河道污水生態治理技術探討

目前，國內外對河流富營養化治理與維護的方法大致可以歸類為物理法、化學法、生物-生態法等。

一、物理法

1、截污

　　截污是河流治理的一條有效的途徑。目前國內受污染河流，無不源于外來污染物遠遠超出湖泊自身的凈化能力而導致水質惡化、生態破壞，而截污則基本能夠解決河流的污染之源，防止水體進一步惡化。截污作為一項有效的措施被廣泛認可。

但是，河流截污工程浩大，涉及面廣，包括大量管網鋪設、污水廠建設、人員動遷、河流周邊生態修復、工廠企業排污控制等，其巨額的工程投資、漫長的工期與復雜的工程實施，使眾多的河流主管部門在一定時期內無力承擔，而進展緩慢，因而當前的截污工作更多的體現為相關主管部門量力而行的治河措施之一，通常會結合其他的治理方法實施。

2、清淤

　　由于常年自然沉積，河流底部聚積了大量淤泥,富含可觀的營養鹽類,其釋放也可能形成河流富營養化和水華暴發。將底泥從河體中移出,可減少積累在表層底泥中的營養鹽，減少潛在性內部污染源，是減少內源污染的直接有效措施。在工程施工時,要密閉機械工作面,對淤泥要安全處置,防止二次污染。但是，清淤后水質只能暫時性地得到改善，隨著污染的輸入，河流很快又淤積回去，而且工程量大，投資費用高。

河流清淤的成功范例還鮮有報道,目前日本等發達國家,對是否清淤及清淤厚度正進行細致而周密的論證。

3、曝氣復氧

污染嚴重的河流水體由于耗氧量大于水體的自然復氧量，溶解氧很低，甚至處于缺氧(或厭氧)狀態。向處于缺氧(或厭氧)狀態的河道進行人工充氧（此過程稱為河道曝氣復氧），可以增強河流的自凈能力、改善水質，改善或恢復河流的生態環境。因此，向處于缺氧(或厭氧)狀態的河流中進行曝氣復氧可以補充河流中過量消耗的溶解氧、增強水體的自凈能力，有助于加快黑臭、感官性差等狀態的河流恢復到正常的水生態系統。

由于河流曝氣復氧工程的良好效果和相對較低的投資與運行成本費用，成為一些發達國家如美國、德國、英國、葡萄牙、澳大利亞及中等發達國家與地區如韓國、中國香港在中小型污染水體乃至港灣和河流水體污染治理中經常采用的方法。

4、換水沖稀

通過工程手段引水稀釋受污染水體,短時間內降低水體的污染負荷,改善水生動物、水生植物的生存環境,提高河流的自凈能力。但是換水沖稀后污染的總量沒有減少，實際是污染物轉嫁，如果外來污染持續存在，很快會恢復到原來的污染水平，且浪費了優質的水資源。

通過引水稀釋,可使得河流中優勢菌種由綠藻轉化為大型水生植物,大大改善了河水的水質。但引水稀釋導致交換水體的生態體系發生變化,也會產生一定的負面影響。

　二、化學法

1、投加混凝劑

在河流中直接投加“混凝劑”見效快，但是藥劑量難以掌握，污染物沉積在河底破壞水底生物環境，且存在污染二次釋放的可能性。

2、施用除藻劑

可去除藻類和水中的氮，但是無法除去水體中的磷；化學殺藻劑的生物毒性對魚類等其它生物的生長危害很大。

化學方法就是針對河流的污染特征投加相應的化學藥劑,強制去除污染物質。美國某河流通過投加鋁鹽,使河中磷由原來的65μg/L下降到30μg/L, 河流水質明顯改善。該方法操作簡單,但費用較高,易造成二次污染。

三、生物－生態修復技術

當前,國內外的自然水體生態修復技術包括水生植物技術、生物增效技術、微生物制劑技術、人工浮島技術等。其中，前兩種主要是水生植被恢復技術和生物增效技術技術一般作為河流治理的主要技術，應用較為成熟，人工浮島技術一般作為輔助技術使用。

