平原河道飲用水源水體植物生態(tài)系統(tǒng)凈化關(guān)鍵技術(shù)研究

陳志力

【摘要】根據(jù)杭嘉湖地區(qū)河道特征及飲用水源水質(zhì)的特點(diǎn)，選擇在典型的某河道開(kāi)展水體“物理-植物生態(tài)系統(tǒng)凈化關(guān)鍵技術(shù)”研究，提出植物的篩選、栽培技術(shù)和植物種群配置原理，對(duì)平原地區(qū)河網(wǎng)飲用水源水體和生活工業(yè)污水的處理提供參考。

【關(guān)鍵詞】平原河網(wǎng)；水質(zhì)；生態(tài)凈化

一、引言

保障飲用水安全，直接關(guān)系到人民群眾的身體健康與生命安全，也關(guān)系到社會(huì)穩(wěn)定和社會(huì)的和諧發(fā)展，對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可續(xù)性發(fā)展具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，河網(wǎng)水體的富營(yíng)養(yǎng)化和化學(xué)污染還將持續(xù)，水質(zhì)性缺水已成為該地區(qū)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展、創(chuàng)建和諧社會(huì)資源瓶頸。為此，各級(jí)政府一直高度關(guān)心該地區(qū)的飲用水安全問(wèn)題，指出“飲用水源的安全，事關(guān)廣大人民群眾根本利益，管理、保護(hù)好飲用水源是各級(jí)政府一項(xiàng)重大責(zé)任，必須切實(shí)負(fù)起責(zé)任”。

二、水體凈化技術(shù)現(xiàn)狀與水平

縱觀凈水技術(shù)的發(fā)展歷史，凈水技術(shù)的改進(jìn)主要可分成三個(gè)階段。20世紀(jì)50年代以前，由于水源水質(zhì)較好，給水處理主要是采用混凝、沉淀、過(guò)濾和加氯消毒技術(shù)，也即常規(guī)處理技術(shù)，此為第一階段。從20世紀(jì)50年代開(kāi)始，西歐采用粒狀活性炭處理一些地表水源水以去除臭、味。隨著水源水污染的加劇，20世紀(jì)60年代末開(kāi)始西歐各國(guó)普遍采用活性炭進(jìn)行飲用水的深度處理以提高飲用水水質(zhì)，此為第二階段。自70年代末開(kāi)始，為了更好地去除飲用水總的有機(jī)污染物，西歐、日本等開(kāi)始重點(diǎn)研究和使用生物處理技術(shù)，這可以稱(chēng)為第三階段。目前研究生物處理技術(shù)在飲用水處理中應(yīng)用已是世界范圍內(nèi)的熱點(diǎn)。生物處理技術(shù)，目前主要有生物膜反應(yīng)器，生物接觸氧化，生物濾池，強(qiáng)化生態(tài)自?xún)舻阮A(yù)處理工藝，這些凈水技術(shù)都有各自的特點(diǎn)，根據(jù)不同的水源水質(zhì)和出水水質(zhì)要求以及經(jīng)濟(jì)因素可以確定合適的凈水處理工藝。

三、生態(tài)系統(tǒng)凈化技術(shù)的研究

根據(jù)杭嘉湖地區(qū)河道特征及源水水質(zhì)的特點(diǎn)，結(jié)合分析各工藝特點(diǎn)，選擇在典型的某河道內(nèi)開(kāi)展水體“物理-植物生態(tài)系統(tǒng)凈化關(guān)鍵技術(shù)”研究，建立示范工程，發(fā)展河網(wǎng)平原地區(qū)飲用水源保護(hù)技術(shù)體系，不僅對(duì)改善水廠的源水水質(zhì)，確保地區(qū)的飲用水安全有重大意義，而且對(duì)河網(wǎng)平原地區(qū)飲用水源水質(zhì)改善提供參考模式、對(duì)地區(qū)生態(tài)市建設(shè)、打造和諧小康社會(huì)均具有更大的理論與實(shí)際意義。目前，對(duì)污染水體植物生態(tài)系統(tǒng)凈化技術(shù)的研究主要集中于以下幾個(gè)方面：

1、修復(fù)植物的篩選與栽培技術(shù)

