采用植物提取液治理污染河道的試驗
——以常熟地區水系為例

錢福根，閔 婕，錢 韌

(1.蘇州市福根植物水處理有限公司，江蘇蘇州 215555；2.常熟市辛莊鎮人民政府,江蘇蘇州 215555)

陽澄湖是蘇州的水源地之一，它盛產的陽澄湖大閘蟹蜚聲海內外，在眾多湖泊中的地位非同一般，《蘇州市陽澄湖水源水質保護條例》充分說明了它的重要性。本文依據在該地區從事水環境保護與治理的經歷，以常熟地區為例，分析了陽澄湖及周邊水體污染的情況，采用自主研發的植物提取液水處理劑治理污染河道，取得了較好的效果，并提出常熟區域水系的治理設想，以供有關部門參考。

1 淺析陽澄湖水質難以提升的原因

1.1 內源性污染

多年來陽澄湖圍網養殖、投放飼料，水生生物的排泄物以及剩餌所引起的有機物和營養物的污染。

1.2 外源性污染

匯水區上游來水對陽澄湖的污染。相關資料顯示，2016年，環陽澄湖周邊地區黑臭河道的治理，總長度在600 km以上，按照現在的整治手段，所排出的黑臭水體全部轉移至陽澄湖，這是多年來陽澄湖水質未能有效改善的主因之一。匯入水體中所含污染物的來源如下：

(1)農村人口數量的增長和生活方式的改變，如由糞坑堆積發酵腐熟后，還田改為沖廁，大量生活污水經多種途徑直排河道；

(2)農村種植方式的改變，過量施用化肥和農藥造成大量化肥和農藥的流失；

(3)集約化大型畜禽養殖污水污染、水產養殖污染；

(4)從城市向農村擴散的工業及其廢水未加處理或無序排放[1]。

2 解決對策

2.1 內源調控

嚴格控制陽澄湖養殖規模，沿湖四周種植綠色植物，構建生態隔離帶，堅持長期養護，落實長效管理措施。

2.2 外源阻斷

陽澄湖區域的匯水區域，做好生活污水的截流和集中治污；農田盡可能少施化肥、農藥，做到精準施肥；對于大型養殖場，做好畜禽養殖污水的集中處理；推動循環水產養殖的技術應用；進一步加強工業廢水排放的指標監督和管理。

目前的一些水體修復和凈化技術存在一些局限性，經修復和凈化后的水體因不具納污能力而沒能體現其長效性。因此，改良整治匯水區域黑臭河道的手段和方法迫在眉睫。

2.3 改進治污方法的植物提取液

2.3.1 植物提取液的制備方法

以黃連、黃柏、苦參等多種植物有機配伍，現場加水加溫反應，制成植物提取液“福根1號”。以犁頭草、蘆葦、膽南星等干鮮植物，通過捻碎、壓榨，獲得植物提取液“福根2號”冷藏保存備用[2-3]。

2.3.2 提取液的投加方法

河道抽干水并清淤，在河底噴灑“福根1號”藥劑，與河床底泥混合、攪拌；放回原水后，水面噴灑“福根2號”藥劑，通過曝氣，使藥劑與水體充分混合，產生作用。

2.3.3 水質的測定方法

由蘇州環境監測中心站專人提取水樣并測定，結果如表1所示。

表1 監測方法

2.4 改進治污方法的理念

水體污染，問題在水里，根源在岸上。延伸探索，下游的污染相當部分是由上游污染轉移而來。因此，陽澄湖水體的保護，重在治理源頭，在陽澄湖上游的準保護區域內，形成流域板塊化、網格化的治理格局。從板塊開始，“先上后下，先內后外，先高后低”逐段梳理、循序漸進。以“望虞河-張家港河”板塊為例，“先上后下”即先治理板塊上游河道，然后逐步往下治理；“先內后外”即先治理圩內靜態水體，使圩內排出的水質達到相應的標準。對于圩外的動態水體，它的源頭來自長江，理論上不用治理(河道的內源治理除外)。因為張家港河連接望虞河，所以它的水質是在Ⅲ類以上的，除本源以外的污染源外都是圩內往外排放劣質水造成的；“先高后低”即將地勢地貌的差異應用在網格的基礎上，先從地勢高的圩開始，避免地表水的滲透[4]。

