我國污染河流治理與修復技術現狀

李寶磊 劉舒 曾樂 趙巖

摘 ?要：文章針對我國河流污染現狀及存在問題，重點介紹了國內外的幾種污染河流治理技術，結合我國河流污染特點，分別分析了人工曝氣、化學絮凝、化學除藻、植物修復、微生物修復及生物膜法修復等各類技術的優缺點和適用性，提出了對于污染河流治理修復技術選擇應考慮的主要因素和基本原則，為我國河流污染治理提供參考。

關鍵詞：人工曝氣;化學絮凝;化學除藻;微生物修復;生物膜

中圖分類號：X52 ? ? ? ? ? 文獻標志碼：A ? ? ? ? 文章編號：2095-2945（2020）01-0137-02

Abstract： In view of the current situation and existing problems of river pollution in China， this paper focuses on several treatment technologies of polluted rivers at home and abroad. Combined with the characteristics of river pollution in our country， the advantages， disadvantages and applicability of various technologies such as artificial aeration， chemical flocculation， chemical algae removal， phytoremediation， microbial remediation and biofilm remediation are analyzed respectively， and the main factors and basic principles that should be considered in the selection of polluted river treatment and remediation technology are put forward. This provides a reference for the treatment of river pollution in our country.

Keywords： artificial aeration; chemical flocculation; chemical algae removal; microbial remediation; biofilm

我國城市化進程加快，我國城市河流的水質污染情況令人堪憂，水體黑臭、富營養化現象屢見不鮮，對城市居民的健康和城市生態安全構成了嚴重的威脅[1]。因此，解決河流污染問題，恢復水體生態功能，是未來我國開展生態環境建設十分重要的一環。

1 我國河流污染現狀及問題

我國河流眾多，受污染較重的主要為城市河流，一般城市河流發源于城區或流經城市區域的河流，及一些人工開挖的，具有自然河流特點的運河和溝渠等[2]。城市河流是城市發展的重要資源，也是城市維護生態平衡的重點對象之一，它可以為城市居民提供良好的宜居環境，具有豐富的景觀多樣性。而隨著我國城市的快速發展，水資源消耗劇烈，對水體的破壞也越來越嚴重。

目前，我國各地城市河流污染問題嚴重，一部分地區存在河流富營養化，氮磷超標，生態系統紊亂等問題。這些河流的生態功能和自凈能力逐漸退化和降低。同時水系割斷和廢棄物填埋等也是我國許多城市河流存在的問題[3]，這些情況導致河流斷面面積減少、水環境質量容量下降。據統計，全國有約87%的河段受到污染，其中嚴重污染河段占16%，重污染河段占11%，中度污染河段占15%，輕度污染河段占33%，僅有23%的河段水質較好。總體上看，城市河流主要是有機物污染，主要污染物為氨氮、COD、石油類、揮發酚等，而重金屬的污染較輕，但有的區域汞污染較為嚴重。

2 國內外污染河流治理與修復技術現狀

我國對河流污染的整理一直都在進行著，一開始主要目的是維持河流暢通，主要手段包括除澇泄洪、水土保持、河道疏浚和護岸建設等，這樣的措施對河流污染治理效果極其有限。后來逐漸開展污水截流、清淤、底泥處理、兩岸綠化、生態修復等一系列整治措施，但由于這些措施主要仿照園林建設的方式開展，前后系統銜接差，相關工作出現簡單化、雷同化等不利傾向。

近年來，國外很多國家擯棄了以往對城市河流采用混凝土施工、襯砌河床的治理方法，開始重視建設生態河堤。我國對城市河流治理的起步較晚，但也逐漸嘗試相關研究和應用。一般污染河流采用物理化學技術處理，以恢復航道功能和基本自然景觀、生態系統功能為主要目標。對于東南沿海經濟較為發達城市，其氣候適宜，河流風浪小，基本不受水動力影響，有利于植被的生長和恢復，可以考慮采用生態治理的方案。

2.1 物理治理技術

河流物理治理技術包括人工曝氣、機械除藻、疏挖底泥、引水沖淤和人工調水等。人工曝氣技術主要是利用人工曝氣對水體充氧，將上層水體和下層水體混合，使整個水體保持好氧狀態，使水中溶解氧增加，加速水體復氧過程，抑制底泥D、P的釋放，防止水體黑臭現象的發生;人工調水是利用水利設施將周圍的清潔水資源或污染河流的上游水引入被污染的河流中，從而實現水體改善的目的;疏挖底泥是將污染河流的底部淤泥從水生態系統中清洗出去，從而改善河流的水質情況。國外一些綜合河流治理工程如英國泰晤士河、澳大利亞斯旺河等采用人工曝氣技術治理污染河段，效果明顯。國內也有相關經驗，如北京市在某河段安裝人工曝氣設備，通過人工曝氣設施基本消除了曝氣段的臭氣，BOD去除率約50%[4]。

河流物理治理技術處理規模大，具有一定的處理效果，一般應用于大型污染河流的治理，在中小流量或污染較重的河流中，一般作為前處理技術使用，在后端采用化學或生物法進行綜合治理。

2.2 化學治理技術

化學治理技術包括化學除藻、化學絮凝和重金屬化學沉淀等。其特點是見效快、方法簡單，尤其適用于受污染嚴重、需要快速進行控制和緩解污染的城市河流。

化學絮凝技術是污染河流處理常規的處理方法。采用絮凝劑PAC、PAM等，對一般污染河流具有較好的處理效果。鄧奕球等人開展了改進絮凝劑研發，針對某重度污染河流進行試驗研究，其中污染河流中懸浮性和膠體性COD含量≥60%，溶解性有機物濃度占總有機物量的52%～78%，根據實際的污染河水的水質情況用鋁、鈣鹽做原料，進行化學改性制得改性鋁鹽（主要起絮凝作用）和改性鈣鹽（含高價鐵鹽等起氧化作用），復合得新型高效氧化偶合絮凝劑。該技術對受污染河水有較好處理效果，與其他絮凝劑PAC相比，COD、BOD5和TP的平均去除率分別高出16%、12%和2%[5]。