　　生態修復措施具有原位凈化水質,同時也可以恢復水體中的水生生態結構、運行成本低、增加水體自凈能力的特點。在自然未受污染水體中,生態系統十分復雜。在水體底質中、顆粒物的表面、駁岸表面上有大量的細菌,這些細菌是水體中有機物質的主要分解者。在水體中的原生動物又以菌類為食。原生動物的捕食能夠加速生物膜的更新。衰老的細菌被捕食后,為新的細菌的生長提供了生長空間,使細菌的整體處于較活躍的狀態。同時原生動物又是后生動物的食物而底棲生物,如螺螄,和部分魚類又以輪蟲等后生動物為食。水體中生長的植物在為水體提供氧氣的同時也為細菌和微小動物的生長提供了附著空間水體底質和植物組成的復雜環境又為各種生物提供了不同的棲息地。整體的生態系統本身有著一定方向的物質流和能量流,在系統內部,生物之間相互促進或約束,保持著整體的功能和活力。

自然界水體的自凈功能主要是依靠水體中的生態系統來完成的,這種自凈能力非常巨大,在沒有人類干涉的情況下可以分解天然水體中的所有的有機物質,可以自動調節水體中的養分平衡。在一定程度范圍內,水體中的有機物質和無機鹽類的增加可以提高水體中生物的密度,同時系統內部的物質流和能量流也會相應增加,凈化水體中的污染物的能力也會提高。但是一旦超過系統的承載能力,水體生態系統的某些環節就會遭到破壞或喪失功能,而生態系統功能的喪失又會反作用于水體的自凈能力。水體的自凈能力的減弱又加速了生態系統的崩潰。在惡性的循環之中,水體逐漸喪失了自凈的能力。

恢復水體本身的生態結構可以恢復水體的自凈能力,通過水體的自凈功能達到水體的自我凈化,并達到水體和水體內生態系統良性協調發展。在已經發生水質惡化的水體中,完全依靠水體自發的修復作用和簡單的物理修復方式很難迅速恢復水體中的生態結構。而在人工參與的條件下,系統而全面的恢復水體的生態結構可以達到水體生態系統良性協調發展的目的。

1、水生植物技術

水生植物是河流生態系統的重要組成部分，具有顯著的環境生態功能，利用水生生物法種植水生植物，通過植物的生長轉移水體系統中的污染負荷，其發達的根系為微生物提供生長繁殖場所，以分解水中污染物以供植物吸收，具有一定的吸收凈化、澄清水質、抑制藻類的功能。

人為創造一定的條件，利用適合相應河流水環境的水生植物及其共生的微環境,構建適合水體特征的水生植物群落,能有效降低懸浮物濃度，提高水體透明度及溶解氧，為其他生物提供良好的生存環境,改善水生生態系統的生物多樣性。

2、生物增效技術

生物增效技術將微生物通過一定的技術手段(如利用載體材料、包埋物質或合理控制水力條件等)，使微生物固著生長，提高生物反應器內的微生物數量，從而利于反應后的固液分離，利于除氮和去除高濃度有機物，以及難以生物降解的物質，提高系統的處理能力和適應性生物增效技術立足于恢復、強化微生物群落來凈化水體。微生物群落是水生態系統的基礎生物組分，既是水體的“清道夫”，降解污染物，給其他的水生生物營造健康的水環境，也是生物鏈的重要環節，維系正常的物質循環。

微生物（菌類、藻類、原后生動物等）是水體自然凈化的主力軍，河流受到污染水質變壞，也是因污染量過大超出微生物的消化能力。水質的下降導致部分生物種（包括微生物）喪失了生存環境而逐步消亡，而水生生物結構的改變反過來也助長了水環境惡化的趨勢，如此惡性循環導致水生態系統的退化。生物增效技術正是通過營造微生物的生長空間，數百、數萬倍放大微生物量，使水體自然的凈化能力得到大大加強，放大對污染的消化能力，切斷惡性循環。不僅可體現到水質的明顯改善，也是促進水生態系統的良性發展循環。

生物增效技術以培育、發展土著微生物為首要目標，這些微生物因適合于原本的水環境而具備高度的活力和持續發展的能力，既不存在因投加微生物菌可能產生的生物入侵，或因微生物死亡需反復投加，也不存在化學藥劑的生物危害；因依靠微生物自發的營養消耗凈化水體，而不需機械清理而產生的巨大能耗或復雜運營管理要求。

