城市水環境治理生物修復技術分析

文_劉云 江蘇省南通市通州生態環境局

城市水環境實際是城市當中的諸如湖泊、河流、地下水、實地等水體所建立的一個完整的水生生態環境體系，其在整個城市生態環境中，扮演著重要角色，發揮著關鍵作用。需要指出的是，城市水環境除了擁有與人類生存息息相關的各種功能，如防洪排澇、提供水源等，還具有調節城市局部氣候、景觀休閑及減輕熱島效應等作用，因而有助于城市環境的可持續發展。當今，伴隨我國城市化進程的持續推進，人類的各種活動持續且嚴重影響著城市水生態環境，比如廢水過度排放、水體的過度浪費等。因此，需切實采取有效措施，對其加以治理。結合當前研究情況，就生物修復技術在城市水環境治理中的應用作如下探討。

1 生態修復技術概述

生態修復就是人類停止所有對生態系統造成破壞的活動，以此達到減輕生態壓力及污染負荷的目的。生態系統就是借助自身調節外部環境的能力以及自組織能力，使其朝向更加有益、有序的方向發展與演進。也就是借助生態系統所具有的自我修復能力，且積極融入人工強化手段，逐步且有效地修復已經遭受破壞的生態系統。生物修復技術的主要形式有異位修復、原位修復，主要類型由生物反應器、生物堆肥、土地耕作、生物促生技術等。現階段，生物修復技術在景觀原位水體修復、城市河道水環境修復等領域中得到了廣泛應用。

2 生物修復技術在城市水環境治理中的應用

2.1 人工濕地、氧化塘等方面水污染的預處理技術

生物氧化塘就是借助生物所具有的天然凈化能力，對污水進行凈化處理，還能根據實際需要，輔以人工曝氣，或者是投加具有高效降解污染物和底泥的菌劑等，以此來強化處理效果。當污水通過氧化塘處理后，能建立復合生態系統（由多級食物鏈組成），這有助于生物修復城市水環境。而對于人工濕地而言，其凈化機理獨特且復雜，借助復合生態系統（基質-微生物-水生植物-動物）的協同作用（物理、化學和生物），并通過微生物分解、植物吸收、沉淀、過濾、離子交換、吸附等方式，來高效、持續性凈化污水。

上述污水預處理系統不僅投資少、效率高，而且能耗低、操作簡單，因而有著不錯的應用價值。針對那些難以截污或治理的湖泊、城郊河道，可利用那些處于閑置狀態的資源，比如沒有農業利用價值的魚塘、荒地，或者是已經廢棄的河灘、河道等，將其進行改造，使之成為人工濕地或者氧化塘，以此來預處理上游污水。

2.2 湖泊、河道的人工增氧技術

河湖富營養化典型特征即為水體下層缺氧，而上層好氧；而對于一些河道出現黑臭情況，其根本原因就是水體缺氧。對此，借助專門的增氧設備，促進水體當中溶解氧的增加，有助于加速河、湖底泥及水體微生物對污染物的分解，提供充足的氧氣給水體中的各種水生生物，這對生物多樣性有利。而對于水體曝氣復氧而言，其主要有2種形式，其一為移動式充氧平臺，其二是固定式充氧站，不僅能充純氧曝氣，而且還能充空氣。如果是湖泊，那么大多選用的是深層曝氣。現階段，在治理城市水環境當中，大多采用的是更加實用且高效的純氧增氧曝氣船。而于人工增氧是生物修復城市水環境的首選措施，在諸如水體富營養化治理，以及黑臭河道治理中，均得到廣泛應用，效果理想。

2.3 生物強化技術

生物強化技術就是一種比較新型的外源微生物投放技術，在諸如農業、水產養殖等領域中，均已得到廣泛應用。而在使用微生物制劑方面，主要有硝化細菌、光合細菌（PSB）、日本EM等，且治理效果突出。但需要指出的是，不管是復合菌群，還是單一菌種，均或多或少地存在環境適應性問題，此問題阻礙甚至限制了其在整個城市水環境生物修復當中的高效應用。

2.4 生物促生技術

生物促生技術即為通過加速土著微生物（具有污染物降解能力）的繁殖，來構建一個更加完整、高效，且擁有高質量的自然降解功能的環境，使污染環境自凈能力得以強化，增強有機污染物分解能力。此外，通過將解毒劑以及諸如常量元素、有機酸、酶、維生素等具有促進污染物降解的營養物質，投入到污染環境當中，有助于其毒性的降低，而且還能加速土著微生物的大量繁殖與增長，促進污染物質的降解，改善污染環境，建立更加優質的好氧微生物區系，最終達到對污染環境當中微生物的競爭性抑制。

