水體生態(tài)修復(fù)技術(shù)在黑臭河道治理中的實(shí)踐

文/李浩 中國(guó)市政工程西南設(shè)計(jì)研究總院有限公司 四川成都 610081

1、黑臭河道產(chǎn)生的主要原因

我國(guó)在2010年的全國(guó)污水處理率已經(jīng)達(dá)到了50%，然而我國(guó)目前的污水排放量仍然在逐年增加。這其中，生活廢水的排放是黑臭河道產(chǎn)生的主要原因。生活廢水在不經(jīng)過(guò)相應(yīng)的處理就排入城市河流后，會(huì)導(dǎo)致河道內(nèi)的水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)化，進(jìn)而使河道受到不同程度的污染，使河道內(nèi)的水發(fā)黑變臭。同時(shí)，從另一方面上來(lái)講，在城市降雨的初期，雨水之中不僅含有大量的地表污染物，同時(shí)城市周邊的耕地土壤之中還會(huì)殘存著大量的農(nóng)藥以及化肥，這些污染成分會(huì)跟隨雨水徑流進(jìn)入河道之中，導(dǎo)致河道水體受到一定的污染。同時(shí)，我國(guó)城市之中，在工業(yè)生產(chǎn)之中，會(huì)產(chǎn)生大量的廢水和廢液，這些污染物不僅含有工業(yè)生產(chǎn)的原材料，還包括生產(chǎn)的副產(chǎn)品，在這些廢水和廢液排入河道后，會(huì)導(dǎo)致河道內(nèi)部水體的有機(jī)需氧物質(zhì)、化學(xué)物質(zhì)、固態(tài)漂浮物的增加，引起黑臭河道的產(chǎn)生。

2、我國(guó)黑臭河道的治理情況

雖然我國(guó)在近年來(lái)，城市得到了較快的發(fā)展，然而在發(fā)展過(guò)程之中，城市的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)卻沒(méi)有得到相應(yīng)的完善，從而導(dǎo)致基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的滯后性增加，大量的污水被直接排放到城市的河道之中，導(dǎo)致河道內(nèi)水體富營(yíng)養(yǎng)化，使河道呈現(xiàn)出黑臭的現(xiàn)象。而隨著我國(guó)對(duì)于環(huán)境保護(hù)的重視程度逐年提升，針對(duì)于城市黑臭河道的治理問(wèn)題也提出了有效整治的方案，并取得了一定的效果，在整治過(guò)程之中，需要根據(jù)不同污染的來(lái)源采取不同的整治方法，目前較為常用的方法有物理治理法和化學(xué)治理法。其中，物理治理法是采用人工增氧的方式進(jìn)行河道治理，針對(duì)于黑臭河道之中河流長(zhǎng)期處于缺氧狀態(tài)的實(shí)際情況，在適當(dāng)?shù)奈恢脤?duì)于河道內(nèi)部進(jìn)行人工增氧，進(jìn)而提升水溶解氧的含量，提升河道的自我凈化能力，使黑臭現(xiàn)象得到消除。同時(shí)長(zhǎng)期受到污染的水體的底泥會(huì)沉積大量的污染物，比如氮磷化合物等，在相應(yīng)的條件之下，這些污染物會(huì)從底泥之中釋放出來(lái)，造成水體質(zhì)量的惡化，物理治理法能夠通過(guò)清淤疏浚來(lái)將污染物移出河道的生態(tài)系統(tǒng)，從而顯著的降低內(nèi)源磷的負(fù)荷，同時(shí)我國(guó)也開始進(jìn)行引水補(bǔ)水的方法進(jìn)行河道的整治，對(duì)于污染嚴(yán)重且流動(dòng)性不高的河道較為適用，能夠在短時(shí)間內(nèi)將河道內(nèi)部的污染物濃度降低，提升河道水體的氧溶解能力，恢復(fù)河道水體本身的自我凈化能力。而化學(xué)治理法則是根據(jù)水體污染物的成分組成，制作相應(yīng)的化學(xué)藥物進(jìn)行投放，從而分解水體之中的污染物，達(dá)到凈化黑臭河道的根本作用。而在物理治理方法和化學(xué)治理方法之上，也誕生了水體生態(tài)修復(fù)技術(shù)。水體生態(tài)修復(fù)技術(shù)是根據(jù)當(dāng)前黑臭河道治理的實(shí)際情況誕生的相關(guān)科技，能夠全面提升技術(shù)的適用性，目前，水體生態(tài)修復(fù)技術(shù)已經(jīng)在上海市郊數(shù)十條黑臭河道之中進(jìn)行了應(yīng)用，并且取得了良好的效果，成為黑臭河道治理的重點(diǎn)技術(shù)之一[1]。

3、水體生態(tài)修復(fù)技術(shù)在黑臭河道治理之中的實(shí)踐

3.1 納米曝氣技術(shù)