生物修復(fù)區(qū)別于物理、化學(xué)技術(shù)的關(guān)鍵是生物修復(fù)的理念和植物種群配置，因此也有學(xué)者將生物修復(fù)稱(chēng)為植物生態(tài)修復(fù)，以強(qiáng)調(diào)植物的重要地位。用于修復(fù)的植物通常是生長(zhǎng)快、生物時(shí)大、吸收能力強(qiáng)的植物。最早直接在湖庫(kù)中濕地種植水生植物是國(guó)際上常用的方法，主要包括放養(yǎng)水生飄浮如鳳眼蓮、浮萍、水浮蓮、水鱉、菱、慈姑、水花生、菹草等，種植伊樂(lè)藻、金魚(yú)藻、苦藻、黑藻、水網(wǎng)藻等沉水植物和茭白、風(fēng)車(chē)草、蘆葦?shù)韧λ参铮缓髞?lái)發(fā)展到在水上種植高等陸生植物。近年來(lái)，人工浮床種植高等植物或利用水生植物凈化水質(zhì)成為國(guó)內(nèi)外污水治理的重要研究方向，涉及植物包括糧食作物如水稻、小麥，蔬菜如水芹、水蕹菜、甘藍(lán)、空心菜、大蒜，牧草如黑麥草，花卉如美人蕉、菖蒲，特殊植物如砷超積累植物蜈蚣草，以及各類(lèi)水生植物，多達(dá)數(shù)百種。從某河道開(kāi)展水體“物理-植物生態(tài)系統(tǒng)凈化關(guān)鍵技術(shù)”研究情況研究表明，這些植物春夏季去除效果好的較多、秋冬季可用的少，且多數(shù)研究屬于盆栽或小型的實(shí)驗(yàn)室模擬，工程應(yīng)用研究還很欠缺。

2、植物群落合理配置原理

對(duì)植物凈化水質(zhì)的研究最初多限于一種或幾種植物在試驗(yàn)條件的凈水效果，直到90年代中后期才提出了植物群落配置的概念，考慮多種植物的復(fù)合效應(yīng)與季節(jié)更替問(wèn)題。根據(jù)不同生態(tài)類(lèi)型水生高等植物的凈化能力及其微生境特點(diǎn)，采用由漂浮、浮葉、沉水植物及其根際微生物等組成的人工復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)模擬試驗(yàn)，凈化后，湖水中藻類(lèi)生物量、氨氮、總氮、總磷和可溶性磷酸鹽均有不同程度的下降，水質(zhì)得到明顯改善。人工復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)在凈化污水時(shí)具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，可克服單一水生植物季節(jié)性變化明顯、生物凈化作用不穩(wěn)定的缺點(diǎn)，發(fā)揮多種水生高等植物在時(shí)間和空間上的差異，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，從而可穩(wěn)定地凈化水生生態(tài)系統(tǒng)。但植物群落合理配置原理非常復(fù)雜，因種植季節(jié)、種植地方、污染負(fù)荷、凈化目標(biāo)等多種因素而異。

3、植物生態(tài)系統(tǒng)凈化技術(shù)的工程應(yīng)用

人工濕地系統(tǒng)是植物生態(tài)凈化系統(tǒng)應(yīng)用的代表。許多國(guó)家很早就有將污水排入天然濕地進(jìn)行處理的做法，但有意識(shí)的利用濕地系統(tǒng)進(jìn)行污水處理則始于上世紀(jì)70年代。90年代以后，美國(guó)、德國(guó)、等人工濕地污水處理得到較快的發(fā)展，已應(yīng)用至農(nóng)業(yè)污水、家畜與家禽的糞水、垃圾場(chǎng)滲濾液、城市暴雨徑流或生活污水、富營(yíng)養(yǎng)化湖水、礦區(qū)重金屬污水、煉油廠廢水及其他工業(yè)活動(dòng)污水處理中。我國(guó)人工濕地的研究與應(yīng)用起步較晚，主要集中于“七五”和“八五”期間，在天津、北京、廣州等地均有人工濕地污水處理工程示范。近年來(lái)，我國(guó)學(xué)者廣泛開(kāi)展了濕地污水處理系統(tǒng)的凈化效率、機(jī)理及濕地各組分的作用等方面的研究，但均大多為小試規(guī)模，中試以上結(jié)合工程的較少。人工濕地最大的局限是需要占用較大面積的土地，雖然給日益緊張的國(guó)土資源帶來(lái)了很大的壓力，但也為平原河道飲用水源水體和工業(yè)生活污水處理帶來(lái)了希望。

四、結(jié)論

南方很多飲用水源源水來(lái)自己河道水網(wǎng)，但目前河網(wǎng)水質(zhì)易受到農(nóng)業(yè)面源和沿線工業(yè)污染的污染威脅，具有水質(zhì)保證率低，控制難度較大的特點(diǎn)，因此河道水網(wǎng)型水源的污染仍然是威脅區(qū)域供水安全主要問(wèn)題。發(fā)展河網(wǎng)平原地區(qū)飲用水源保護(hù)技術(shù)體系，對(duì)河網(wǎng)平原地區(qū)飲用水源水質(zhì)改善提供參考模式。