2.5 改進治污方法的案例

2.5.1 望虞河與張家港河地區水體概況

望虞河-張家港河地區水體示意如圖1所示。以望虞河-張家港河交匯處(孫家閘)為起點，沿望虞河向西南至辛莊鎮湘莊閘，長約18 km。沿張家港河向東南直至陽澄東湖，長約27 km。南部邊界以常熟市與相城區交界，東西長約22 km。此區域面積約220 km2，為一個流域板塊。望虞河有效阻擋了無錫方向的污染源，張家港河有效阻擋了常熟市區方向的污染源。

圖1 望虞河與張家港河地區水體示意圖Fig.1 Schematic Diagram of Wangyu River and Zhangjiagang River Regions

在該流域板塊內的元和塘與辛安塘為主要活水通道。元和塘北接張家港河，南至蘇州市區，與望虞河遙相呼應，形成流域板塊中的單元一；辛安塘北接張家港河，南通陽澄湖，與元和塘形成單元二；辛安塘與張家港河形成單元三。元和塘和辛安塘的水直接匯入陽澄湖，所以這兩條河的水質與陽澄湖的水質有直接的關聯。因此，在元和塘與辛安塘的上游，以“圩”為單元，實行網格化治理。張家港河以東常熟市東部區域的河道，因七浦塘的阻隔，對陽澄湖水質沒有直接影響。

2.5.2 污染水體原位修復示范工程簡介

常熟市辛莊鎮金家大圩河網概況如圖2所示。辛莊鎮金家大圩地區的河網水系以東邊的辛安塘，西邊元的和塘，北邊的大潭塘，南邊的張涇四條河道圍成金家大圩。我們對圩內黑臭水體逐條采用植物提取液水處理劑技術原位治理修復，預定的處理目標為確保排向圩外的水體達到Ⅲ類及以上。

在有效管控地面外源污染的前提下，將河道內的黑臭水體逐段圈囤，清淤后放回原水，對原水進行治理、修復、補償。該技術可以有效地杜絕污染轉移，是一種標本兼治、卓有成效的河道水體凈化修復新技術。

圖2 常熟市辛莊鎮金家大圩河網示意圖Fig.2 Schematic Diagram of River Network in Jinjiadawei,Xinzhuang Town,Changshu City

3 植物提取液水處理劑的原理和特點

3.1 基本原理

(1)絮凝和吸附

有些植物的漿汁是天然的高分子絮凝劑，可以去除水中各類懸浮物。這類天然高分子化合物有各種活性基團，如羥基、酚羥基等，有較活潑的化學活性，對水中懸浮物有較強的捕捉和促沉作用。

(2)改變物質的表面活性

河水中難降解的有機污染物質主要是腐殖質，其中大多是溶解度比較大的物質。有些植物中含有天然表面活性劑，能改變這類物質的表面活性，降低其親水性，使其從水中析出。

(3)酶促作用

國外對某些植物的提取液有過較深入的研究，結果表明很多植物的提取液中都含有多種酶，如過氧化物酶等，同時還含有多個共軛雙鍵體系，具有較強的提供電子對的能力，能夠與其他物質發生化學反應，通過氧化、還原、裂解等化學反應去除水中的污染物。

(4)增強水體自凈能力

植物中含有許多微量元素和特效成分，能發揮保生作用，促進水體中土著微生物快速增殖并提高其降解污染物的活性[5]。

3.2 技術特點

(1)綠色、環保，該技術使用的藥劑從純天然植物中提取、配制，對環境友好、對自然親和，遵循了自然界萬物相生相克的基本定律，是促使污染物合理回歸自然的一條綠色通道。

(2)效果好、時效長，高效去除污染物，對水體中的氮、磷等主要污染物的去除率達到90%以上。治理后能保持較長時間，在沒有明顯污染源的情況下，水質可長期保持在 Ⅲ 類以上。多個工程案例跟蹤顯示，三年前治理的河道水體工程，水質依然保持在Ⅰ、Ⅱ 類水。 中草藥水處理技術的特點是，藥劑投放水體后，其中的微量元素和一些特殊活性物質的生物促進作用，使水體中的土著微生物被不斷激活、繁殖(包括酶促反應)，大幅提高了水體的自凈能力和納污功能，促使河道水體回歸自然、原生狀態。

4 工程應用實例

4.1 吳塔河

吳塔河位于常熟市辛莊鎮常南村，東西長約150 m，南北寬平均為30 m，平均水深為2.5 m，總水量約11 250 m3。河道一邊為民居，一邊為村民菜地，距離河道20 m有一個小型養豬場。河道治理前為劣Ⅴ類黑臭水體。

