水体生态修复技术在黑臭河道治理中的实践

文/李浩 中国市政工程西南设计研究总院有限公司 四川成都 610081

1、黑臭河道产生的主要原因

我国在2010年的全国污水处理率已经达到了50%，然而我国目前的污水排放量仍然在逐年增加。这其中，生活废水的排放是黑臭河道产生的主要原因。生活废水在不经过相应的处理就排入城市河流后，会导致河道内的水质富营养化，进而使河道受到不同程度的污染，使河道内的水发黑变臭。同时，从另一方面上来讲，在城市降雨的初期，雨水之中不仅含有大量的地表污染物，同时城市周边的耕地土壤之中还会残存着大量的农药以及化肥，这些污染成分会跟随雨水径流进入河道之中，导致河道水体受到一定的污染。同时，我国城市之中，在工业生产之中，会产生大量的废水和废液，这些污染物不仅含有工业生产的原材料，还包括生产的副产品，在这些废水和废液排入河道后，会导致河道内部水体的有机需氧物质、化学物质、固态漂浮物的增加，引起黑臭河道的产生。

2、我国黑臭河道的治理情况

虽然我国在近年来，城市得到了较快的发展，然而在发展过程之中，城市的基础设施建设却没有得到相应的完善，从而导致基础设施建设的滞后性增加，大量的污水被直接排放到城市的河道之中，导致河道内水体富营养化，使河道呈现出黑臭的现象。而随着我国对于环境保护的重视程度逐年提升，针对于城市黑臭河道的治理问题也提出了有效整治的方案，并取得了一定的效果，在整治过程之中，需要根据不同污染的来源采取不同的整治方法，目前较为常用的方法有物理治理法和化学治理法。其中，物理治理法是采用人工增氧的方式进行河道治理，针对于黑臭河道之中河流长期处于缺氧状态的实际情况，在适当的位置对于河道内部进行人工增氧，进而提升水溶解氧的含量，提升河道的自我净化能力，使黑臭现象得到消除。同时长期受到污染的水体的底泥会沉积大量的污染物，比如氮磷化合物等，在相应的条件之下，这些污染物会从底泥之中释放出来，造成水体质量的恶化，物理治理法能够通过清淤疏浚来将污染物移出河道的生态系统，从而显著的降低内源磷的负荷，同时我国也开始进行引水补水的方法进行河道的整治，对于污染严重且流动性不高的河道较为适用，能够在短时间内将河道内部的污染物浓度降低，提升河道水体的氧溶解能力，恢复河道水体本身的自我净化能力。而化学治理法则是根据水体污染物的成分组成，制作相应的化学药物进行投放，从而分解水体之中的污染物，达到净化黑臭河道的根本作用。而在物理治理方法和化学治理方法之上，也诞生了水体生态修复技术。水体生态修复技术是根据当前黑臭河道治理的实际情况诞生的相关科技，能够全面提升技术的适用性，目前，水体生态修复技术已经在上海市郊数十条黑臭河道之中进行了应用，并且取得了良好的效果，成为黑臭河道治理的重点技术之一[1]。

3、水体生态修复技术在黑臭河道治理之中的实践

3.1 纳米曝气技术

所谓的纳米曝气技术，即是指在传统曝气技术的基础上，能够在水体之中产生高效的自由基，从而提升曝气的效率，更加有效的节省能源。在曝气方式的选择上，可以采用纳米曝气机作为主要的曝气设备，能够使曝气效率提升在20倍以上，而纳米曝气机也能够使气体和水以纳米级别的细小颗粒形式存在，其气泡能够在水中停留超过8小时以上，从而使整个水体能够长期处于富氧状态。在纳米曝气的技术实践过程之中，水体修复的地点多在城区和居民密度较高的地区，采用纳米曝气技术，能够减少传统曝气技术之中二次污染较为严重的情况，也能够使溶解氧可以迅速得到回复，且能够为水生动植物提供一个更加良好的生态环境。纳米曝气技术也能够起到相应的气浮作用，将黑臭水体之中悬浮的胶体以及颗粒物质粘黏在气泡表面，在水体流动的同时，将上升到水体表面的大量颗粒物质冲走，进而全面提升黑臭河道的水体透明度[2]。

