水处理技术在重污染河道治理中的运用分析

丁玲玲

（江苏科瑞晟环保科技有限公司，江苏 昆山 215314）

1 重污染河道治理中应用水处理技术的意义

我国地大物博，其中河流的数量就超过了50000条以上，为城镇乡村的建设提供了便利的自然条件。但是随着城镇乡村建设的不断推进，大部分河流也受到了不同程度的污染，大量生活污水和工业污水排放到各地的河流中，严重影响了河流水质，降低了河道中水体的自净能力，使部分河道污染十分严重，水源无法供居民正常使用，且散发出难闻气味，污染了周边生态环境。在这种情况下，合理应用物理、化学或生物水处理技术，可有效去除重污染河道水体中存在的微量元素、悬浮物、重金属、有机物等引起水质污染的物质，科学调配河道水体中微生物的组成要素，营造良好的生态环境，防止河道中水体出现富营养化的情况，显著优化了河道水体的自净能力，创建良好的水循环生态调节系统，改善居民的生活环境[1]。

2 重污染河道治理中水处理技术的运用分析

2.1 生物膜水处理技术的运用

2.1.1 砾间接触氧化水处理技术

该技术的研发是基于河床生物膜净化河水的原理，通过在重污染河道的水体中填充砾石材料，人为增加河床生物膜与水之间的接触面积。重污染河道中的污水在砾石之间流动时，水中的污染物会与砾石上的生物膜相互接触，生物膜会将污染物作为其自身的营养物质进行吸收并发生氧化分解反应，最终实现改善水质的目的。例如在河床面积为1 m2，高度为1 m的河道中，为净化河道水体，在其中填充直径为5 cm的砾石材料，此时河床中生物膜的面积显著增加，河道水体的净化能力也大幅增强，如图1所示。此种水处理技术在净化河道水体过程中所用的接触材料都为天然材料，水体净化治理过程的费用较少且净化效果比较突出，因此经常被用于河道污水治理[2]。

图1 未填充砾石河流与填充砾石河流水体净化能力的比较

2.1.2 伏流净化水处理技术

该技术主要是借助伏流水的稀释作用以及河道中河床向地下的渗透作用来实现河道中污水的净化处理。此种技术属于微生物膜缓速过滤技术的一种，应用该技术进行污水处理时，可将河床看作一个整体庞大的过滤池，而附着在河床上的生物膜则作为过滤池中的生物过滤膜，重度污染的河水流经过滤膜后，会向地下渗透扩散，成为清洁度达标的地下水。该技术所用的伏流水是指渗透到地下的清洁水，在污水治理时使用水泵装置将伏流水提升到地面对河道中的水体进行稀释，可优化河道水体的自净效果。

2.1.3 排水渠接触氧化水处理技术

排水渠接触氧化水处理技术主要是在排水渠的内部或者外部安装水体净化处理装置，净化装置中可填充各种形状的砾石材料或者塑料等接触材料，接触材料的结构空隙多且表面积大，其表面能够附着大量的微生物，因而形成了能够实施水体净化处理的生物膜。污水流经水体净化装置后，生物膜会吸附污染物，并进行沉淀分解，使污水得到充分净化处理后再流入河道中，可从源头上实现了河道污染的控制。净化后的水流入污染严重的河道中，还能对河道中的污水进行有效稀释，进一步改善河道水质。此种水处理技术的净化效果显著且便于控制管理，且水体治理无需太多投资费用，因而经常被应用于河道水体的直接净化处理中。

2.1.4 薄层流净化水处理技术

该技术赋予河道中水体自净能力的主要是附着在河床上的生物膜，当河床生物膜面积扩大的时候，生物膜表面的水体流量会随之减小，此时会提升生物膜的水体净化能力。薄层流净化水处理技术是指令水流深度降低、形成数厘米深的薄层并且流经河床上的生物膜，从而使生物膜的水质净化功能大大增强。

2.1.5 生物活性炭填充柱净化水处理技术

此种水处理技术是指将生物性活性炭材料作为过滤填料，形成具有超强吸附力的水体净化生物膜，同时为水体中的微生物提供非常大的比表面积，使其能够大量附着生长，从而有效分解污水中的有机物，显著改善水质。生物性活性炭表层能够附着大量多种类型的微生物，这些微生物能够快速繁殖且活性较强，因而使生物膜的净化功能更强，增强了对有机物的吸附性，水体净化效果非常好，应用范围也比较广。