所謂的納米曝氣技術(shù)，即是指在傳統(tǒng)曝氣技術(shù)的基礎(chǔ)上，能夠在水體之中產(chǎn)生高效的自由基，從而提升曝氣的效率，更加有效的節(jié)省能源。在曝氣方式的選擇上，可以采用納米曝氣機(jī)作為主要的曝氣設(shè)備，能夠使曝氣效率提升在20倍以上，而納米曝氣機(jī)也能夠使氣體和水以納米級(jí)別的細(xì)小顆粒形式存在，其氣泡能夠在水中停留超過(guò)8小時(shí)以上，從而使整個(gè)水體能夠長(zhǎng)期處于富氧狀態(tài)。在納米曝氣的技術(shù)實(shí)踐過(guò)程之中，水體修復(fù)的地點(diǎn)多在城區(qū)和居民密度較高的地區(qū)，采用納米曝氣技術(shù)，能夠減少傳統(tǒng)曝氣技術(shù)之中二次污染較為嚴(yán)重的情況，也能夠使溶解氧可以迅速得到回復(fù)，且能夠?yàn)樗鷦?dòng)植物提供一個(gè)更加良好的生態(tài)環(huán)境。納米曝氣技術(shù)也能夠起到相應(yīng)的氣浮作用，將黑臭水體之中懸浮的膠體以及顆粒物質(zhì)粘黏在氣泡表面，在水體流動(dòng)的同時(shí)，將上升到水體表面的大量顆粒物質(zhì)沖走，進(jìn)而全面提升黑臭河道的水體透明度[2]。

3.2 人工濕地技術(shù)

人工濕地技術(shù)是在相應(yīng)的填料上進(jìn)行特定植物的種植，并將污水投放到人工建造的與沼澤相類似的濕地之上。一旦富營(yíng)養(yǎng)化的水體流經(jīng)人工濕地時(shí)，就會(huì)被砂石和土壤進(jìn)行過(guò)濾，并通過(guò)植物的根系之間多種微生物的活動(dòng)達(dá)到水質(zhì)凈化的根本作用。人工濕地技術(shù)的主要特點(diǎn)之一使其對(duì)于有機(jī)的污染物有著極強(qiáng)的講解能力，而水中不溶性質(zhì)的有機(jī)物在經(jīng)過(guò)濕地的沉淀和過(guò)濾時(shí)，能夠快速的被截留，從而被微生物利用，沸水之中的可溶性有機(jī)物也會(huì)經(jīng)過(guò)植物根系的生物膜被吸附，通過(guò)微生物的新陳代謝作用得到分解和去除，最后達(dá)到凈化水質(zhì)的作用。人工濕地技術(shù)的技術(shù)要點(diǎn)在于通過(guò)模擬自然濕地的生態(tài)體系來(lái)達(dá)到治理黑臭河道的目的，在人工濕地的建造過(guò)程之中，應(yīng)該建立健全的質(zhì)量控制體系和監(jiān)督方案，同時(shí)對(duì)于項(xiàng)目建設(shè)地點(diǎn)的黑臭河道進(jìn)行深入的調(diào)查與研究，進(jìn)而確定石砂、土壤以及煤渣等介質(zhì)的比例，并且根據(jù)實(shí)際情況選擇相應(yīng)的植物進(jìn)行污水處理生態(tài)體系的構(gòu)建。人工濕地按照污水在其中的流動(dòng)方式也可以分為兩種類型，第一種是水面式人工濕地，另一種是潛流型人工濕地[3]。

3.3 生態(tài)浮床技術(shù)

生態(tài)浮床技術(shù)是由20年前德國(guó)的BESTMAN公司進(jìn)行研發(fā)的技術(shù)，后經(jīng)過(guò)日本的科技公司進(jìn)行引入并推廣，將生態(tài)浮床技術(shù)全面應(yīng)用于地表水體的污染治理和生態(tài)修復(fù)之中。而我國(guó)技術(shù)引進(jìn)的時(shí)間雖然較晚，然而經(jīng)過(guò)科研人員不斷的技術(shù)攻堅(jiān)，目前我國(guó)人工浮床技術(shù)也得到了廣泛的應(yīng)用。在實(shí)踐過(guò)程之中，我們可以發(fā)現(xiàn)生態(tài)浮床技術(shù)更加適用于富營(yíng)養(yǎng)化水體污染較為嚴(yán)重的地區(qū)，能夠作為先鋒技術(shù)使水生動(dòng)植物得到自然的恢復(fù)。