生物增效技術依靠微生物的能力自然凈化水體，并緊密結合水生態系統的改善及相互促進發展，因而是一項長期、生態的河流治理措施。

目前，國內外應用最成熟的生物增效技術為生物巢增效技術，該技術以生物巢為核心，同步凈化水質與建立水體生態系統的生態性水體治理維護系統。生物巢是一種新型、高效的生態載體，它融合了材料學、微生物學及水體生態學等學科，采用食品級原材料，通過專利編織技術，將其制成高比表面積、高負荷的，是目前國內外最先進、最有效的以生態修復的方法從根本上解決水體凈化問題的環保產品。

3、微生物制劑技術

選育高效菌株制成為微生物復合制劑處理污染水體。其過程以酶促反應為基礎，通過生物體內產生的具有催化功能的特殊蛋白質作為催化劑,凈化污水、分解淤泥、消除惡臭。

微生物制劑技術主要優點是能迅速提高污染介質中的微生物濃度，并可望在短期內提高污染物的生物降解速率，另外生物反應通常條件溫和，投資省、費用少、消耗低，而且效果好、過程穩定、操作簡便。其缺點是要保持良好的水體改善效果,需根據水體變化情況,不斷投加,可作為水體生態修復過程中的輔助措施。微生物制劑技術適合封閉緩流水體，在藻類大量爆發前使用，可彌補微生物制劑通常見效時間較長的缺點。

4、人工浮島技術

　　生態浮床技術治理水環境與生態修復的原理是通過植物在生長過程中對水體中氮、磷等植物必需元素的吸收利用，及其植物根系和浮床基質等對水體中懸浮物的吸附作用，富集水體中的有害物質，與此同時，植物根系釋出大量能降解有機物的分泌物，從而加速有機污染物的分解，隨著部分水質指標的改善，尤其是溶解氧的大幅度增加，為好氧微生物的大量繁殖創造了條件，再通過微生物對有機污染物、營養物質的進一步分解，使水質得到進一步改善，最終通過收獲植物體的形式，將氮、磷等營養物質以及吸附積累在植物體內和根系表面的污染物搬離水體，使水體中的污染物大幅度減少，水質得到改善，從而為高等水生生物的生存、繁衍創造生態環境條件，為最終修復水生態系統提供可能。

　　人工浮島中的植物種植方式有漂浮生長、聚苯乙烯泡沫板固定生長、編制袋填充人工基質種植、以毛竹作為漂浮物種植等幾種種植方式。直接漂浮種植的植物植株不能挺立；聚苯乙烯泡沫板固定生長的植株可以有較好的分散度,但是泡沫板容易破碎,在改進泡沫板機械性能以后才可以直接用于工程實施之中,也能夠在一定程度減少造成景觀污染的可能；編制袋填充人工基質種植可以較好的固定植物,植物在基質中可以直立生長,根系可以在很大程度上在基質內充分分布,也可以在水體內有一定的分布,但是基質的存在限制了植物根系與水體的有效接觸面積;其他的固定方式也具有使植株根系能夠在水體中伸展的特點,可以為水體中微生物的生長提供載體。

人工浮島中的基質填料也可以為微生物的生長提供載體,增加了有效載體面積?；|填料增加了單位體積內填充物的密度,能夠減少水體在植株根系的空間網狀結構中交換和流通。人工浮島,采取植物漂浮生長的方式,可以使該技術適用于不同深度的水體,水位的變化不會對人工浮島產生影響。

最佳方案：

目前，生物－生態技術是目前國內外河流治理的主要技術，應用較為廣泛和成熟。

建立河道的水生態系統是長期維持水質的根本，本方案主要采用生物巢增效技術對河流進行治理及生態修復，輔以生態浮床和曝氣技術（提高水體的溶解氧濃度）。

另外，在治理初期為迅速改善水底的黑臭狀況，采用投加環境微生物強化處理。經過一段時間的治理后，水體水質和透明度都得到改善，投加底棲生物（螺類、貝類）和耐污能力較強的魚類，并搭配種植水生植物，強化水體的自凈能力和生態鏈的完整性。