2.2 曝气充氧水处理技术的运用

河道中的水体如果只是依靠天然复氧的作用，那么其水体自净效果就不会达到理想状态，而曝气充氧水处理技术能够有效弥补自然复氧中的这种不足。其技术原理是指在河道水体中人为注入氧气或者空气，令其可以与水体进行充分融合，以提升水体复氧的速率，进而提升水体中好氧微生物自身的活性，使河道污水中的污染物得到有效净化[3]。在对河道污水进行曝气充氧处理时，一般会使用固定式充氧站，在河道污水中建立鼓风机房或者液氧站，通过连接的管道将氧气引入到河道污水中；也可以使用曝气充氧船在重污染河道中规律地移动，从而为河道中的污水持续提供氧气，以达到水体净化的目的。上海市环科院就曾经在某河道中应用曝气充氧水处理技术，并设置了三个曝气点，开展水处理实验。实验结果表明，通过人工曝气处理，河道水体中存在的有机物去除率达到10.7%～22.3%，水体中的沉积物中也出现了更多数量的好氧菌，使水质发生了有益变化。

3 膜法水处理技术的运用

3.1 超滤水处理技术

超滤水处理技术是指应用改性PVC、PES、PVDF等材料制作成中空结构形式的纤维膜，并借助纤维膜膜丝内外的压力差，对污水实施提纯与分离等深层净化处理，经过该技术处理后的污水，其水体色度和水质都能够符合水体净化标准。超滤水处理技术主要适用于分离河道水体中的大分子污染物，处理期间不需要借助外力即可处理大量污水，且所耗能源较少，但是该技术对于设备的精密程度要求较高，设备维护成本也比较高，因而需慎重选择。

3.2 纳滤水处理技术

此种水处理技术能够应用纳滤膜溶解污水中的渗透物，通过电解质溶液中的离子与纳滤膜之间产生的静电作用有效去除污染物。应用该技术能够有效去除河道污水中的具有挥发性的致癌物、有机物以及铅汞等重金属污染物等物质，但是不能有效脱除氯化钠，因而应用在河道污水治理中具有一定的局限性，需结合其他水处理技术进行综合利用。

3.3 电渗析水处理技术

该技术能够借助直流电场中存在的荷电离子膜具有的反离子迁移性质，有效分离污水中存在的带电离子，然后借助电位差实现阴离子和阳离子的交换，最终使污水成为符合标准的淡水。此种技术主要适合清除河道污水中的木质素，通过应用外加电场，能够使木质素快速通过单阳膜，使污水浊度降低，从而有效净化污水。

3.4 微滤水处理技术

该技术主要是借助外膜的压力差，有效截留污水中存在的淤泥、砂石、隐孢子虫等污染物和细菌，其在污水治理过程中应用了微孔陶瓷无机非金属材料，能够有效吸附污水中存在的胶状污染物、污泥等多种污染物，也能够截留污水中带有的病菌。该技术稳定性良好，在进行污水治理时，不会受到酸碱环境的干扰，因而水体净化处理效果非常明显[4]。

4 微生物强化净化水处理技术的运用

河道水体中存在的污染物质主要是依靠水体中的微生物进行降解消除，当河道中水体污染严重且微生物不能起到有效降解作用的时候，就要进行人为干预，为水体自净创造更适宜的环境。例如应用曝气充氧等技术，可在微生物强化净化水处理技术的基础上，在水体中投入生物酶制剂以及微生物菌剂等，人为增强河道污水中微生物对于水体污染物的降解能力。例如我国成都市进行府南河污水治理的时候就应用了这一技术，实验期间应用了美国CBS微生物菌种进行治理，取得了良好成效。国内相关研究组织也曾经将光合细菌进行包埋固定之后对府南河水样进行处理，结果表明，水体中CODCr的去除率高达90%以上。此种水处理技术主要被应用在外部污染源较少、相对较为封闭的河道污水治理中。该技术比较突出的应用优势是能够快速、大幅度提升河道污水中微生物的整体降解浓度，使水体中的微生物对于污染物的降解水平在短时间内达到理想状态。应用该技术能够为水体中的微生物提供生态、温和、安全的污染物降解环境，与其他水处理技术相比，该技术的水体治理成本比较低，操作简单便捷，且降解过程相对比较稳定，去污效果比较好。应用该技术治理的河道水体中每年会繁殖大量的微生物，整体水质明显得到提升。应用该技术进行河道污水治理时应注意几个问题，第一，该技术中所用的微生物不能有有害致病菌，且对于水体中其他物种不会产生威胁。第二，该技术所用的微生物需要具备较强的环境适应性。该技术在河道污水治理中具有突出优势，但是也具有一定的技术短板，其在进行高效微生物培育的时候需要较长的实验周期，经过长期观察与分析才能明确微生物的净化效果，且在应用过程中其净化效果还会受到低温环境的影响，因而应用于河道污水治理时存在一定的局限性。

