饮用水水源地污染治理技术研究概况

刘道静刘 阳刘爱莉

饮用水水源地污染治理技术研究概况

刘道静1刘 阳2刘爱莉1

水体污染的原因主要有两类，一是自然污染，如地质溶解作用、降水对大气和地面的冲刷；二是人为污染，这种污染程度也比较严重，污染源较多，如工业废水、城市污水、农业回流水以及固体废物等。现在常用的污染治理技术按照其性质可分为化学法、物理法、生物修复法和生态修复法等。

一、化学处理技术

化学处理技术的突出特点是方法简单、见效快，主要包括化学絮凝、化学除藻和重金属化学固定等技术。

随着水体污染形势日趋严峻，化学絮凝处理技术对严重污染水体的快速和高效处理受到人们的重视。它是一种通过投加化学药剂来去除水体中污染物质来改善水质的水处理技术。应用于污染河水治理一般有两种方式，一是直接将药剂投加到水体中，另外一种是将河水用泵提升至建于岸边的构筑物中，投加药剂净化水体后再回流至河道。化学絮凝处理技术最大的特点是去除磷负荷和化学需氧量污染效果明显。

化学除藻主要用于治理湖泊富营养化，是控制藻类生长的快速有效的防范措施。此方法操作简单，效果明显，但不能从根本上解决水体富营养化问题，因为不能将氮磷等清除出水体。在较高的p H环境下，重金属会形成硅酸盐、碳酸盐、氢氧化物等难溶性沉淀物固定在底泥中，也就是重金属的化学固定。

二、物理处理技术

1.曝气复氧技术

污染严重的河道水体溶解氧很低，处于缺氧或厌氧状态，这是由于耗氧量大于水体的自然复氧量。河道曝气复氧技术是向处于缺氧状态的河道进行人工充氧来增强河道的自净能力，从而改善或恢复河道的生态环境。在此过程中，水体中溶解氧与黑臭物质（如H2S、F e S等还原性物质）之间发生了氧化还原反应，并且具有反应速率快的特点。

河道曝气技术一般应用在两种情况：一是在污水截流管道或其他污水处理设施建成之前为解决河流水体的严重有机污染和黑臭问题而进行人工充氧，二是在已经治理过的河道中设立人工曝气装置作为对付突发性河流污染的应急措施。河流曝气技术存在消耗较大的缺点，因此在治理河流时应根据河流水体污染的实际情况与财力状况选择合理的处理技术。

2.底泥疏浚和综合调水

河流中的沉积物又称为底泥，由于历年排放的污染物大量聚集，在污染达到一定程度后，城市河流的底泥污染会凸显出来，成为与水质变化密切相关的问题。河流底泥中的污染物主要为重金属和有机污染物等。疏浚底泥是指将污染物从河道系统中清除出去，从而显著降低内源磷负荷，从而改善水质。河流底泥疏浚通常使用挖泥船，一般不宜将底泥全部挖除或挖得过深，否则可能破坏水生生态系统。

综合调水是河流污染治理的重要辅助措施，通过调水对河网水流进行科学调度，尽量提高水体流动能力，是一项有效的工程措施。河网水流调度主要解决平原河网地区的水质污染和汛期排涝问题，调水的目的是通过水利设施的调控，引入污染河道上游或附近的清洁水源，改善下游污染河道水质。

三、生物修复法

1.生物操纵法是利用水生动物治理水体污染，尤其是富营养化水体。是利用生态系统食物链摄取原理和生物相生相克关系，通过改变水体的生物群落结构来达到改善水质、恢复生态平衡的目的。其实现途径为放养滤食性鱼类吞藻，或放养肉食性鱼类以减少以浮游动物为食的鱼类数量，从而壮大浮游动物种群。在实际应用中，生物操纵的操作难度较大，条件不易控制，生物之间的反馈机制和病毒的影响很容易使水体又回到原来的以藻类为优势的浊水状态。

2.多自然型河流的物理结构包括多自然型河道物理结构和生态护岸（河堤）物理结构。多自然型河道物理结构建设的思路是还河流以空间，构造复杂多变的河床、河滩结构。富于变化的河流物理环境有利于形成复杂的河流动植物群落，保持河流水生生物多样性。

