城市水環境治理生物修復技術研究

劉鴻藜，吳耿輝，邱建賀，梁錫偉，黃志中

（佛山市玉凰生態環境科技有限公司，廣東佛山 528000）

1 生物修復技術的概念

生物修復技術作為現代化水處理技術，技術涵蓋內容廣泛，包括水生植物修復技術、土地處理技術、微生物修復技術、生物膜法處理技術以及水生動物修復技術等。其中，生物修復技術也體現在利用微生物自身的機理性能吸收污染物質，起到凈化水環境的作用，實現生態平衡，滿足我國資源節約型和環境友好型的生態建設環境。生物修復技術起源于二十世紀八十年代，在水環境污染快速治理的同時，獲得高效治理成果，且具備資金投入小、方便、安全，實用性強等優勢，備受各國推薦應用。隨著研究深入，逐漸發展出多種以大型水生植物為主體的水處理和水體修復的生態工程技術。根據植物生活形式差異，可分為漂浮植物系統、挺水植物系統和沉水植物系統。

2 城市水環境治理生物修復技術應用現狀

2.1 底泥生物修復不夠重視

如今城市水環境治理中，根據底泥性質可反映出多項污染數據。首先底泥通常是黏土、泥沙、有機質及各種礦物的混合物，經過長時間物理、化學及生物等作用及水體傳輸而沉積于水體底部。底泥中含有大量的污染物質、不斷向水體中釋放污染物，因此必須重視分析底泥指標數據。2020年對佛山市順德區5條黑臭河涌底泥進行調研，經第三方檢測單位檢測，結果顯示5條黑臭河涌的底泥均污染嚴重，具體檢測結果見表1所示。由于水環境具備流動性、開放性特征，底泥處理在控制黑臭水體中具有重要意義，可見處理底泥沉積污染物，是水環境治理生物修復技術選用前的重要任務。

表1 黑臭河涌水質、底泥污染物檢測結果

2.2 吸附作用機理引發的二次污染

生物吸附技術作為治理過程中的重要環節，主要涵蓋微生物學、環境工程學、水文地質學等學科。其吸附原理為微生物細胞，特別是細菌具有膠體粒子特性。由于微生物細胞具有很大的比表面積，具有吸附水中有機顆粒、膠體物質和溶解性有機物，特別是疏水性有毒有害有機污染物的處理能力。然而部分城市的水環境污染治理方法單一，被吸附去除的有機物會積累在剩余污泥中，從而引起二次污染。因此，僅僅依靠微生物投放和人工增氧方法，難以滿足水環境治理要求，產生二次污染將持續危害水環境，影響治理成效。

2.3 水環境的生態恢復是個緩慢過程

良好的水生態系統具有自我修復、自我調節能力。水生態系統組成越多樣，能量流動及物質循環途徑就越長、越復雜，系統自動調節能力就越強；反之，系統越單調，結構越簡單，則自動調節能力就越弱。然而該能力具有自限性，超過生態系統最大負荷時就不再起作用，生態系統便會破壞，如佛山市南海區鹽步大涌顯示，在20世紀80年代前，河涌的水質非常好，魚蝦成群，附近居民常下河暢泳。但隨著經濟發展，忽視對水環境的保護，導致鹽步大涌變成一條臭水溝，在進行水質治理前，水質指標嚴重超標，CODcr為74.29mg/L，氨氮為11.53mg/L，TP為1.25mg/L。再如2019年[北滘鎮水生態修復服務項目]中的廣教工業區涌，清淤前河道水體CODcr為65.14mg/L，氨氮為9.32mg/L，TP為1.02mg/L，清淤后CODcr為54.22mg/L，氨氮為8.45mg/L，TP為0.87mg/L，清淤前后有機污染物的去除并不明顯，后續經過生物修復治理后才有了明顯的改善。根據以上情況分析，應積極運用水環境生態修復技術來延長水體生物鏈，按需穩固提升指標。

3 生物修復技術在城市水環境治理中的應用

3.1 在脫氮除磷方面運用生物修復技術

氮、磷元素作為城市水環境中污染物的重要衡量指標，由于N或P在水中含量過高造成水體富營養化，導致藻類迅速生長繁殖引發“赤潮”或“水華”。而藻類大量生長，首先會大量消耗水中氧氣，使魚類等其他水生物缺氧死亡，其次在赤潮消失時，大量赤潮生物的死亡和分解，分解物附帶產生大量有害氣體，惡臭難聞，嚴重影響城市水環境，并通過生物鏈威脅人類健康。由此對城市水環境中的氮、磷含量的控制是非常必要、迫切的。對城市富營養污水進行針對性處理時，應當將去除污水中的氮、磷物質作為前提。而氮、磷元素作為植物生長的關鍵因素，運用植物修復技術能有效幫助水環境治理。水生植物作為水生態系統的生產者，通過根系和葉面的光合作用和同化作用，可以吸收富集氮、磷營養物質，最終通過收割過盛的植物并移除水體，從而實現對水體的脫氮、除磷。在2019年[里水鎮小布村池塘水生態修復項目]中，通過種植矮型苦草、金魚藻沉水植物，菖蒲、美人蕉、鳶尾、睡蓮挺水植物等對池塘水體進行生態凈化，經過6個月治理后池塘水體得到明顯改善，水體由原來嚴重的富營養化、藍藻、綠藻爆發轉變為水體清澈見底，水質氮、磷指標由劣V類水體提升達到Ⅳ類標準，具體水質指標見表2。

