城市水环境治理生物修复技术分析

文_刘云 江苏省南通市通州生态环境局

城市水环境实际是城市当中的诸如湖泊、河流、地下水、实地等水体所建立的一个完整的水生生态环境体系，其在整个城市生态环境中，扮演着重要角色，发挥着关键作用。需要指出的是，城市水环境除了拥有与人类生存息息相关的各种功能，如防洪排涝、提供水源等，还具有调节城市局部气候、景观休闲及减轻热岛效应等作用，因而有助于城市环境的可持续发展。当今，伴随我国城市化进程的持续推进，人类的各种活动持续且严重影响着城市水生态环境，比如废水过度排放、水体的过度浪费等。因此，需切实采取有效措施，对其加以治理。结合当前研究情况，就生物修复技术在城市水环境治理中的应用作如下探讨。

1 生态修复技术概述

生态修复就是人类停止所有对生态系统造成破坏的活动，以此达到减轻生态压力及污染负荷的目的。生态系统就是借助自身调节外部环境的能力以及自组织能力，使其朝向更加有益、有序的方向发展与演进。也就是借助生态系统所具有的自我修复能力，且积极融入人工强化手段，逐步且有效地修复已经遭受破坏的生态系统。生物修复技术的主要形式有异位修复、原位修复，主要类型由生物反应器、生物堆肥、土地耕作、生物促生技术等。现阶段，生物修复技术在景观原位水体修复、城市河道水环境修复等领域中得到了广泛应用。

2 生物修复技术在城市水环境治理中的应用

2.1 人工湿地、氧化塘等方面水污染的预处理技术

生物氧化塘就是借助生物所具有的天然净化能力，对污水进行净化处理，还能根据实际需要，辅以人工曝气，或者是投加具有高效降解污染物和底泥的菌剂等，以此来强化处理效果。当污水通过氧化塘处理后，能建立复合生态系统（由多级食物链组成），这有助于生物修复城市水环境。而对于人工湿地而言，其净化机理独特且复杂，借助复合生态系统（基质-微生物-水生植物-动物）的协同作用（物理、化学和生物），并通过微生物分解、植物吸收、沉淀、过滤、离子交换、吸附等方式，来高效、持续性净化污水。

上述污水预处理系统不仅投资少、效率高，而且能耗低、操作简单，因而有着不错的应用价值。针对那些难以截污或治理的湖泊、城郊河道，可利用那些处于闲置状态的资源，比如没有农业利用价值的鱼塘、荒地，或者是已经废弃的河滩、河道等，将其进行改造，使之成为人工湿地或者氧化塘，以此来预处理上游污水。

2.2 湖泊、河道的人工增氧技术

河湖富营养化典型特征即为水体下层缺氧，而上层好氧；而对于一些河道出现黑臭情况，其根本原因就是水体缺氧。对此，借助专门的增氧设备，促进水体当中溶解氧的增加，有助于加速河、湖底泥及水体微生物对污染物的分解，提供充足的氧气给水体中的各种水生生物，这对生物多样性有利。而对于水体曝气复氧而言，其主要有2种形式，其一为移动式充氧平台，其二是固定式充氧站，不仅能充纯氧曝气，而且还能充空气。如果是湖泊，那么大多选用的是深层曝气。现阶段，在治理城市水环境当中，大多采用的是更加实用且高效的纯氧增氧曝气船。而于人工增氧是生物修复城市水环境的首选措施，在诸如水体富营养化治理，以及黑臭河道治理中，均得到广泛应用，效果理想。

2.3 生物强化技术

生物强化技术就是一种比较新型的外源微生物投放技术，在诸如农业、水产养殖等领域中，均已得到广泛应用。而在使用微生物制剂方面，主要有硝化细菌、光合细菌（PSB）、日本EM等，且治理效果突出。但需要指出的是，不管是复合菌群，还是单一菌种，均或多或少地存在环境适应性问题，此问题阻碍甚至限制了其在整个城市水环境生物修复当中的高效应用。

2.4 生物促生技术

生物促生技术即为通过加速土著微生物（具有污染物降解能力）的繁殖，来构建一个更加完整、高效，且拥有高质量的自然降解功能的环境，使污染环境自净能力得以强化，增强有机污染物分解能力。此外，通过将解毒剂以及诸如常量元素、有机酸、酶、维生素等具有促进污染物降解的营养物质，投入到污染环境当中，有助于其毒性的降低，而且还能加速土著微生物的大量繁殖与增长，促进污染物质的降解，改善污染环境，建立更加优质的好氧微生物区系，最终达到对污染环境当中微生物的竞争性抑制。

