保持科學，2008，6（5）：106-111.

[9] 宋釗.城市河流水污染治理及修復技術[J].工業(yè)用水與廢水，2013，44（4）：6-8.

[10] 張學勤，曹光杰.城市水環(huán)境質量問題與改善措施[J].城市建設與發(fā)展，2005，5（4）：35-38.

[11] 趙振.氧化試劑（硝酸鈣）控制黑臭底泥營養(yǎng)鹽釋放的效果研究[J].環(huán)境科技，2010，23（4）：17-19.

[12] 張自杰，林榮忱.排水工程：下冊[M].4版.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2000：221.

[13] 準培民，王國祥，李正魁，等.健康水生態(tài)系統(tǒng)的退化及其修復——理論、技術及應用[J].湖泊科學，2001，13（3）：193-202.

[14] 唐艷.污染河流治理技術綜述[J].河南科技，2014，3（2）：179.

[15] 金相燦，荊一風，劉文生，等.湖泊污染底泥疏浚工程技術——滇池草海底泥疏挖及處置[J].環(huán)境科學研究，1999，12（5）：9-12.

[16] 解曉鋒.論河道水體污染控制工程技術[J].科技風，2009，22（24）：103.

[17] 曹欠欠，于魯冀，薛金萍.城市污染河道水體復氧技術研究綜述[J].水污染防治，2015，1（1）：1-5.

[18] 熊萬永，李玉林.人工曝氣生態(tài)凈化系統(tǒng)治理黑臭河流的原理及應用[J].四川環(huán)境，2004，23（2）：34-36.

[19] 汪小雄.化學方法在除藻方面的應用[J].廣東化工，2011，38（4）：24-26.

[20] 楊海榮，黃聰，羅薇，等.納米TiO2在污水處理中的應用[J].湖北民族學院學報（自然科學版），2014（2）：179-182.

[21] 繆柳.復配化學藥劑對地表富營養(yǎng)化水體藻類去除的研究[D].廈門：華僑大學，2012.

[22] 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研究[J].環(huán)境科學學報，2007，29（7）：1476-1484.

[23] 林建偉，朱志良，趙建夫.硝酸鈣對底泥有機物及氮磷遷移循環(huán)的影響[J].農業(yè)環(huán)境科學學報，2007，26（1）：58-63.

[24] 徐亞同，史家操，袁磊.上奧塘水體生物修復試驗[J].上海環(huán)境科學，2000，19（10）： 480-484.

[25] 衛(wèi)明，馮坤范，趙政.應用微生物技術對城市黑臭河道實施生態(tài)修復的試驗研究[J].上海水務，2006，22（1）：18-21.

[26] 吳青梅，鄧代永，許玫英，等.土著微生物修復黑臭水體的生物技術研究[J].環(huán)境科學與技術，2011，34（6）：197-201.

[27] KOBAYASHI F，DAIDAI M，SUZUKI N，et al.Degradation of phenol in seawater using a novel microorgan ism isolated from the intestine of Aplysia kurodai[J].International biodeterioration and biodegradation，2007，59：252-254.

[28] 齊玉梅，高偉生.鳳眼蓮凈化水質及其后處理工藝探討[J].環(huán)境科學進展，1999，7（2）：136-139.

[29] 任秀娟，吳大付，張莉，等.植物修復技術在污水生態(tài)系統(tǒng)中的應用研究進展[J].河南科技學院學報（自然科學版），2013（3）：66-70.

[30] 王壽兵，阮曉峰，胡歡，等.不同觀賞植物在城市河道污水中的生長試驗[J].中國環(huán)境科學，2007，27（2）：204-207.

[31] 馬立珊，駱永明，吳龍華，等.浮床香根草對富營養(yǎng)化水體氮磷去除動態(tài)及效率的初步研究[J].土壤，2000，6（2）：99-101.

[32] 黎明，蔡曄，劉德啟，等.國內城市河道水體生態(tài)修復技術研究進展[J].環(huán)境與健康雜志，2009，26（9）：837-839.

[33] 徐海娟，馮本秀.河流污染治理與生態(tài)恢復技術研究進展[J].廣東化工，2008，35（7）：123-125.

[34] 杜良梅，張麗，和麗萍，等.利用人工濕地處理云南高原湖泊入湖河水的凈化效果分析[J].環(huán)境科學導刊，2013，32（6）：44-47.

[35] 張?zhí)m，汪德爟.水生植物廊道凈化污水的試驗研究[J].水電站設計，2005， 21（4）：44-46.

[36] 張乾鑠.生物-生態(tài)措施修復治理河流污染綜述[J].現代農業(yè)科技，2009，5（6）：264-265.

[37] 陳書玉，李鐳，孔偉.生物接觸氧化工藝技術在河道水質治理中的應用[J].上海水務，2008，24（3）：31-33.

[38] 李璐，張輝，謝曙光，等.生物接觸氧化工藝處理河道污水的試驗研究[J].中國給水排水，2008，27（4）：25-28.

[39] 雷恒毅，余光偉，劉廣立，等.珠江流域重污染感潮河道黑臭治理新技術[J].中山大學學報（自然科學版），2007，46（3）：134-136.

[40] 金承翔，孫建軍，黃民生，等.組合生物技術對黑臭水體凈化修復研究[J].凈水技術，2005，24（4）：1-4.

[41] 汪紅軍，胡菊香，吳生桂，等.生物復合酶污水凈化劑處理黑臭水體的研究[J].水利漁業(yè)，2007，27（1）：68-70.

[42] 熊萬永，李玉林.人工曝氣生態(tài)凈化系統(tǒng)治理黑臭河流的原理及應用[J].四川環(huán)境，2002，3（2）：34-36.安徽農業(yè)科學2016年