上?？睖y設(shè)計研究院有限公司 張皓貞

習(xí)近平總書記在黨的十九大報告中提出，建設(shè)生態(tài)文明是中華民族永續(xù)發(fā)展的千年大計。中國特色社會主義生態(tài)文明建設(shè)要著力解決突出的環(huán)境問題，加快城市水環(huán)境綜合治理工作，尤其是與人民生活息息相關(guān)的黑臭水體治理工作。

城市黑臭水體的治理工程是一項系統(tǒng)性工程，《黑臭水體治理工作指南》中明確氨氮、氧化還原電位、溶解氧和透明度為評價城市黑臭水體分級的評價指標(biāo)。當(dāng)城市水體氨氮濃度高于8mg/L,氧化還原電位小于50mV，溶解氧小于2mg/L，透明度小于25cm（當(dāng)水深小于等于25cm，透明度按水深40%取值）時即被定為黑臭水體[1,2]。要解決城市黑臭水體問題必須減少、消除城市水體中的污染物，這也為我們提供了解決城市黑臭水體的思路：控制黑臭水體中污染物的增量，減少黑臭水體中污染物的存量?？刂莆廴疚镌隽康拇胧┲饕强卦唇匚郏瑴p少污染物進(jìn)入水體。減少存量即內(nèi)源治理的措施主要是清理河道中的垃圾、生物殘體以及河道中的淤泥，減少河道中已經(jīng)存在的污染物。以上措施并不能完全解決黑臭水體問題，徹底地解決黑臭水體問題還需要采取措施降低水體中溶解性的有機物和氮磷等污染物。

自然環(huán)境下的水體擁有較強的水體自凈能力，能使水體保持一定的環(huán)境容量。城市黑臭水體中污染物遠(yuǎn)大于水體的自凈能力，降低了水體的水環(huán)境容量。水體生態(tài)修復(fù)技術(shù)[3][4]是指通過人工干預(yù)利用生態(tài)方法，提升水體的自凈能力、提高水環(huán)境容量，利用水體中的水生生物和微生物降解水體中溶解的氮磷和溶解性有機物，從而改善水體質(zhì)量的技術(shù)。特點是能夠結(jié)合景觀和水體水溫特征，發(fā)揮水環(huán)境工程的作用，通過河道及水體中濕地、生態(tài)灘涂及水生生物等自然和人造構(gòu)筑物，提高城市水體的自凈能力，水體生態(tài)修復(fù)的本質(zhì)是恢復(fù)和增強城市水體系統(tǒng)的自凈能力。

目前，黑臭水體治理工程中常用的水體生態(tài)修復(fù)技術(shù)有人工增氧技術(shù)、生物修復(fù)技術(shù)、生物膜技術(shù)和生態(tài)浮床技術(shù)。

一、人工增氧技術(shù)

水體中溶解氧小于2mg/L級被認(rèn)定為黑臭水體。人工增氧技術(shù)是通過各種人工措施增加城市水體中溶解氧的濃度，常利用跌水、人工曝氣等來提高水中的溶解氧含量，可以提高好氧微生物的生物活性，起到凈化水質(zhì)的作用。

根據(jù)曝氣設(shè)備是否可以移動，人工增氧可以分為固定式和移動式兩種，固定式人工增氧主要有鼓風(fēng)曝氣技術(shù)和機械擾動曝氣技術(shù)，多用于面積較小的水體；移動式人工增氧技術(shù)的特點是可以自由移動，目前使用較多的是曝氣船，可以用于局部水體緊急復(fù)氧。常用[3,5,6]曝氣增氧技術(shù)有微孔、推流、射流曝氣等。近年來一些新技術(shù)也應(yīng)用到曝氣領(lǐng)域，比如微納米曝氣，柴曉利等人在肖河谷苑路與文軒路之間長560m河段作為試驗段采用IMA處理系統(tǒng)—微納米曝氣聯(lián)用技術(shù)[7],重點研究了試驗期內(nèi)酸堿度、總磷、氨氮、總氮等指標(biāo)的變化趨勢。試驗結(jié)果表明在完成截污和內(nèi)源治理的城市水體中運行微納米曝氣系統(tǒng)可使pH值穩(wěn)定在7.09-7.54,試驗段終點水質(zhì)COD、氨氮、總氮、總磷值指標(biāo)總體上甚至達(dá)到國家Ⅲ類水體標(biāo)準(zhǔn)要求。

二、生物修復(fù)技術(shù)