2.5 生态混凝土技术

生态混凝土即为一种混凝土介质，其无论是在结构上，还是表面特性上，均比较特殊。在其上面，能够粘附适生生物，并且对入流的污染物进行过滤、净化，其还有助于环境负荷的减轻，协调整个生态环境。有研究指出，在城市水域岸边，通过使用生态混凝土，建造净水渠，能够将水体当中的营养盐（如N、P等）、有机污染物给去除掉。

2.6 水生植被恢复技术

水生植被环境生态功能强大，比如挺水植物，其除了可以减少风浪搅动之外，还有助于水体悬浮物的沉淀，对底泥营养盐进行吸收，氧化河湖中的底泥。再比如沉水植物，其乃是整个洁净好氧水生生态系统当中的重要构成，其能够以一种直接方式，对水体当中的营养盐进行吸收，预防上层水动力搅动而影响下层水体，实现底泥表层相应溶解氧的增加，最终达到有效控制底泥营养盐向水体中释放情况。

3 城市水环境治理中应用生物修复技术探讨

3.1 水环境调查为其基础所在

首先要对需要治理的水域进行调查，对河、湖水体以及底泥当中的各种生物学、理化指标进行深入、全面调查，比如TP、NH3-N、TOC、水体pH值、BOD5、底栖动物、高等动植物群落、浮游生物群落及底泥TOC、pH值、NH3-N等。此外，还需要根据现实需要，对河湖污染情况进行全面调查，比如污染物的具体数量、种类，污染物的排放规律，污染物各个排放口的分布情况等，除此之外，还有河、湖的地理特征，水文特征及水的流态，河岸植被的分布情况，滨岸带生物的实际分布状态等，依据最终所得到的调查结果，制定更加详细、全面且准确的水环境生物修复方案；且开展模拟试验，对河湖水体生物、底泥修复技术路径。

3.2 启动河湖生态系统功能为其关键

城市水环境生态系统主要由河岸生态系统、水体生态系统及底泥生态系统等构成，而对于水环境生物修复来讲，启动并强化其生态系统功能为其关键所在，此外，水体“有氧化”、底泥“无机化”为其关键中的关键。所谓底泥“无机化”，从根本上来讲，即为底泥的生物氧化，能实现底泥在具体的有机碳含量上的降低，而且还能提高底泥氧化还原电位，消减泥层的厚度，加强底泥分解上覆水体有机物方面的能力。而对于水体“有氧化”而言，实际就是借助曝气复氧等方法，使河涌水体在具体溶解氧上得以增加，并建立更加完善的河涌生态系统功能。通过实施底泥生物氧化，能够强化底泥分解上覆水体有机污染的能力，而且还能释放底泥营养盐，加速河湖藻类的繁殖速度；而通过繁殖藻类，可使水体溶解氧得到增加，而通过联合曝气复氧措施，便能够在较短时间内，将水体黑臭给消除掉，建立比较完整且高效循环的河湖生态系统。

3.3 土著微生物活性激活为其核心

土著微生物在与环境长时间共存中，建立起了适应环境的群落，或者是微生物区系，而且还将污染物当作底物，实施高效化的分解代谢。此外，借助促生、解毒等措施的高效利用，还能实现环境当中土著微生物的大量激活，修复底泥生物氧化，同时，水体生物也得以修复，因而能大量繁殖污染环境当中的土著微生物，降解处于残存状态的有机污染物，改善环境污染，提高环境溶氧量；另外，还对构建好氧微生物区系也十分有利，能够以一种带有竞争性的方式，抑制污染环境微生物的生存。

4 结语

综上，为了能够从根本上抑制或减缓水环境恶化情况，许多技术或工程被用到城市水生态环境修复当中，比如人工曝气、底部清淤及氧化剂使用等，但其效果比较有限，难以实现水污染治疗的标本兼治。因此，在整个城市水环境治理中，生物修复技术凭借其高效、实用等优点，成为了重要的水污染治理手段，同时还是今后水体整治技术发展的重要方向，有着广阔的应用前景。