生態(tài)浮床技術(shù)的應(yīng)用形式較多，按照功能進(jìn)行區(qū)分分為消浪形技術(shù)、水質(zhì)凈化性技術(shù)以及棲息地提供技術(shù)等多個(gè)種類，對(duì)于浮床的外觀建設(shè)也是多種多樣，有正方形、三角形、長(zhǎng)方形等多個(gè)外觀種類。生態(tài)浮床技術(shù)的技術(shù)要點(diǎn)在于以水生植物為主體，采用無(wú)土栽培的技術(shù)原理，同時(shí)引入高分子材料作為植物生長(zhǎng)的載體，利用物種之間互利共生的關(guān)系來(lái)為修復(fù)河道之中的生態(tài)環(huán)境，從而能夠?yàn)榇蛟煲粋€(gè)適宜河道內(nèi)動(dòng)植物生長(zhǎng)的人工生態(tài)環(huán)境，進(jìn)一步削減水體制中的污染負(fù)荷。其具有有效利用水體水面面積的天然優(yōu)勢(shì)。生態(tài)浮床凈化作用的主要原理在于能夠利用表面積較大的植物根系在水中形成一個(gè)濃密的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而將水之中存在的懸浮物進(jìn)行有效吸附，并能夠在植物根系的表面形成生物膜，利用生物膜進(jìn)行水中污染物質(zhì)的吞噬，再經(jīng)過(guò)微生物的新陳代謝使其能夠形成植物生長(zhǎng)必須的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，促進(jìn)植物的快速生長(zhǎng)。當(dāng)植物生長(zhǎng)到一定程度，可以通過(guò)收割植物的方式來(lái)減少水中的營(yíng)養(yǎng)鹽，從而平衡河道內(nèi)部的生態(tài)環(huán)境體系，促進(jìn)河道之中生態(tài)體系的不斷完善。在實(shí)踐過(guò)程之中我們可以發(fā)現(xiàn)，生態(tài)浮床技術(shù)與人工濕地技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程之中，其技術(shù)的凈水效率可以比人工濕地技術(shù)的凈水效率高出70%以上[4]。

3.4 微生物技術(shù)

在進(jìn)行黑臭河道的治理過(guò)程之中，最關(guān)鍵的問(wèn)題在于將污染物進(jìn)行硝化、吸收和降解，防止河道內(nèi)受到外來(lái)污染物的侵入。而根據(jù)生物學(xué)原理，采用河道內(nèi)部的水生生態(tài)植物以及微生物的自我凈化能力進(jìn)行水體之中污染物的吸收能夠達(dá)到最佳的水質(zhì)凈化的作用。根據(jù)我國(guó)目前黑臭河道整治的技術(shù)來(lái)說(shuō)，微生物技術(shù)是一種更加科學(xué)合理，且投資較少，能夠建立較為長(zhǎng)效的修復(fù)機(jī)制，因此得到了較為廣泛的應(yīng)用。選用的微生物一般成份為生物活性酶和發(fā)酵過(guò)程之中特選微生物組成，尤其對(duì)于激活和優(yōu)化水體之中的生物過(guò)濾體系有著較高的效力。微生物技術(shù)能夠運(yùn)用在水體之中富營(yíng)養(yǎng)化嚴(yán)重、有機(jī)物污染程度較高的情況，同時(shí)也能夠起到降解河道底泥，凈化水體質(zhì)量的作用。再進(jìn)行微生物技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程之中，應(yīng)該從自然界之中進(jìn)行優(yōu)勢(shì)菌種的篩選，然后進(jìn)行分離、馴化和適應(yīng)性培養(yǎng)，最后在其處于活體狀態(tài)下進(jìn)行濃縮和固化。經(jīng)過(guò)這種處理后，微生物對(duì)于環(huán)境具有很強(qiáng)的適應(yīng)能力，同時(shí)能夠具有更強(qiáng)的分解污染物的能力，而且不會(huì)產(chǎn)生二次污染，對(duì)于人和水生動(dòng)物也不會(huì)產(chǎn)生毒副作用。目前微生物技術(shù)已經(jīng)在多個(gè)地區(qū)有著較為廣泛的實(shí)踐應(yīng)用，其優(yōu)勢(shì)在于適應(yīng)環(huán)境能力較強(qiáng)，分解硝化有機(jī)物的能力更強(qiáng)，如果在PH值為6.5到7.2，水溫高于150℃的環(huán)境下，效果將會(huì)達(dá)到最佳。

結(jié)語(yǔ)：

綜上所述，水體生態(tài)修復(fù)技術(shù)是在物理治理法和化學(xué)治理法的基礎(chǔ)上演變而來(lái)的黑臭河道治理技術(shù)，其具有較好的水體修復(fù)效果，能夠改善水體富營(yíng)養(yǎng)化，修復(fù)生態(tài)環(huán)境的多種作用。經(jīng)過(guò)多年的技術(shù)實(shí)踐我們可以得知，在黑臭河道之中運(yùn)用水體生態(tài)修復(fù)技術(shù)，能夠全面提升水體凈化的質(zhì)量，促進(jìn)黑臭河道生態(tài)環(huán)境的修復(fù)，從而為城市居民提供一個(gè)更加健康舒適的生活條件，推動(dòng)我國(guó)可持續(xù)性發(fā)展戰(zhàn)略的進(jìn)一步部署。