生物修復(fù)技術(shù)[8]指向污染的水體中經(jīng)過篩選的具有特殊分解能力的微生物菌種，利用微生物菌種降解水體中過量的污染物。對污染嚴(yán)重的黑臭水體，通過高效投加菌劑、酶、促生劑等生物制劑也可以激活原水體環(huán)境中土著微生物。常用的微生物活菌制劑主要由有芽胞桿菌、光合細(xì)菌、乳酸菌、放線菌等。使用單一微生物菌種來處理黑臭水體在使用方法和效果上具有一定的局限性，實際工程中混合菌劑比較常用。北京市小月河[9]應(yīng)用混合菌劑生物修復(fù)技術(shù)處理黑臭水體，取得了顯著的效果。杜聰、馮勝等人采用乳酸菌、絲狀菌為主要微生物的復(fù)合微生物制劑研究了不同投加濃度對黑臭水體的處理效果，同時分析了水體底泥中微生物在復(fù)合微生物菌劑影響下的變化情況。試驗結(jié)果[10]顯示:復(fù)合微生物菌劑按0.5-1mg/L濃度投加時，水體中化學(xué)需要量COD的去除率為87.37%，總氮的去除率為90.7%，氨氮的去除率為95.24%，水體底泥的厚度由平均3.7cm降為2.3cm，下降了37.8%，黑臭水體和底泥處理均取得了較好的效果。羅春廣等人采用增氧曝氣增強生物修復(fù)技術(shù)[11]研究了內(nèi)蒙古某城鎮(zhèn)旁天然湖泊的黑臭水體的治理。試驗結(jié)果表明，投加微生物菌劑同時曝氣增氧可以顯著地消除水體黑臭,處理后的水體溶解氧濃度由0.5mg/L上升至2.7mg/L，水體的透明度顯著提高，74%的化學(xué)需氧量和65%的氨氮被降解。姚舒欣[12]等人研究了采用曝氣增氧技術(shù)和生物修復(fù)技術(shù)結(jié)合處理重慶市渝北區(qū)溉瀾溪黑臭河段的底泥和上覆水的效果；試驗結(jié)果表明，曝氣增氧技術(shù)和生物修復(fù)技術(shù)結(jié)合對黑臭水體的處理效果較高，每天曝氣4h的條件下,投加微生物菌劑投2ml/L反應(yīng)24天可降解90%的氨氮;較低濃度的微生物菌劑處理效果較差，濃度為0.5ml/L的微生物菌劑幾乎對水質(zhì)沒有影響，較高濃度的微生物菌劑濃度則會增加水體有機物負(fù)荷導(dǎo)致水體中總氮濃度升高。

三、生物膜技術(shù)

生物膜為富含微生物的生物群落，生物膜水體修復(fù)技術(shù)利用生物膜中豐富的微生物進(jìn)行水質(zhì)凈化。生物膜載體可采用人工材料或者天然材料，按生物膜載體的結(jié)構(gòu)形態(tài)可以分為生態(tài)基、生物填料和碳素纖維草三種類型。生物膜技術(shù)一般應(yīng)用于水質(zhì)較差的重污染河道。生物膜載體是影響生物膜處理效果的關(guān)鍵因素，生物膜載體的性能直接影響降解水體中污染物的處理效果。生物膜載體的選擇需考慮以下幾點：水力學(xué)特性好、對微生物的附著力強、與水體接觸的表面積大、成本低等。

目前，城市黑臭水體治理工程中常采用的生物膜技術(shù)有以下幾種方式：（1）生物膜與生態(tài)浮床技術(shù)結(jié)合使用，生物膜載體懸掛在生態(tài)浮床下方。（2）通過網(wǎng)箱等技術(shù)將生物膜填料直接固定在水體內(nèi)。（3）在狹窄河道或水體中通過在河道兩側(cè)設(shè)置固定樁將尼龍纖維繩等生物膜載體固定并散布在水體中形成生物膜。

生物膜技術(shù)常與曝氣人工增氧技術(shù)結(jié)合使用，曝氣可以增強生物膜的處理效果。董甜甜等人研究了生物陶粒作為生物膜載體,利用枯草芽孢桿菌生物膜技術(shù)處理黑臭河水的效果。實驗結(jié)果[13]顯示:在非曝氣條件下,生物膜處理黑臭水體20天后水體中COD、濁度和氨氮去除率分別為42.36%、79.29%和96.44%；曝氣處理10天后,水體中COD、濁度和氨氮去除率分別為75.79%、93.97%、99.02%，曝氣顯著增強了生物膜處理黑臭水體中污染物的能力。曝氣處理30天后水質(zhì)可達(dá)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838—2002）Ⅳ類水。

四、生態(tài)浮床技術(shù)

生態(tài)浮床技術(shù)的原理是利用漂浮的浮床為植物提供相對固定的生長區(qū)域，固定在生態(tài)浮床上的植物可以降解水中的污染物。在深圳鐵排渠河道生態(tài)治理工程[14]河道當(dāng)中添加了苦草和伊樂藻，利用該類沉水植物來凈化水質(zhì)，水質(zhì)提升明顯，取得了良好的效果。

單獨設(shè)置的生態(tài)浮床[8]的處理效果一般，生態(tài)浮床技術(shù)常與其他生態(tài)修復(fù)技術(shù)組合使用。人工增氧技術(shù)、生物修復(fù)技術(shù)和生物膜技術(shù)均可與生態(tài)浮床技術(shù)組合使用以提高處理效率。生態(tài)浮島技術(shù)與生物膜法協(xié)同通過在生態(tài)浮床下方設(shè)置生物膜載體填料網(wǎng)，增加了生物膜載體的數(shù)量，生物膜協(xié)同生態(tài)浮島常用于城市景觀水體、護(hù)坡及河道黑臭水體治理[15]。

生態(tài)修復(fù)技術(shù)是目前黑臭水體治理的常用方法,實際應(yīng)用經(jīng)常選擇多種生態(tài)修復(fù)技術(shù)組合使用。練繼建等人應(yīng)用生物膜法、曝氣增氧和生態(tài)浮床法開發(fā)了一種曝氣系統(tǒng)協(xié)同生態(tài)浮床和生物膜的裝置[16]通過曝氣系統(tǒng)協(xié)同生態(tài)浮床和生物膜的裝置能顯著提高水體凈化效果。

全國各地正在有序開展水環(huán)境綜合治理工程，向黑臭水體宣戰(zhàn)。選擇合適的生態(tài)修復(fù)技術(shù)有助于提高黑臭水體治理的效果，本文主要介紹了水環(huán)境綜合治理中常用的人工增氧、生物膜、生態(tài)浮床和生物修復(fù)四種生態(tài)修復(fù)技術(shù)，各種生態(tài)修復(fù)技術(shù)適用條件不同，治理效果、經(jīng)濟、環(huán)境效益也有差異，在實際工程中必須因地制宜，根據(jù)實際情況，綜合各方面因素選擇合理的治理技術(shù)。