貴州水務股份有限公司 譚燕

從當前社會發(fā)展現(xiàn)狀來看，我國淡水資源匱乏，而城鎮(zhèn)化發(fā)展速度的加快，使得城市人口數(shù)量呈現(xiàn)出明顯的增長趨勢，工業(yè)化發(fā)展逐漸進入成熟階段，規(guī)模越來越大，這在很大程度上推動了社會的發(fā)展和時代的進步。但與此同時，挑戰(zhàn)也隨之而來，水污染問題愈演愈烈，經(jīng)濟、社會、自然發(fā)展失衡。若水污染治理不夠及時，人類生命便會受到威脅，必然會影響到人與自然的和諧發(fā)展。水資源是人類的生命之源，遭受破壞必然會影響到人類的生存質(zhì)量，為此關于如何高效治理水污染問題的話題越來越受到社會的關注。在水污染治理中，生物修復技術是常用的方法之一，此方法基于生態(tài)環(huán)境發(fā)展規(guī)律，不僅可以解決污染問題，而且投入成本較低?；诖?，本文通過對生物修復技術在水污染治理中的應用進行分析，希望通過此研究能夠為城市建設與生態(tài)保護和諧發(fā)展提供有價值的參考。

一、生物修復技術的概念及優(yōu)勢

生物修復技術主要是利用自然環(huán)境中生存的微生物或研發(fā)出的特定微生物，在人為促進工程化條件下分解污染物，從而修復受污染的環(huán)境。我國水資源具有復雜的特性，這在很大程度上加大了治理工作的難度。要想取得較好的治理效果，人工技術給予干預也是必不可少的。此技術側重點在于利用人為控制，實現(xiàn)污染源歸類處理。對不同問題要采用不同的修復技術如果站在微觀視角下，生物治理中包括微生物、動植物等多種治理技術，其中生物治理主要是運用先進的技術促進環(huán)境修復。生物修復技術最早出現(xiàn)于20世紀80年代，其最大的特點就是運用微生物自身分解毒性物質(zhì)的功能，進而解決環(huán)境污染問題。換言之也就是采用不斷補給營養(yǎng)、投入優(yōu)良菌種、人工干預等方法，使生物自身代謝速度加快，或者借助生態(tài)系統(tǒng)自身調(diào)節(jié)能力，實現(xiàn)活性降解，將空氣、土地、水資源中的有害、有毒物質(zhì)清理干凈。生物修復技術在水污染治理中的應用不僅可以使水環(huán)境菌群種類更加豐富，而且菌群活性、有害物質(zhì)凈化能力增強，可以使水環(huán)境富營氧化、黑臭化問題解決。此技術在治理水污染中的優(yōu)勢較為突出，一是具備了較強的適應性，可針對不同類型的污染問題進行治理，效率高、污染源控制效果好。二是此技術無須投入太多成本，操作人員專業(yè)要求并不高，操作方便簡單。三是此技術屬于原位修復，不需要對位置進行調(diào)整便可以有效治理污染，節(jié)省了成本，同時也具備較高的可控制性。四是此技術本身對于環(huán)境并不會造成二次污染，無須使用其他消耗性能源，與當前生態(tài)可持續(xù)發(fā)展理念相符，屬于新型修復治理技術。雖然生物修復技術只有30多年的歷史，但是生物修復技術的發(fā)展勢頭是其他修復技術不能相比的。

二、生物修復技術的發(fā)展

早在20世紀80年代中期，國際其他國家就開始了生物修復的初步研究，并成功地完成了一些實際的處理項目，在整個歐洲從事生物修復技術研究的公司和機構大約有上百個，世界上不同國家在生物修復方面的開發(fā)研究重點也有所不同。美國側重于不同污染土地和水體的修復和整治，尤其側重外源有機污染物的治理，這些毒物多來源于車事工業(yè)及軍事用品的生產(chǎn)。日本將研究的重點放在解決全球性環(huán)境修復上，主要體現(xiàn)在以生物氫氣為動力的研究和利用微生物對大氣中二氧化碳的固定，這可以減輕工業(yè)發(fā)展造成的大氣中二氧化碳濃度急劇升高的問題。歐美國家主要是對傳統(tǒng)廢物處理系統(tǒng)進行強化和改進，從而更好地處理化學污染物，并提高對污染物的降解能力。生物修復已經(jīng)從細菌修復發(fā)展到真菌修復、植物修復、動物修復，由有機污染物的生物修復發(fā)展到無機污染物的生物修復?，F(xiàn)在，利用微生物修復技術治理污染的研究受到世界各國的重視，發(fā)展迅速，研究范圍也日益廣泛。

