飲用水水源地污染治理技術研究概況

劉道靜劉 陽劉愛莉

飲用水水源地污染治理技術研究概況

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，如地質溶解作用、降水對大氣和地面的沖刷；二是人為污染，這種污染程度也比較嚴重，污染源較多，如工業廢水、城市污水、農業回流水以及固體廢物等。現在常用的污染治理技術按照其性質可分為化學法、物理法、生物修復法和生態修復法等。

一、化學處理技術

化學處理技術的突出特點是方法簡單、見效快，主要包括化學絮凝、化學除藻和重金屬化學固定等技術。

隨著水體污染形勢日趨嚴峻，化學絮凝處理技術對嚴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藥劑來去除水體中污染物質來改善水質的水處理技術。應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筑物中，投加藥劑凈化水體后再回流至河道。化學絮凝處理技術最大的特點是去除磷負荷和化學需氧量污染效果明顯。

化學除藻主要用于治理湖泊富營養化，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化問題，因為不能將氮磷等清除出水體。在較高的p H環境下，重金屬會形成硅酸鹽、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固定。

二、物理處理技術

1.曝氣復氧技術

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

河道曝氣技術一般應用在兩種情況：一是在污水截流管道或其他污水處理設施建成之前為解決河流水體的嚴重有機污染和黑臭問題而進行人工充氧，二是在已經治理過的河道中設立人工曝氣裝置作為對付突發性河流污染的應急措施。河流曝氣技術存在消耗較大的缺點，因此在治理河流時應根據河流水體污染的實際情況與財力狀況選擇合理的處理技術。

2.底泥疏浚和綜合調水

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，在污染達到一定程度后，城市河流的底泥污染會凸顯出來，成為與水質變化密切相關的問題。河流底泥中的污染物主要為重金屬和有機污染物等。疏浚底泥是指將污染物從河道系統中清除出去，從而顯著降低內源磷負荷，從而改善水質。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系統。

綜合調水是河流污染治理的重要輔助措施，通過調水對河網水流進行科學調度，盡量提高水體流動能力，是一項有效的工程措施。河網水流調度主要解決平原河網地區的水質污染和汛期排澇問題，調水的目的是通過水利設施的調控，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。

三、生物修復法

1.生物操縱法是利用水生動物治理水體污染，尤其是富營養化水體。是利用生態系統食物鏈攝取原理和生物相生相克關系，通過改變水體的生物群落結構來達到改善水質、恢復生態平衡的目的。其實現途徑為放養濾食性魚類吞藻，或放養肉食性魚類以減少以浮游動物為食的魚類數量，從而壯大浮游動物種群。在實際應用中，生物操縱的操作難度較大，條件不易控制，生物之間的反饋機制和病毒的影響很容易使水體又回到原來的以藻類為優勢的濁水狀態。

2.多自然型河流的物理結構包括多自然型河道物理結構和生態護岸（河堤）物理結構。多自然型河道物理結構建設的思路是還河流以空間，構造復雜多變的河床、河灘結構。富于變化的河流物理環境有利于形成復雜的河流動植物群落，保持河流水生生物多樣性。

3.土地處理技術以土地為處理設施，利用土壤和植物系統的吸附、過濾和凈化作用以及自我調控功能，達到某凈化水的目的。土地處理系統對于有機物尤其是有機氯和氨氮具有較好的去除效果，此外對重金屬也有一定的吸附和阻滯作用。水中的痕量有機物還能通過揮發光分解吸附和生物降解等作用除去。土地處理技術還具有基建投資少、能耗低、再生水回收率高、管理簡單、運行方便等優勢。

4.高效微生物固定化技術是近20年來發展起來的新型技術。此技術是指將經過培養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域內部，達到提高微生物或酶的濃度，創造有利的生物代謝環境，有效減少微生物流失并使固液容易分離的目的。該類技術主要用于治理富營養化水體。

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

四、生態修復技術

生態修復是指通過人為調控，使受損害的生態系統恢復到受干擾前的自然狀況，恢復合理的內部結構、高效的系統功能和協調的內在關系，主要包括人工濕地技術、植物進化技術、多自然型河流構建技術和土地處理技術。

1.人工濕地技術是利用對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的生化需氧量、懸浮固體顆粒和氮，同時去除金屬、微量有機物和病原體的技術。人工濕地技術可以有效處理生活污水、工業污水、農業面源污染、垃圾場滲濾液、暴雨徑流、富營養化水體等，相對于天然濕地具有對濕地水力特性進行控制且不受環境因素和用戶限制的優點。人工濕地對污水凈化效果主要受植物生長狀況、水力負荷、停留時間、氣候、季節等因素的影響，其中植物生長狀況是影響系統處理效果的重要因素。該技術最大的缺點在于土地占用量大，處理效率隨季節有較大波動，在我國北方表現尤其明顯。該技術投資少、運行費用低、生態風險小，具有很大發展潛力。

2.植物進化技術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、磷等營養元素。生態浮床技術是其中一種。日本嘗試過利用大型水生植物的生物活性抑制藻類生長。國內研究表明，沉水植物占優勢的水體，水質清澈，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.多自然型河流構建技術是通過河流生態系統的修復，恢復提高河流的自凈能力。德國、瑞士在20世紀80年代末提出“親近自然河流”概念和“自然型護岸”技術；日本在20世紀90年代初展開了創造多自然型河川計劃。多自然型河流構建技術包括生物和物理兩部分。生物主要是水生植物和水生動物，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顆粒物的沉降。

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

5.生態混凝土技術是利用生態混凝土種植植物和吸附微生物來凈化生態，對T P、T N和高錳酸鹽指數有較高的去除率，生態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，運行初期混凝土的溶出物會對水體產生負面影響，運行時間過長時T P、T N和高錳酸鹽指數有回彈征兆。

五、結論

以上所介紹的用于污染治理的技術是較典型的幾類。其中生態技術的優勢顯而易見，這也促使我們不斷深入研究人類與環境的關系，自然環境對污染的承受能力，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.上海市水利工程設計研究院有限公司 200002）