劉道靜劉 陽劉愛莉

飲用水水源地污染治理技術(shù)研究概況

劉道靜1劉 陽2劉愛莉1

水體污染的原因主要有兩類，一是自然污染，如地質(zhì)溶解作用、降水對(duì)大氣和地面的沖刷；二是人為污染，這種污染程度也比較嚴(yán)重，污染源較多，如工業(yè)廢水、城市污水、農(nóng)業(yè)回流水以及固體廢物等。現(xiàn)在常用的污染治理技術(shù)按照其性質(zhì)可分為化學(xué)法、物理法、生物修復(fù)法和生態(tài)修復(fù)法等。

一、化學(xué)處理技術(shù)

化學(xué)處理技術(shù)的突出特點(diǎn)是方法簡單、見效快，主要包括化學(xué)絮凝、化學(xué)除藻和重金屬化學(xué)固定等技術(shù)。

隨著水體污染形勢(shì)日趨嚴(yán)峻，化學(xué)絮凝處理技術(shù)對(duì)嚴(yán)重污染水體的快速和高效處理受到人們的重視。它是一種通過投加化學(xué)藥劑來去除水體中污染物質(zhì)來改善水質(zhì)的水處理技術(shù)。應(yīng)用于污染河水治理一般有兩種方式，一是直接將藥劑投加到水體中，另外一種是將河水用泵提升至建于岸邊的構(gòu)筑物中，投加藥劑凈化水體后再回流至河道?；瘜W(xué)絮凝處理技術(shù)最大的特點(diǎn)是去除磷負(fù)荷和化學(xué)需氧量污染效果明顯。

化學(xué)除藻主要用于治理湖泊富營養(yǎng)化，是控制藻類生長的快速有效的防范措施。此方法操作簡單，效果明顯，但不能從根本上解決水體富營養(yǎng)化問題，因?yàn)椴荒軐⒌椎惹宄鏊w。在較高的p H環(huán)境下，重金屬會(huì)形成硅酸鹽、碳酸鹽、氫氧化物等難溶性沉淀物固定在底泥中，也就是重金屬的化學(xué)固定。

二、物理處理技術(shù)

1.曝氣復(fù)氧技術(shù)

污染嚴(yán)重的河道水體溶解氧很低，處于缺氧或厭氧狀態(tài)，這是由于耗氧量大于水體的自然復(fù)氧量。河道曝氣復(fù)氧技術(shù)是向處于缺氧狀態(tài)的河道進(jìn)行人工充氧來增強(qiáng)河道的自凈能力，從而改善或恢復(fù)河道的生態(tài)環(huán)境。在此過程中，水體中溶解氧與黑臭物質(zhì)（如H2S、F e S等還原性物質(zhì)）之間發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，并且具有反應(yīng)速率快的特點(diǎn)。

河道曝氣技術(shù)一般應(yīng)用在兩種情況：一是在污水截流管道或其他污水處理設(shè)施建成之前為解決河流水體的嚴(yán)重有機(jī)污染和黑臭問題而進(jìn)行人工充氧，二是在已經(jīng)治理過的河道中設(shè)立人工曝氣裝置作為對(duì)付突發(fā)性河流污染的應(yīng)急措施。河流曝氣技術(shù)存在消耗較大的缺點(diǎn)，因此在治理河流時(shí)應(yīng)根據(jù)河流水體污染的實(shí)際情況與財(cái)力狀況選擇合理的處理技術(shù)。

2.底泥疏浚和綜合調(diào)水

河流中的沉積物又稱為底泥，由于歷年排放的污染物大量聚集，在污染達(dá)到一定程度后，城市河流的底泥污染會(huì)凸顯出來，成為與水質(zhì)變化密切相關(guān)的問題。河流底泥中的污染物主要為重金屬和有機(jī)污染物等。疏浚底泥是指將污染物從河道系統(tǒng)中清除出去，從而顯著降低內(nèi)源磷負(fù)荷，從而改善水質(zhì)。河流底泥疏浚通常使用挖泥船，一般不宜將底泥全部挖除或挖得過深，否則可能破壞水生生態(tài)系統(tǒng)。

