污染河道流域綜合治理與生態(tài)修復(fù)探究

方 輝，章璐敏，張 瑞

（1.浙江環(huán)境監(jiān)測工程有限公司，浙江 杭州 310012；2.浙江華圭環(huán)境檢測有限公司，浙江 杭州 310000；3.浙江環(huán)信環(huán)境自動檢測有限公司，浙江 杭州 310012）

污染河道流域治理既關(guān)乎著生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，也是人們用水安全的重要保障。如果污染河道流域無法得到有效治理，就會使自然生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重污染和破壞，從而也就會加重水資源匱乏的現(xiàn)象，甚至?xí)ι锱c人類的生命安全構(gòu)成一定威脅。為了切實改善這一狀況，水資源保護部門積極踐行國家“綠色生態(tài)”理念，不斷創(chuàng)新和優(yōu)化污染河道流域的綜合治理方案，并應(yīng)用了成熟與先進的生態(tài)修復(fù)技術(shù)，使污染河道流域的自然生態(tài)環(huán)境得到了有效改善。

1 污染河道流域?qū)嵗?/h2>

以國內(nèi)某條被污染的河道為例，據(jù)現(xiàn)場檢測證實，該河道流域的污染源主要來自于生活污水、工業(yè)廢水以及農(nóng)村畜禽養(yǎng)殖污水，具體內(nèi)容詳見表1。

表1 某條被污染河道的主要污染源

通過對該河流的污染源進行分析，確定了產(chǎn)生污染的主要原因：第一，入河污染負荷遠超出河道環(huán)境的承載力。該河流全長52.78 km，徑流量為6 700萬立方米，其中70%的徑流量都來自于夏季降雨，而其他三季的降水量只占30%的比例。因此，該條河流的水量豐枯期不均，季節(jié)變化差異大，尤其是在少雨的冬季，一旦工業(yè)廢水、生活污水的排放量超標(biāo)，該河流的環(huán)境承載力將大幅削弱。比如在2018年，該河流區(qū)域內(nèi)的污水排放量約為4 652萬噸，污徑比達到0.7，當(dāng)枯水期到來時，比例幾乎達到1:1，在這種情況下，該河流環(huán)境已無法承載排放的大量污染物，因此，河道流域受到了嚴(yán)重污染。

第二，污水處理設(shè)施功能弱化。以前建立的城市污水處理系統(tǒng)沒有實現(xiàn)雨污分流，但隨著工業(yè)生產(chǎn)活動的日漸頻繁，當(dāng)初興建的污水處理工程已無法承載當(dāng)下的污水排放量，而且，其中的一些污水處理設(shè)施已嚴(yán)重老化，其污水分離功能已逐步喪失，從而導(dǎo)致河道流域受污染的概率大幅增加。

第三，城市生活污水排放量激增。近年來，隨著城市化進程的加快，城市人口數(shù)量不斷攀升，導(dǎo)致人們在日常生活中排放的污水量不斷增加，這使該河流的污染程度持續(xù)加重。經(jīng)現(xiàn)場測定，該河流的污染成分主要包括COD、高錳酸鹽等有機物質(zhì)；NH3-N、T-P等營養(yǎng)物質(zhì)，其中，NH3-N污染物的占比高達60%以上，由此可以看出，生活污水已成為該河流的主要污染源。

第四，生態(tài)系統(tǒng)功能喪失。目前，受到各種污染源的影響，該河流的主城區(qū)段河灘已經(jīng)硬化，原有的生態(tài)系統(tǒng)已遭到嚴(yán)重破壞，主要原因是由于城市化發(fā)展進程快、河灘植被破壞嚴(yán)重、山體開挖裸露、雨水持續(xù)沖刷等，所以，該河流的生態(tài)用水逐年遞減，河流的環(huán)境承載力也大幅下降[1]。

2 污染河道流域綜合治理措施

2.1 結(jié)合實際情況，科學(xué)有序治理

在對污染河道流域進行治理時，應(yīng)遵循以下原則，第一，保持河流原有的基本使用功能，對生態(tài)用水進行合理調(diào)配，不得破壞河道的原有排水功能。第二，保護河道流域的動植物，使水生物的多樣性得到切實體現(xiàn)。第三，提升河道的自凈能力與自我修復(fù)能力，即在治理過程中，應(yīng)保證河水與地下水能相互交換，這是為了應(yīng)對枯水期到來時可能發(fā)生的河水枯竭問題。第四，治理方案需結(jié)合當(dāng)?shù)氐淖匀痪坝^、人文景觀，確保在不破壞這些景觀的前提下開展治理活動。由此可以看出，治理污染河道流域的關(guān)鍵在于，既不能違背自然環(huán)境的發(fā)展規(guī)律，也不能破壞河道流域原有的生態(tài)系統(tǒng)。只有在遵循這些基本原則的基礎(chǔ)上，才能制訂出一套科學(xué)、系統(tǒng)、高效的治理方案，才能起到事半功倍的治理成效。

