城市河流污染防治技术初探

　　随着经济的快速发展、城市化进程的加快及工业的兴起，城市河流两岸工厂、农业、生活污水不加处理直接排入河流导致的水体污染问题日趋严重，并呈现出以好氧有机物为主要污染物、以水体黑臭为主要特征的污染现象。寻找行之有效的城市河流污染防治技术已经成为环保研究领域的一项重要研究内容。城市河流污染后的共同特点为：大量超过水体容量和自净能力的污染物存在于水体中，溶解氧浓度降低甚至为零。水体出现黑臭、富营养化现象，鱼虾等水生物种类锐减甚至绝迹，水体原有的功能衰退甚至丧失，水体的生态平衡被严重破坏，水域附近的居民身体健康受到威胁。积极采取有效的技术及措施对污染进行控制和治理已经迫在眉睫，以下将从物理技术、化学技术、生物修复技术和生态恢复技术四项技术对河流污染水体进行初步探讨。

　　1、物理技术

　　1.1引清冲淡

　　通过水利设施(如闸门、泵站)的调控引入污染河道上游或附近的清洁水源改善下游污染河道水质。调水增大了污染河道的水量，加速了河水流动，促进了污水的稀释，使河水在河道中的停留时间缩短，污染河水不易在河道中滞留而导致黑臭。同时，该措施的实施能够改善河网水动力条件，增加河道水体自净能力和环境容量。美国芝加哥曾花了33年的时间，建造了总长13km的人工运河，将密执安湖的水引入芝加哥河，增加了该河的径流量并改善了水质。如上海苏州河的综合调水工程，福州内河的引水冲污工程，另外，成都市府南河的综合整治、苏州古城河道的治理工程中曾对调水技术进行过试验，还有人对西湖的富营养化治理中采用的引水方式作了研究。

　　1.2底泥疏浚

　　底泥疏浚的主要目的是去除底泥所含的污染物(底泥中的N、P及重金属等)减水底泥污染物向水体释放，增加水体的环境容量。由于该方法技术简单，因此是目前世界各国改善水环境使用最多方法。我国许多河流都使用过该技术，滇池草海实施疏浚工程后，疏浚区水体不再黑臭，水质明显好转，水体透明度由原来小于0.37m提高到0.8m。

　　2、化学技术

　　化学净化法主要是指向污染的水体中投加化学药剂，通过药剂与污染物质发生化学反应，使水体中的污染物得以去除的一种方法。如治理湖泊酸化可投加生石灰，抑制藻类大量繁生可投加杀藻剂;除磷可投加铁盐等。2001年深圳市4条污染河流利用化学强化一级处理技术(CEPT)对污染河水进行了处理实验，采用聚合氯化铁(PFC)做混凝剂，在优化了最佳pH及PFC最佳投加量等工艺条件后，能使河水处理后水质指标均达到或接近国家地面水水质标准。2003年，国内有研究学者以改性硅藻土为混凝剂，对苏州河各支流污染水体进行化学强化一级处理试验研究，结果表明：硅藻土对CODCr和P具有较高的去除效率，而对NH3-N的去除率不高，混凝剂的最佳投药量随原水水质的不同而不同，不同污染河水水质对硅藻土的混凝效果有比较显著的影响。但是，采用化学混凝法必然向河涌污水中投加化学药剂，所以治理费用较高，而且还易造成二次污染。

　　3、生物修复技术

　　3.1河道曝气技术

　　直接曝气技术是充分利用天然河道和河道已有建筑就地处理河流污水的一种方法。它是根据河流受到污染后缺氧的特点，采取人工措施向河道中充入空气(或氧气)，加速水体复氧过程，以提高水体的溶氧水平，恢复水体中好氧微生物的活力，使水体的自净能力增强，从而改善河流的水质状况。该法综合了曝气氧化塘和氧化沟的原理，结合推流和完全混合的特点，有利于克服短流和提高缓冲能力，同时也有利于氧的传递、液体混合和污泥絮凝，能有效去除河流的黑臭现象。德国鲁尔河、英国泰晤士河、美国密西西比河、澳大利亚斯旺河、葡萄牙塔古斯河等都曾采用曝气复氧技术治理污染河段，并取得了明显的治理效果。河道曝气技术在国外应用已相当成熟。我国部分城市的河道净化也使用了该技术，如北京的清河环境改善工程、重庆的桃花溪曝气措施、上海的苏州河河道曝气复氧工程等，都取得了较好的治理效果。