綜合調(diào)水是河流污染治理的重要輔助措施，通過調(diào)水對(duì)河網(wǎng)水流進(jìn)行科學(xué)調(diào)度，盡量提高水體流動(dòng)能力，是一項(xiàng)有效的工程措施。河網(wǎng)水流調(diào)度主要解決平原河網(wǎng)地區(qū)的水質(zhì)污染和汛期排澇問題，調(diào)水的目的是通過水利設(shè)施的調(diào)控，引入污染河道上游或附近的清潔水源，改善下游污染河道水質(zhì)。

三、生物修復(fù)法

1.生物操縱法是利用水生動(dòng)物治理水體污染，尤其是富營養(yǎng)化水體。是利用生態(tài)系統(tǒng)食物鏈攝取原理和生物相生相克關(guān)系，通過改變水體的生物群落結(jié)構(gòu)來達(dá)到改善水質(zhì)、恢復(fù)生態(tài)平衡的目的。其實(shí)現(xiàn)途徑為放養(yǎng)濾食性魚類吞藻，或放養(yǎng)肉食性魚類以減少以浮游動(dòng)物為食的魚類數(shù)量，從而壯大浮游動(dòng)物種群。在實(shí)際應(yīng)用中，生物操縱的操作難度較大，條件不易控制，生物之間的反饋機(jī)制和病毒的影響很容易使水體又回到原來的以藻類為優(yōu)勢(shì)的濁水狀態(tài)。

2.多自然型河流的物理結(jié)構(gòu)包括多自然型河道物理結(jié)構(gòu)和生態(tài)護(hù)岸（河堤）物理結(jié)構(gòu)。多自然型河道物理結(jié)構(gòu)建設(shè)的思路是還河流以空間，構(gòu)造復(fù)雜多變的河床、河灘結(jié)構(gòu)。富于變化的河流物理環(huán)境有利于形成復(fù)雜的河流動(dòng)植物群落，保持河流水生生物多樣性。

3.土地處理技術(shù)以土地為處理設(shè)施，利用土壤和植物系統(tǒng)的吸附、過濾和凈化作用以及自我調(diào)控功能，達(dá)到某凈化水的目的。土地處理系統(tǒng)對(duì)于有機(jī)物尤其是有機(jī)氯和氨氮具有較好的去除效果，此外對(duì)重金屬也有一定的吸附和阻滯作用。水中的痕量有機(jī)物還能通過揮發(fā)光分解吸附和生物降解等作用除去。土地處理技術(shù)還具有基建投資少、能耗低、再生水回收率高、管理簡單、運(yùn)行方便等優(yōu)勢(shì)。

4.高效微生物固定化技術(shù)是近20年來發(fā)展起來的新型技術(shù)。此技術(shù)是指將經(jīng)過培養(yǎng)的高效率微生物或酶或菌藻共生群落限制在特定的材料區(qū)域內(nèi)部，達(dá)到提高微生物或酶的濃度，創(chuàng)造有利的生物代謝環(huán)境，有效減少微生物流失并使固液容易分離的目的。該類技術(shù)主要用于治理富營養(yǎng)化水體。

5.滲流生物膜凈化技術(shù)是用卵石等作填料在河灘構(gòu)筑滲流生物膜凈化床來強(qiáng)化對(duì)河水中有機(jī)污染物的去除作用。滲流生物膜凈化床因填料材料和粒徑的不同，除了生物降解有機(jī)物外，還能產(chǎn)生物理吸附、沉降、過濾等作用，去除懸浮物和氮、磷、重金屬等。

四、生態(tài)修復(fù)技術(shù)

生態(tài)修復(fù)是指通過人為調(diào)控，使受損害的生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)到受干擾前的自然狀況，恢復(fù)合理的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、高效的系統(tǒng)功能和協(xié)調(diào)的內(nèi)在關(guān)系，主要包括人工濕地技術(shù)、植物進(jìn)化技術(shù)、多自然型河流構(gòu)建技術(shù)和土地處理技術(shù)。