化學除藻技術在治理嚴重營養化河流上具有能夠快速控制藻類生長的優勢，常用的藥劑包括硫酸銅和西馬三秦等，一般配有混凝劑一起使用，包括PAM、三氯化鐵等。該技術具有工藝簡單、操作方便、成本較低等特點，其效果較為明顯，可以參考電池的應用情況[6]。但該方法副作用較大，特殊情況下方可使用。

2.3 生物治理技術

生物修復技術包括植物修復技術、微生物修復技術、生物膜技術、生態混凝土技術、人工濕地及穩定塘技術等。這些技術利用生物的自然凈化作用，可去除污染河流水體中的TN、TP，增加水體中的溶解氧等，效果明顯，并能夠有效抑制藻類生長。

2.3.1 植物修復技術

通過在城市的河道中種植高等水生和某些陸生植物，利用這些植物對造成污染的氮磷等營養物消化、吸收利用，促使其生長繁殖，不僅降低了水中污染物含量，同時可以抑制有害微生物如藍藻的生長，達到修復生態、凈化水質，甚至還能改善周圍的景觀等多種功能。馬立珊等人將旱傘草和美人蕉這兩種凈化效果比較好的植物在東莞城市河流中種植可以有效減少水中的氮和磷，兩個月的時間，一共除去了86kg/m3的氮和10kg/m3的磷[5]。

2.3.2 微生物修復技術

微生物修復技術是利用微生物的生物化學作用，將水體中有害物質進行生物化學反應，將其轉化為H2O和CO2的無害小分子，實現河流的凈化。微生物修復主要通過兩種手段實現，一是向污染河流中投放有利于微生物生長的營養物質，這樣不僅可提高水體溶解氧濃度，還可以減少水體的黑臭現象。二是向污染河流中加入新的高效微生物菌種，能夠大量去除河流中的有機污染物質，國內外均有相關實驗研究。國內吳霞等采用直接投菌法處理城市重污染河流，對深圳市甘坑河采用梅花式接種法將本源微生物菌劑分兩次直接接入河流水體中，結果表明：第1次接種后的4d內各項水質指標都不穩定，4d后，懸浮物、COD、TP和NH3-N等濃度下降，水質明顯改善;但從第8天開始，COD、NH3-N和TP的去除率同時下降，本源微生物的處理效率開始降低，需進行第2次接種;第2次接種后，DO濃度提升至2.0mg/L以上，COD、TP和NH3-N的去除率分別保持在40%、30%和40%以上。結果表明，直接投菌法在城市重污染河道治理中可以初步消除河道的黑臭現象，修復水質[7]。

2.3.3 生物膜修復技術

生物膜技術是將微生物附著在一些載體表面上呈膜狀，與污水接觸后，其中的微生物將水體中的有機物作為食物吸收、同化，污水被凈化后排出。目前國內外采用的生物膜法主要包括固定床、流動床和生物膜反應器等。其中生物膜反應器是目前發展較快的一種方法，該方法是膜分離技術與生物膜技術相結合的水處理技術，該技術采用膜組件為載體，微生物在其上附著生長成生物膜后，將水中有機物去除。該技術主要適用于有毒的工業污染河流。

3 結束語

城市污染河流治理已經成為我國生態環境建設的重點關注內容之一，主要包含物理、化學、生物幾種修復技術，根據河流流量、處理水質要求，及周圍環境景觀、生態多樣性等具體需求，選擇合適合理的方法，同時應考慮以下基本原則。

首先，由于城市污染河流治理是城市生態系統建設的一部分，應將兩者統一考慮，將城市河道整治與生態城市建設緊密結合，在城市規劃建設時，以生態學原理為指導，堅持生態和整體優先的原則和人、水、自然環境協調統一的原則，實現河流的生態環境良性循環。

其次，城市污染河流治理應與城市建設相一致，注重城市資源環境的可持續發展，將城市經濟、資源、環境等多方面統一考慮，實現城市建設與河流、生態環境統一協調發展。

再次，城市污染河流治理應標本兼治，不僅要滿足河流的疏浚、航道功能，還應實現水清、水凈的目標。

最后，城市污染河流治理應盡可能利用河流的水動力特性來調度，利用水體原有的自凈功能來改善水質和提高水環境承載能力。

參考文獻：

[1]李永祥，楊海軍.河流生態修復的研究內容和方法[J].人民珠江，2010（2）：16-21.

[2]宋慶輝，楊志峰.對我國城市河流綜合管理的思考[J].水科學進展，2002，13（3）：377-382.

[3]劉曉濤.城市河流治理若干問題的討論[J].規劃師，2001，17（6）：66-69.

[4]司徒高華.東南沿海地區燃煤電廠周圍土壤中汞的分布特征研究[D].浙江大學，2016，6：60-73.

[5]鄧奕球.探討城市污染河流的治理方法[J].環保科技，2012（6）：331.

[6]鄒瓊，張筱鵬，鮮英.凈水劑在滇池藍藻清除部分應急工程中的應用[J].云南環境科學，2000，19（4）：37-39.

[7]吳霞，謝悅波.直接投菌法在城市重污染河流治理中的應用研究[J].環境工程學報，2014，8（8）：3331-3336.