三、基礎型生物修復技術在水污染治理中的應用

（一）底泥生物氧化技術

此技術應用原理是運用硝化、反硝化作用，改變水體中硝化環(huán)境，進而形成強烈反硝化環(huán)境，通過互相耦合的硝化和反銷化過程，將底泥以及水體中氨氮以及耗氧有機物清除，在水界面形成一層棕色氧化層，運用附著于底泥氧化層的底棲微型動物食物鏈間的轉換功能，促進底泥的快速消減。底泥生物氧化技術在水污染治理中應用的最大優(yōu)勢就是改善水環(huán)境底泥微生物，促進其大量繁殖，豐富了微生物種類，進而抑制底泥中營養(yǎng)鹽的釋放，可以很好地控制水環(huán)境富營養(yǎng)化現(xiàn)象的發(fā)生。結合微生物底泥中富含的大量成分，開發(fā)及研制治理污染的藥物，借助靶向方法給藥，使底泥中藥物作用得到充分發(fā)揮，在藥物影響下，底泥物質(zhì)會發(fā)生變化，在很大程度上促進了生物氧化速度，物質(zhì)降解能力也會大幅度提高，底泥黑臭物質(zhì)氧化速率加快了，對于黑臭現(xiàn)象問題的解決具有促進作用，確保了水環(huán)境質(zhì)量的提高。

（二）微生物投放法

通過對受污染水體進行有效的監(jiān)測與分析，將凈化功能較強的微生物菌種提前選定，在人工篩選及培育下，可直接向受到污染的水體投放。此方法操作簡單，同時還具備了較強的修復功能，修復的效果也非常不錯。通常情況下，此方法多在水產(chǎn)養(yǎng)殖、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成的水體污染中使用。當前在市場中比較成熟的微生物菌種主要包括硝化細菌、Clear-Flo菌劑以及光合細菌等。

（三）生物劑凈化法

此方法是對受到污染的水體原微生物進行細致研究后，研發(fā)出能夠促使微生物生長及繁殖的促生劑，并在受污染的水體中投入促生劑，助力水體內(nèi)原有微生物的快速生長，通過微生物吸收以及降解水中污染物質(zhì)，在長時間的調(diào)節(jié)下，使水體盡快恢復正常狀態(tài)，進而達到治理水污染的目的。

此方法多用于污水凈化中，采用污水凈化劑，其中常用的載體有硅藻土、活性炭和沸石粉末，同時還有生物生長刺激劑、生物營養(yǎng)劑，根據(jù)不同的比例進行混合這一混合物具體比例為：任意種截體50-100份；生物生長刺激劑（稀土元素的化合物和鐵鹽）1-20份，按重量比1：（1-10）；生物營養(yǎng)劑（葡萄糖和乙酸鹽）10-150份，按重量比（1-20）：（1-60），葡萄糖和乙酸鈉重量分別按碳元素重量計算。

（四）生物膜技術

此技術主要利用生物膜過濾凈化的原理，實現(xiàn)水污染的修復。在特定載體的表面覆蓋微生物菌種，進而構建微生物膜，并投放到被污染的水體當中，在污染物接觸到微生物膜時，膜表面覆蓋的微生物會將水體微生物吸收，進而起到水體凈化的作用。

四、水生植物凈化法在水污染治理中的應用

（一）生態(tài)浮島法

當前生態(tài)浮島法在城市濕地、河道修復、農(nóng)業(yè)水污染修復中被廣泛應用。生態(tài)浮床、人工浮床也就是常提到的生態(tài)浮島，由水生及陸生植物、植物浮床、浮島框架、水下固定裝置四方面組合而成。主要是采用水生植物，通過無土栽培的方法，運用較輕的材料作為基質(zhì)，構建人工生態(tài)系統(tǒng)，以達到水污染負荷消減的目的。此方法主要運用的凈化原理是借助水生植物較大的表面積構成的植物根系網(wǎng)，經(jīng)過過渡以后將水體中懸浮物吸附。水生植物本身根系較為發(fā)達，吸附性較強，能夠?qū)⑺廴局械牡?、磷吸收，進而實現(xiàn)去污環(huán)保的功能。

（二）人工濕地法

此方法是由人工建造而成的與沼澤地非常相似的地面，主要運用的是植被、土壤、微生物間的相互協(xié)作，處理污水進而達到凈化目的。人工濕地最大的優(yōu)勢是吸附性較強，同時也具備過濾功能，可以分解微生物，促進養(yǎng)分的吸收。除此之外還可以將營養(yǎng)物質(zhì)輸送至植物中，確保水體中有豐富的氧氣，為好氧生物快速繁殖營造良好的環(huán)境，在微生物的作用下，降低水體污染物，例如將二氧化碳和水從有機物中分解出來等。與此同時向水體輸送氧氣，將水體懸浮物、磷元素通過吸附及過濾的方法徹底清除。人工濕地類型多種，可結合具體情況采用恰當?shù)姆椒ǎ朔椒ú粌H成本低，而且操作也非常簡單方便。

五、生態(tài)護岸在水污染治理中的應用

生態(tài)護岸法主要是將植被種植在土木工程周邊，強化河水與土壤間的滲透力，一方面可供人觀賞，另一方面也可以防護河道。此方法的應用要符合以下條件：第一，以行洪排澇為重要依托，保證岸坡穩(wěn)定性，避免出現(xiàn)水土流失現(xiàn)象；第二，生態(tài)護岸要和周邊生態(tài)環(huán)境緊密相連，保證不會破壞到生物及植被生長；第三，此方法的應用為水陸植物、水生動植物營造了良好的生長環(huán)境；第四，生態(tài)護岸法屬于環(huán)保美化工程，既有凈化水資源的功能，同時還可以作為景觀供人欣賞。所以此方法使水體生物有了棲息之地，河道護坡成為緩沖帶，更利于生物、植被生長，同時達到水污染治理的目的。