3.2 人工湿地技术

人工湿地技术是在相应的填料上进行特定植物的种植，并将污水投放到人工建造的与沼泽相类似的湿地之上。一旦富营养化的水体流经人工湿地时，就会被砂石和土壤进行过滤，并通过植物的根系之间多种微生物的活动达到水质净化的根本作用。人工湿地技术的主要特点之一使其对于有机的污染物有着极强的讲解能力，而水中不溶性质的有机物在经过湿地的沉淀和过滤时，能够快速的被截留，从而被微生物利用，沸水之中的可溶性有机物也会经过植物根系的生物膜被吸附，通过微生物的新陈代谢作用得到分解和去除，最后达到净化水质的作用。人工湿地技术的技术要点在于通过模拟自然湿地的生态体系来达到治理黑臭河道的目的，在人工湿地的建造过程之中，应该建立健全的质量控制体系和监督方案，同时对于项目建设地点的黑臭河道进行深入的调查与研究，进而确定石砂、土壤以及煤渣等介质的比例，并且根据实际情况选择相应的植物进行污水处理生态体系的构建。人工湿地按照污水在其中的流动方式也可以分为两种类型，第一种是水面式人工湿地，另一种是潜流型人工湿地[3]。

3.3 生态浮床技术

生态浮床技术是由20年前德国的BESTMAN公司进行研发的技术，后经过日本的科技公司进行引入并推广，将生态浮床技术全面应用于地表水体的污染治理和生态修复之中。而我国技术引进的时间虽然较晚，然而经过科研人员不断的技术攻坚，目前我国人工浮床技术也得到了广泛的应用。在实践过程之中，我们可以发现生态浮床技术更加适用于富营养化水体污染较为严重的地区，能够作为先锋技术使水生动植物得到自然的恢复。

生态浮床技术的应用形式较多，按照功能进行区分分为消浪形技术、水质净化性技术以及栖息地提供技术等多个种类，对于浮床的外观建设也是多种多样，有正方形、三角形、长方形等多个外观种类。生态浮床技术的技术要点在于以水生植物为主体，采用无土栽培的技术原理，同时引入高分子材料作为植物生长的载体，利用物种之间互利共生的关系来为修复河道之中的生态环境，从而能够为打造一个适宜河道内动植物生长的人工生态环境，进一步削减水体制中的污染负荷。其具有有效利用水体水面面积的天然优势。生态浮床净化作用的主要原理在于能够利用表面积较大的植物根系在水中形成一个浓密的网状结构，从而将水之中存在的悬浮物进行有效吸附，并能够在植物根系的表面形成生物膜，利用生物膜进行水中污染物质的吞噬，再经过微生物的新陈代谢使其能够形成植物生长必须的营养物质，促进植物的快速生长。当植物生长到一定程度，可以通过收割植物的方式来减少水中的营养盐，从而平衡河道内部的生态环境体系，促进河道之中生态体系的不断完善。在实践过程之中我们可以发现，生态浮床技术与人工湿地技术在应用过程之中，其技术的净水效率可以比人工湿地技术的净水效率高出70%以上[4]。

3.4 微生物技术

在进行黑臭河道的治理过程之中，最关键的问题在于将污染物进行硝化、吸收和降解，防止河道内受到外来污染物的侵入。而根据生物学原理，采用河道内部的水生生态植物以及微生物的自我净化能力进行水体之中污染物的吸收能够达到最佳的水质净化的作用。根据我国目前黑臭河道整治的技术来说，微生物技术是一种更加科学合理，且投资较少，能够建立较为长效的修复机制，因此得到了较为广泛的应用。选用的微生物一般成份为生物活性酶和发酵过程之中特选微生物组成，尤其对于激活和优化水体之中的生物过滤体系有着较高的效力。微生物技术能够运用在水体之中富营养化严重、有机物污染程度较高的情况，同时也能够起到降解河道底泥，净化水体质量的作用。再进行微生物技术的应用过程之中，应该从自然界之中进行优势菌种的筛选，然后进行分离、驯化和适应性培养，最后在其处于活体状态下进行浓缩和固化。经过这种处理后，微生物对于环境具有很强的适应能力，同时能够具有更强的分解污染物的能力，而且不会产生二次污染，对于人和水生动物也不会产生毒副作用。目前微生物技术已经在多个地区有着较为广泛的实践应用，其优势在于适应环境能力较强，分解硝化有机物的能力更强，如果在PH值为6.5到7.2，水温高于150℃的环境下，效果将会达到最佳。

结语：

综上所述，水体生态修复技术是在物理治理法和化学治理法的基础上演变而来的黑臭河道治理技术，其具有较好的水体修复效果，能够改善水体富营养化，修复生态环境的多种作用。经过多年的技术实践我们可以得知，在黑臭河道之中运用水体生态修复技术，能够全面提升水体净化的质量，促进黑臭河道生态环境的修复，从而为城市居民提供一个更加健康舒适的生活条件，推动我国可持续性发展战略的进一步部署。