4.1.1 吳塔河水質指標

吳塔河治理后主要污染物指標達到國家地表水Ⅰ、Ⅱ類，如表2所示。

表2 吳塔河水體治理檢測數據(2013.8.27～2014.6.10)

注：檢測單位為蘇州國環環境檢測有限公司(專人跟蹤、提取水樣、檢測)

4.1.2 生態系統的建立

(1)水生植物

河道內種植睡蓮、紅菱，河岸邊種植美人蕉、菖蒲、茭白，均成活。紅菱、茭白由村民采摘自用。

(2)水生動物

投放鰱魚、螺螄等，均已成活并生長、繁殖。2014年春天在河道里出現成群蝌蚪。

4.2 鎮東河

鎮東河位于常熟市辛莊鎮鎮區，河道南北長約265 m，寬為8 m，平均水深為3 m，總水量約為6 360 m3，水泥駁岸。經過河道清淤、水體治理，水中主要

污染物指標從劣Ⅴ類治理到地表水Ⅰ、Ⅱ類。

4.2.1 鎮東河水質

鎮東河主要污染物指標治理結果檢測數據統計，如表3、表4所示。

4.2.2 水體生態系統的恢復和重建

(1)水生植物

在河中種植金魚藻、車輪藻等沉水植物；河中種植荷花、睡蓮，靠近岸邊種植蘆葦、菖蒲、美人蕉，生長良好。

(2)水生動物

投放鰱魚、鯽魚、螺螄等，存活并繁殖。

表3 鎮東河水體治理檢測數據(2014.5.6～2014.6.9)

注：檢測單位為蘇州市環境監測中心站(專人跟蹤、提取水樣、檢測)

表4 鎮東河水體檢測結果(2014年～2016年)

注：檢測單位為蘇州市環境監測中心站(專人跟蹤、提取水樣、檢測)

5 投資和處理成本

本技術凈化河道水體基本不需要建造固定的處理設施，只需要配置移動的攪拌器和泵等設備(初始時使用)，工程投資很少，這是本技術的特點之一。

相比其他的河道水體凈化技術，本技術的運行費用較低，植物提取液制劑只需一次性投加，每平方米水體的藥劑費用約為其他凈水技術直接成本的30%左右，工程完成以后無需日常維護費用。與其他的水體凈化技術一樣，對于有較多底泥的污染水體也需要清淤，這部分費用占總處理成本的比例較大。

6 結論

試驗河道吳塔河、鎮東河以及后續的兩條河道中，由于植物提取液藥劑中微量元素和一些特殊活性物質的生物促進作用，水體中的微生物被不斷激活并不斷繁殖，水體的自凈能力大幅提高，水體回歸到自然原生狀態。以鎮東河為例，該河道治理后32 d，氨氮去除率達到95.12%，TP去除率達到94.60%，同時驗證了該技術治理河道的可行性和有效性。因此提出常熟區域水系的治理設想，采用植物提取液處理劑技術通過逐條治理、修復、補償的技術路線，可促使陽澄湖流域水體逐步恢復原生態，加之陽澄湖本身自凈功能，其水質必定能達到Ⅲ類及以上。

7 展望

該植物提取液用于河道水體修復，具有凈水效果好、對環境友好、對自然親和等特點。連續的跟蹤監測數據體現了該技術凈水效果的長效性，且水體的自凈能力有大幅提高。

凈化后的河道也是需要維護的，連續跟蹤的數據顯示，氨氮、TP盡管很低，但有上升趨勢，主要原因是：(1)周邊環境及路面廢水的影響；(2)投放的鰱魚等水生動物被人捕撈，喪失了對水體的補償作用；(3)缺乏養護管理。

為此需要建立長效養護和管理機制。建議做好以下幾方面工作。

(1)加強環保宣傳，樹立全民環保意識。

(2)嚴格控制工業廢水的偷排、混排現象；落實生活廢水截流，嚴格控制管道的滲漏和泄漏。

(3)重塑自然生態健康系統。在河長的統一領導下，對河段所在的村委會實行聯保管理，把所屬河段分包到戶，做到人人動手，同管同責同享，鼓勵村民在所屬河段沿岸種植茭白、紅菱等水生經濟植物，收益歸村民所有。

(4)政府應出臺相關規定，對外來人員加強環保教育，加強對出租屋的環境扎口管理，落實誰出租誰負責。