　　3.2投菌技术

　　投菌技术是直接向污染水体中接入外源的污染降解菌，然后利用投加的微生物唤醒或激活水体中原本存在的可以自净的但被抑制而不能发挥其功效的微生物，并通过它们的迅速增殖，强有力地钳制有害微生物的生长和活动，从而消除水域中的有机污染及水体的富营养化，消除水体的黑臭，而且还能对底泥起到一定的硝化作用。日本的专家F.Kobayashi就在底泥中分离培养出一种可以高效降解苯酚的菌种，并利用该菌种治理污染水域，进行了生物修复研究。国内的王玮等学者通过向污染河流中投加有效微生物菌群(EffectiveMicroorganism)的方法，有效恢复了河水的水质。还有专家采用人工复氧技术并投加生物制剂及底泥改良剂等，对严重富营养化的湖泊水和黑臭河涌进行了生物修复试验，发现CODCr、TN和TP等污染物含量降幅可达到70%左右，水质有了很大的改善。

　　3.3生物膜技术

　　生物膜法是指用天然材料(如卵石)、合成材料(如纤维)为载体，在其表面形成一种特殊的生物膜，生物膜表面积大，可为微生物提供较大的附着表面，有利于加强对污染物的降解作用。主要工艺方法有生物廊道、生物滤池、生物接触氧化池等。生物膜法对于受有机物及氨氮轻度污染水体有明显的效果。日本、韩国都有对江河大水体修复的工程实例，位于日本江户川支流坂川古崎净化场，是采用生物膜方法对河道大水体进行修复的典型工程。从投入运行8年的观测结果表明，河道的微污染水体的水质有了明显改善。近年来，研究学者们在治理城市景观水体、富营养化湖泊时，尝试直接向水体投加诸如阿科曼之类的生物填料，微生物在生物基上形成生物膜，通过直接的接触氧化降解污染物，取得了不错的治理效果。

　　4、生态恢复技术

　　4.1水生植物恢复

　　大部分水生高等植物都有发达的根系，能够吸收利用水中的营养物质和有害物质，同时，根系也寄居着众多的异养微生物，通过微生物的同化及异化作用去除水中有机污染物。20世纪60年代欧美学者就开始对植物的生物降解浸染物有研究，开发投资少，采用了治理效果好的水生植物人工湿地污水处理系统，研究表明：在水体中种植合适的水生植物，可以大量吸收去除水体中的N、P等营养物，降低水体的营养物负荷，大大提高水质。因此，河岸的水生植被恢复在河流污染治理中越来越受到专家学者的关注。在我国人工湿地的研究起步较晚，北京昌平人工湿地试验是首例对人工湿地进行的系统性研究。1998年初建成的成都活水公园利用人工湿地塘床，成功修复了公园水体，展示了人工湿地在水体修复中的应用前景。

　　4.2人工生态(浮)岛

　　河道中的天然岛屿是许多水生生物的主要栖息场所，在天然岛屿上形成了植物——微生物——动物共生体，它们对河流的净化起着非常重要的作用。但由于河道的开发、渠化、硬化工程，以及底泥疏浚等，使许多天然生态岛消失，河流的自净能力下降，河流生态系统遭到破坏，人工生态(浮)岛的建立就是对河流生态系统的恢复。日本为进一步净化渡良赖蓄水池的水体，曾在蓄水池中部建了一批人工生态浮岛，在岛上种植芦苇等植物，其根系附着微生物。浮岛还设置了鱼类产卵用的产卵床，也为小鱼及底栖动物设有栖息地。芦苇、微生物、小鱼及底栖动物等就形成稳定的植物——微生物——动物净化系统。需注意的是，生态(浮)岛净化能力的大小受底栖生物数量的左右，尤其是多毛类底栖生物能使生态岛的净化能力有很大提高。国内有研究学者利用香根草分别净化南京秦淮河、金川河、玄武湖的富营养化水体，生物量可高达750T/hm2•a，可以在理论上去除氮、磷的量分别达1125~1325kg//hm2•a、450~600kg/hm2•a。还有研究表明水菜对污水中的氮、磷和化学耗氧量具有明显的去除效果，水雍菜和水芹菜也具有很好的净化效果和经济价值。有专家利用风车草、彩叶草和茉莉净化富营养化污水，得出了三种植物对氮磷、化学需氧量的净化能力为：风车草最好，彩叶草次之，茉莉最差，并提出今后还需要进一步对污染物吸收量更高的具有观赏价值的植物进行筛选。

　　5、结语

　　城市河流是一个复杂的生态系统，河流的生态平衡受到严重的破坏，治理河流污染是一个综合治理工程，需要针对不同河流的实际情况，综合采用多种工程技术措施，多管齐下，才能保证治理工程的可达性。因此，多种技术结合，互补不足，提高治理效果是今后一个主要的研究方向。国内外研究学者在多年的实验探索和工程实践中取得的成果，在河流治理中也取得了很多的成功案例。同时，一些技术还在起步阶段，还有待进一步研究，提高治理效率，降低治理成本。此外，河流修复是一个复杂的过程，其中的机理还有待更进一步的探索。

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