表2 水質指標變化情況

3.2 生物修復技術在降解有機污染物方面的運用

隨著社會發展，生物修復技術在污水治理環節的應用越來越廣泛。當前，生物修復技術作為常見的治理方法，采取在污水中注入高效菌來進行控制，可提升污水處理的效率，其所展現的有效性和適應性與單一的治理措施形成了鮮明對比，能極大提升治理工作的效率。專家學者進一步研究生物強化技術的應用時，發現通過在活性污泥中投入些許高效菌種，可大幅清除污水中的揮發酚物質，達到污水排放各項指標。其次，此模式結合未加入高效菌種的污水處理系統后，清除污染物的工作質量提升明顯，提高了生物修復技術的去除率。伴隨科技日益進步，如今在各治理工作均廣泛采用生物修復技術，應用現代化的治理技術，相比老舊單一的治理技術，生物修復技術具有快速有效的優點，及時獲得治理成果，同時具備資金投入小、技術方便、安全，實用性強等優勢，可有效控制水環境治理工作，降低城市化發展對水環境的危害，實現節約減排的效果，助力水環境的治理水平進一步提高。

3.3 生物修復技術在去除重金屬污染方面的運用

重金屬污染對水環境破壞嚴重且影響重大，對人們傷害更大。震驚世界的日本“水俁病”和“痛痛病”就是由重金屬污染導致的，其中包括含汞廢水和含鎘廢水的污染。

3.3.1 重金屬污染物的修復方法現狀

目前，重金屬廢水的處理有化學法、物理化學法，雖然這2類處理方法可以有效地治理和及回收廢水中的重金屬，但通過生物修復技術去處理重金屬廢水也有很多優勢：如降低成本、提高處理效率、無二次污染，還有利于改善生態環境。

3.3.2 運用生物修復技術去除重金屬污染

生物修復技術去除重金屬污染利用的是微生物、植物、動物等生物體的生命活動代謝、降解、吸附、改變其形態等方法實現對重金屬廢水的處理。應用該技術時，建議從下面幾個角度開展探討研究：

（1）利用微生物修復方式，在控制重金屬污染物過程中，大多數情況是依據水環境中的重金屬形態來進行治理的，加速重金屬元素的沉淀進程，進一步完善清除重金屬污染物。其次，領域內專家學者依據活性污泥進行反復研究，了解到部分霉菌擁有吸附性特點，可以在治理工作中加速吸收水體中金屬離子元素。微生物吸附去除重金屬效果詳細可參照國內外研究概況。

（2）植物修復技術應用范圍廣泛，能夠應用到重金屬污染的處理工作中，依據植物的根部來去除污水中的重金屬殘留，優化城市水環境，參考相關實際數據，部分水中植物可以吸收重金屬元素，同時在過濾重金屬時不會對水環境形成危害。

（3）在重金屬污染治理過程中積極應用動物修復方法，通過調查研究，利用甲殼類動物可有效處理污水中重金屬物質，可去除水中將近80%的重金屬元素，因此動物修復方法可作為可靠的治理水環境手段。

4 展望和思考

采用生物修復技術將是城市水環境治理的大趨勢，也是城市水環境的治理制高點。生物修復技術作為最綠色、環保、自然的技術是城市水環境恢復自然水生態環境的必然之路。在遠離人類活動的森林，草原中的水環境是那么的自然美好，水體清澈見底，而轉至人類密集活動的城市各類污染導致水環境破壞，水體出現黑臭。尋根窮究，在不斷研究水生態環境及自然生長規律中，日后將更好總結利用自然生物的力量，通過利用生物修復技術重組水生態系統，恢復城市水生態系統的自然生物凈化能力，達到水生態系統動態平衡，城市水環境將持續轉好，河道水體恢復干凈、清澈。

5 結束語

通過落實好監督工作，對一些產生污染水資源的廠家行為進行及時遏制，以高效的技術和手段運用到企業發展中去，對現代污染物處理以及城市水環境的維護更科學地應用生物修復技術，利用自然生態的能力去修復城市水環境污染問題，最終實現可持續發展，構建資源節約型和環境友好型社會，推動社會發展以及國民生活環境提高。