2.5 生態混凝土技術

生態混凝土即為一種混凝土介質，其無論是在結構上，還是表面特性上，均比較特殊。在其上面，能夠粘附適生生物，并且對入流的污染物進行過濾、凈化，其還有助于環境負荷的減輕，協調整個生態環境。有研究指出，在城市水域岸邊，通過使用生態混凝土，建造凈水渠，能夠將水體當中的營養鹽（如N、P等）、有機污染物給去除掉。

2.6 水生植被恢復技術

水生植被環境生態功能強大，比如挺水植物，其除了可以減少風浪攪動之外，還有助于水體懸浮物的沉淀，對底泥營養鹽進行吸收，氧化河湖中的底泥。再比如沉水植物，其乃是整個潔凈好氧水生生態系統當中的重要構成，其能夠以一種直接方式，對水體當中的營養鹽進行吸收，預防上層水動力攪動而影響下層水體，實現底泥表層相應溶解氧的增加，最終達到有效控制底泥營養鹽向水體中釋放情況。

3 城市水環境治理中應用生物修復技術探討

3.1 水環境調查為其基礎所在

首先要對需要治理的水域進行調查，對河、湖水體以及底泥當中的各種生物學、理化指標進行深入、全面調查，比如TP、NH3-N、TOC、水體pH值、BOD5、底棲動物、高等動植物群落、浮游生物群落及底泥TOC、pH值、NH3-N等。此外，還需要根據現實需要，對河湖污染情況進行全面調查，比如污染物的具體數量、種類，污染物的排放規律，污染物各個排放口的分布情況等，除此之外，還有河、湖的地理特征，水文特征及水的流態，河岸植被的分布情況，濱岸帶生物的實際分布狀態等，依據最終所得到的調查結果，制定更加詳細、全面且準確的水環境生物修復方案；且開展模擬試驗，對河湖水體生物、底泥修復技術路徑。

3.2 啟動河湖生態系統功能為其關鍵

城市水環境生態系統主要由河岸生態系統、水體生態系統及底泥生態系統等構成，而對于水環境生物修復來講，啟動并強化其生態系統功能為其關鍵所在，此外，水體“有氧化”、底泥“無機化”為其關鍵中的關鍵。所謂底泥“無機化”，從根本上來講，即為底泥的生物氧化，能實現底泥在具體的有機碳含量上的降低，而且還能提高底泥氧化還原電位，消減泥層的厚度，加強底泥分解上覆水體有機物方面的能力。而對于水體“有氧化”而言，實際就是借助曝氣復氧等方法，使河涌水體在具體溶解氧上得以增加，并建立更加完善的河涌生態系統功能。通過實施底泥生物氧化，能夠強化底泥分解上覆水體有機污染的能力，而且還能釋放底泥營養鹽，加速河湖藻類的繁殖速度；而通過繁殖藻類，可使水體溶解氧得到增加，而通過聯合曝氣復氧措施，便能夠在較短時間內，將水體黑臭給消除掉，建立比較完整且高效循環的河湖生態系統。

3.3 土著微生物活性激活為其核心

土著微生物在與環境長時間共存中，建立起了適應環境的群落，或者是微生物區系，而且還將污染物當作底物，實施高效化的分解代謝。此外，借助促生、解毒等措施的高效利用，還能實現環境當中土著微生物的大量激活，修復底泥生物氧化，同時，水體生物也得以修復，因而能大量繁殖污染環境當中的土著微生物，降解處于殘存狀態的有機污染物，改善環境污染，提高環境溶氧量；另外，還對構建好氧微生物區系也十分有利，能夠以一種帶有競爭性的方式，抑制污染環境微生物的生存。

4 結語

綜上，為了能夠從根本上抑制或減緩水環境惡化情況，許多技術或工程被用到城市水生態環境修復當中，比如人工曝氣、底部清淤及氧化劑使用等，但其效果比較有限，難以實現水污染治療的標本兼治。因此，在整個城市水環境治理中，生物修復技術憑借其高效、實用等優點，成為了重要的水污染治理手段，同時還是今后水體整治技術發展的重要方向，有著廣闊的應用前景。