5 水生植物净化修复水处理技术的运用

水生植物能够有效吸收河底底泥中存在的营养成分，并抑制河道水体中蓝藻等物质的生长，有效促进了水体中污染物的沉降，是一种生态环保的生物水处理技术。在进行河道污水治理时，可根据各类水生植物自身的净化水平和其微生物具备的实际特征，建立一个人工合成的复合型水体净化生态系统，该系统系统中可以应用沉水植物、漂浮植物、根际微生物以及浮叶等水生生物治理水体污染，而且治理不同地域、不同污染程度的河道水体时所选择的水生植物也有所不同，所以要根据实际情况和污水治理的需求进行灵活调整，以确保污水净化治理的效果[5]。

水生植物的存在是确保水体生态环境良好的关键因素，其种类多种多样，根据其水体净化作用可分为浮叶类水生植物、沉水类水生植物、挺水类水生植物等，适用于不同情况的河道污水治理。其中水体净化效果最为突出的类型是大型浮游类水生植物，由于此种水生植物的光照及营养充足，因此具有比较突出的耐污属性，此种水生植物也是河道污水净化处理的首选。挺水类水生植物能够降低风浪，加速浮物的沉降，并能够吸收河道中底泥的营养盐，将河道下层底泥中的营养物质转化到表面，因其自身性质与浮游类水生植物不同，因此不适合直接进行污水清洁处理。浮游水生植物容易种植且易于收割，并且具有一定的观赏性，将其种植在被污染的河道中，能够同时起到净水和观赏的作用，一般适用于河道浅水层的污染物治理。水生植物的根系能够为微生物提供生长与繁殖的空间，显著促进微生物的新陈代谢。大量繁殖的微生物可将水体中的有机物分解成小分子，便于水生植物的吸收利用。水生植物能够有效吸收并储存大量营养素，提升水体中微生物的多样性，优化水体系统的抗干扰性能和抗污能力，稳定河道水体生态系统，从而有效净化水质。

6 底泥生物修复水处理技术的运用

底泥污染是河道污染中的常见问题，也是水体环境治理的重点，如果江河湖等水环境发生了变化，水体底泥中存在的重金属、氮、磷以及有机物等都会重新释放在水体中，影响覆水的水质，对水体造成二次污染。另外，底栖生物会将水体中的沉积物作为其栖息场所和主要的食物来源，这样一来，沉积物中的污染物会对水体中的底栖生物以及其他水生生物造成间接或直接毒害，并且通过食物链进一步影响人类健康，进而污染生态环境，对水生生态系造成长久的负面影响，如果沉积物没有进行有效的净化处理，即使对外部污染源进行控制，沉积物中的污染物也会继续释放，对水体造成再次污染[6]。为此，想要实现河道污水的彻底净化，恢复原有水体的生态环境，必须要应用底泥污染治理水处理技术将底泥中的污染物去除，实现水体的净化目标。在实施底泥净化处理时，曾经使用底泥疏浚的方式，这种方式会严重影响河道的生态环境，且治理成本过高。因此，当前进行沉积物净化处理时，多采用原位生物净化修复处理技术，这种技术主要是将水体中原生微生物进行定向扩展，使这些原生微生物能够大量繁殖，然后利用生物氧化组合技术，通过靶向给药的处理方式，在河道中沉积物的表面直接注入药物，这样可显著降低沉积物中所含的有机物，提升沉积物对于上覆水泥生物的降解水平。例如在广州市朝阳涌污水治理中就应用了这一技术，对朝阳涌底泥中的生物实施修复处理之后，朝阳涌中底泥的平均TOC明显降低，降低了68%左右，底泥生物整体降解能力则提升了2.3倍左右，因而水质得到了显著优化。通过河道水体中底泥生物的有效修复，可最大程度地优化河道水体的自清洁系统。

7 结语

水处理技术是环境保护中应用的必要技术措施，对于重污染河道的净化处理具有关键作用，通过多种不同类型的水处理技术的综合治理，可显著提升河道的水质，消除重污染河道中的各种有害污染物，营造更加绿色的生态环境。为此，相关环保部门还应持续研发并升级水处理技术，提升河道水体净化治理水平，并严格控制河道中的污水排放问题，从源头上实施河道防污染控制。