當前使用的生態(tài)護岸形式多種多樣，而且每一種形式采用的原理以及作用也存在較大的差異性，以下重點針對生態(tài)護岸分類進行分析，具體見表1所示。

表1 生態(tài)護岸分類

六、綜合型生物修復技術在水污染治理中的應用

（一）生物氧化塘

生物氧化塘技術集合了微生物降解法、自然沉淀法、水生植物凈化法的優(yōu)勢，屬于綜合性較強的修復方法。通過將人工塘修建于被污染的水體周邊，通過圩堤包圍氧化塘的形式，將防滲漏工作做到位，同時還要將水體凈化功能較強的微生物、水生植物投放到人工塘中，并將需要治理的污染水體引入到氧化塘內(nèi)，便可以實現(xiàn)凈化。此方法非常簡單，具備了低成本、高效益的優(yōu)勢，經(jīng)過此方法處理以后的污水可循環(huán)利用。

（二）生物柵凈化法

此方法的應用以生物、物理及化學原理為依據(jù)，生物材料中可附著生長大量微生物和水生植物，進而形成較為密集的生物膜體系。整個系統(tǒng)中，微生物生存的基礎環(huán)境是由氣、液兩相轉換以后形成氣、液、固三相，此轉變模式使微生物存在的形式更加豐富，形成一個在縱、橫兩個方向相互關聯(lián)，更為復雜的復合式生態(tài)系統(tǒng)。生物柵凈化法基于水體自然凈化原理，通過人工設計相應的凈化設備，運用微生物、動植物共生作用，達到水污染凈化效果。主要原理是將水生植物茂盛根系和特殊材料構建相應的生物柵，將水體污染物攔截，而植物根系能夠?qū)⒌?、磷等有機物吸收，具有較強的去污功能。

七、生物修復技術在水污染治理中的發(fā)展趨勢

當前，我國水資源污染問題日益突出，國家在此方面也給予了高度重視，在水利工作會議召開期間一再強調(diào)堅持可持續(xù)發(fā)展理念，并且明確指出了要將水污染治理作為工作的重點，強化治理工作中新技術的運用。最近幾年，我國參考先進的水環(huán)境治理經(jīng)驗的同時，也根據(jù)國情研發(fā)了適合我國水污染治理的新技術，這也在很大程度上推動了生物修復技術發(fā)展的步伐。根據(jù)我國目前水環(huán)境問題具體情況以及現(xiàn)狀，在污水治理方面加大了技術的投入力度，例如生物氧化塘、生態(tài)護岸等技術的應用逐漸趨于成熟，但是治理不徹底問題依然存在。在未來，生物修復技術在水污染治理中的應用，依然需求將局部修復思路轉變，基于整個流域系統(tǒng)結構，實現(xiàn)綜合性、系統(tǒng)化、全方位治理，不斷創(chuàng)新生物修復技術，例如在固定化微生物修復技術中，通過對微生物菌群的培養(yǎng)，借助合理方法將有益微生物長期固定于特定位置，促進水體中難降解物質(zhì)的自主分解，進而實現(xiàn)水體凈化功能；原生動物修復技術在不久的將來也會得到廣泛應用，主要利用細菌和原生動物間關系，監(jiān)測水質(zhì)時，對原生動物種類組成以及生長密切觀察，體現(xiàn)細菌生長情況，在此基礎之上對生物修復處理結果評估；另外還有生物反應器技術，此技術節(jié)省了人力、物力，也無須對微生物群經(jīng)常性更換，發(fā)展前景非常不錯；生物強化處理技術主要可以應用于特殊水環(huán)境中，通過對微生物分解能力進行強化，培養(yǎng)以及篩選特定菌種，促進其在特定水環(huán)境中的作用發(fā)揮最大。在現(xiàn)有生物修復技術的基礎之上，通過不斷開發(fā)與改進、創(chuàng)新與優(yōu)化，促進水污染治理有效性的大幅度提高。

八、結束語

水污染治理并不是短期內(nèi)就可以看到效果的，隨著生態(tài)環(huán)境污染的日益嚴重，國家對生態(tài)環(huán)境保護十分重視，提出了可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，目的就是為了促進經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境之間的和諧共處。所以需要平衡好二者之間的關系，采用生物修復技術治理水污染是當前應用較廣泛的方法，針對不同的污染情況采用最佳的技術，才能保證水污染治理的效果。這就需要在水污染治理中，結合實際情況，合理應用底泥生物氧化技術、生態(tài)護岸、人工濕地與生物氧化塘等，在改善水環(huán)境的同時，促進人與自然的可持續(xù)發(fā)展。