3.土地处理技术以土地为处理设施，利用土壤和植物系统的吸附、过滤和净化作用以及自我调控功能，达到某净化水的目的。土地处理系统对于有机物尤其是有机氯和氨氮具有较好的去除效果，此外对重金属也有一定的吸附和阻滞作用。水中的痕量有机物还能通过挥发光分解吸附和生物降解等作用除去。土地处理技术还具有基建投资少、能耗低、再生水回收率高、管理简单、运行方便等优势。

4.高效微生物固定化技术是近20年来发展起来的新型技术。此技术是指将经过培养的高效率微生物或酶或菌藻共生群落限制在特定的材料区域内部，达到提高微生物或酶的浓度，创造有利的生物代谢环境，有效减少微生物流失并使固液容易分离的目的。该类技术主要用于治理富营养化水体。

5.渗流生物膜净化技术是用卵石等作填料在河滩构筑渗流生物膜净化床来强化对河水中有机污染物的去除作用。渗流生物膜净化床因填料材料和粒径的不同，除了生物降解有机物外，还能产生物理吸附、沉降、过滤等作用，去除悬浮物和氮、磷、重金属等。

四、生态修复技术

生态修复是指通过人为调控，使受损害的生态系统恢复到受干扰前的自然状况，恢复合理的内部结构、高效的系统功能和协调的内在关系，主要包括人工湿地技术、植物进化技术、多自然型河流构建技术和土地处理技术。

1.人工湿地技术是利用对水体中污染物的沉淀、过滤、吸附和降解等作用显著减少水体内的生化需氧量、悬浮固体颗粒和氮，同时去除金属、微量有机物和病原体的技术。人工湿地技术可以有效处理生活污水、工业污水、农业面源污染、垃圾场渗滤液、暴雨径流、富营养化水体等，相对于天然湿地具有对湿地水力特性进行控制且不受环境因素和用户限制的优点。人工湿地对污水净化效果主要受植物生长状况、水力负荷、停留时间、气候、季节等因素的影响，其中植物生长状况是影响系统处理效果的重要因素。该技术最大的缺点在于土地占用量大，处理效率随季节有较大波动，在我国北方表现尤其明显。该技术投资少、运行费用低、生态风险小，具有很大发展潜力。

2.植物进化技术的核心是利用植物的生长从污染水体中吸收大量污染物如氮、磷等营养元素。生态浮床技术是其中一种。日本尝试过利用大型水生植物的生物活性抑制藻类生长。国内研究表明，沉水植物占优势的水体，水质清澈，生物多样性高。目前研究较多的水生植物有芦苇、凤眼莲、香蒲、伊乐藻等。

3.多自然型河流构建技术是通过河流生态系统的修复，恢复提高河流的自净能力。德国、瑞士在20世纪80年代末提出“亲近自然河流”概念和“自然型护岸”技术；日本在20世纪90年代初展开了创造多自然型河川计划。多自然型河流构建技术包括生物和物理两部分。生物主要是水生植物和水生动物，利用水生植物净化河水的原理是利用水生植物吸收水中的氮和磷，较高浓度富集重金属离子以及抑制藻类生长，此外水生植物还能通过减缓水流流速促进颗粒物的沉降。

4.稳定塘技术又称氧化塘技术，通常是指在深度为1.0～1.5m的浅塘内，通过各种好氧、厌氧过程和食物链处理受污染水体，具有运行成本低、占地面积大，处理周期长的特点，适于附近有天然池塘可以利用的景观水体的污染处理。

5.生态混凝土技术是利用生态混凝土种植植物和吸附微生物来净化生态，对T P、T N和高锰酸盐指数有较高的去除率，生态混凝土是由胶凝材料填充包裹在粗骨料周围而形成的新型多孔材料，运行初期混凝土的溶出物会对水体产生负面影响，运行时间过长时T P、T N和高锰酸盐指数有回弹征兆。

五、结论

以上所介绍的用于污染治理的技术是较典型的几类。其中生态技术的优势显而易见，这也促使我们不断深入研究人类与环境的关系，自然环境对污染的承受能力，以及如何控制饮用水水源地的污染问题

1.河南省商丘市水利局476000 2.上海市水利工程设计研究院有限公司 200002）