1.人工濕地技術(shù)是利用對(duì)水體中污染物的沉淀、過濾、吸附和降解等作用顯著減少水體內(nèi)的生化需氧量、懸浮固體顆粒和氮，同時(shí)去除金屬、微量有機(jī)物和病原體的技術(shù)。人工濕地技術(shù)可以有效處理生活污水、工業(yè)污水、農(nóng)業(yè)面源污染、垃圾場滲濾液、暴雨徑流、富營養(yǎng)化水體等，相對(duì)于天然濕地具有對(duì)濕地水力特性進(jìn)行控制且不受環(huán)境因素和用戶限制的優(yōu)點(diǎn)。人工濕地對(duì)污水凈化效果主要受植物生長狀況、水力負(fù)荷、停留時(shí)間、氣候、季節(jié)等因素的影響，其中植物生長狀況是影響系統(tǒng)處理效果的重要因素。該技術(shù)最大的缺點(diǎn)在于土地占用量大，處理效率隨季節(jié)有較大波動(dòng)，在我國北方表現(xiàn)尤其明顯。該技術(shù)投資少、運(yùn)行費(fèi)用低、生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)小，具有很大發(fā)展?jié)摿Α?/p>

2.植物進(jìn)化技術(shù)的核心是利用植物的生長從污染水體中吸收大量污染物如氮、磷等營養(yǎng)元素。生態(tài)浮床技術(shù)是其中一種。日本嘗試過利用大型水生植物的生物活性抑制藻類生長。國內(nèi)研究表明，沉水植物占優(yōu)勢(shì)的水體，水質(zhì)清澈，生物多樣性高。目前研究較多的水生植物有蘆葦、鳳眼蓮、香蒲、伊樂藻等。

3.多自然型河流構(gòu)建技術(shù)是通過河流生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)，恢復(fù)提高河流的自凈能力。德國、瑞士在20世紀(jì)80年代末提出“親近自然河流”概念和“自然型護(hù)岸”技術(shù)；日本在20世紀(jì)90年代初展開了創(chuàng)造多自然型河川計(jì)劃。多自然型河流構(gòu)建技術(shù)包括生物和物理兩部分。生物主要是水生植物和水生動(dòng)物，利用水生植物凈化河水的原理是利用水生植物吸收水中的氮和磷，較高濃度富集重金屬離子以及抑制藻類生長，此外水生植物還能通過減緩水流流速促進(jìn)顆粒物的沉降。

4.穩(wěn)定塘技術(shù)又稱氧化塘技術(shù)，通常是指在深度為1.0～1.5m的淺塘內(nèi)，通過各種好氧、厭氧過程和食物鏈處理受污染水體，具有運(yùn)行成本低、占地面積大，處理周期長的特點(diǎn)，適于附近有天然池塘可以利用的景觀水體的污染處理。

5.生態(tài)混凝土技術(shù)是利用生態(tài)混凝土種植植物和吸附微生物來凈化生態(tài)，對(duì)T P、T N和高錳酸鹽指數(shù)有較高的去除率，生態(tài)混凝土是由膠凝材料填充包裹在粗骨料周圍而形成的新型多孔材料，運(yùn)行初期混凝土的溶出物會(huì)對(duì)水體產(chǎn)生負(fù)面影響，運(yùn)行時(shí)間過長時(shí)T P、T N和高錳酸鹽指數(shù)有回彈征兆。

五、結(jié)論

以上所介紹的用于污染治理的技術(shù)是較典型的幾類。其中生態(tài)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)顯而易見，這也促使我們不斷深入研究人類與環(huán)境的關(guān)系，自然環(huán)境對(duì)污染的承受能力，以及如何控制飲用水水源地的污染問題

1.河南省商丘市水利局476000 2.上海市水利工程設(shè)計(jì)研究院有限公司 200002）