2.2 加大制度執(zhí)行力，增強治理行動力

目前，適行的關(guān)于污染河道流域治理方面的法律法規(guī)主要包括：《中華人民共和國水污染防治法》、《中華人民共和國環(huán)境保護法》、《中華人民共和國水法》、《中華人民共和國河道管理條例》等。因此，在進行污染河道治理時，首先要執(zhí)行國家及行業(yè)頒布的相關(guān)法律法規(guī)及政策，然后再對各地方行政法規(guī)予以落實；其次，為了增強河道的治理效果，各級管理人員應(yīng)進一步加大對制度執(zhí)行情況的監(jiān)督以及檢查力度，如果在檢查中發(fā)現(xiàn)有違規(guī)操作的行為，應(yīng)及時予以制止和糾正。同時，在治理工作開始之前，相關(guān)部門也要合理調(diào)配好治理工作所需的各類資源，比如財力資源、人力資源、物力資源等，以此保障治理工作的順利高效展開[2]。

2.3 拓寬宣傳渠道，動員社會力量

污染河道流域治理與生態(tài)修復(fù)是一項利民惠民工程，一方面，通過對污染流域的治理與河流生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)，能夠給當(dāng)?shù)氐娜藗兲峁┣鍧嵉乃矗瑫r，也能最大限度地降低各種自然災(zāi)害發(fā)生的概率。另一方面，河道流域在經(jīng)過治理和修復(fù)后，對城市樹立良好的對外形象也起到了積極的促進作用。因此，水資源保護部門應(yīng)進一步拓寬宣傳渠道，并利用互聯(lián)網(wǎng)平臺，或短視頻、微信等各種新媒體平臺向人們宣傳保護河流、保護自然生態(tài)環(huán)境的重要性，以此構(gòu)建一個“全民參與”的水生態(tài)防護體系。

2.4 拓寬融資渠道，做好資金保障

在污染河道流域綜合治理與生態(tài)修復(fù)工程中，需要投入大量的資金，如果在治理過程中資金鏈斷裂，其工程進度將會受到嚴(yán)重影響。但在實際的治理與修復(fù)工作中，由于各個地方的經(jīng)濟發(fā)展水平存在一定差異，所以，在治理污染河道時常常會出現(xiàn)資金不足的情況，針對這種情況，水資源保護部門應(yīng)廣泛發(fā)動社會公眾的力量，可通過社會募捐或當(dāng)?shù)卮笮妄堫^企業(yè)的支持，來吸納更多的建設(shè)與治理的資金，從而有效推進污染河道流域治理與生態(tài)修復(fù)的工作進程。

3 污染河道流域生態(tài)修復(fù)技術(shù)

在對污染河道流域進行生態(tài)修復(fù)時，首先需要滿足河道流域原有生態(tài)景觀的要求，即在設(shè)置護岸、修復(fù)河床時不得破壞原河道的形態(tài)。如在修建湖心島時，盡量采用多層臺階的復(fù)式斷面結(jié)構(gòu)，這樣可以和原河道的整體風(fēng)格保持一致。目前，在對污染河道流域進行生態(tài)修復(fù)時，較常用的技術(shù)主要包括生態(tài)-生物技術(shù)以及化學(xué)修復(fù)技術(shù)。其中生態(tài)-生物技術(shù)包括：河道曝氣復(fù)氧技術(shù)、生物膜強化修復(fù)技術(shù)、水生植物凈化修復(fù)技術(shù)以及人工濕地修復(fù)技術(shù)等。而化學(xué)修復(fù)技術(shù)主要包括：投加殺菌滅藻劑技術(shù)以及投加沉磷劑技術(shù)等。

3.1 生態(tài)-生物修復(fù)技術(shù)

3.1.1 河道曝氣復(fù)氧技術(shù)

該技術(shù)能有效消除河水黑臭，進而改善水質(zhì)，并且可以在較短的時間內(nèi)恢復(fù)生態(tài)平衡。通過調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)，引發(fā)水體黑臭的原因主要是由于厭氧菌的影響和作用。目前，最常見的河道曝氣復(fù)氧系統(tǒng)包括純氧增氧系統(tǒng)、鼓風(fēng)機-微孔布氣管曝氣系統(tǒng)、水下射流曝氣系統(tǒng)以及太陽能解層式曝氣系統(tǒng)等。①純氧增氧系統(tǒng)主要是由氧源與微孔布氣管構(gòu)成，所以，在系統(tǒng)運行過程中不會產(chǎn)生噪音，且系統(tǒng)運行穩(wěn)定，充氧效果顯著，但該技術(shù)所需要的液態(tài)氧必須由專門的制氧設(shè)備供給，因此，設(shè)備成本相對較高。②鼓風(fēng)機-微孔布氣管曝氣系統(tǒng)主要是利用氧轉(zhuǎn)移效率較高的微孔布氣管來完成充氧任務(wù)。所以，該系統(tǒng)充氧效率高，對于水深在5 m以上的區(qū)域，充氧效率能達到25%以上，但在系統(tǒng)運行前期，需事先設(shè)置風(fēng)機房，這無形當(dāng)中增加了使用成本。③水下射流曝氣設(shè)備主要是利用潛水泵將水吸入增壓，然后被泵體高速推出，并在出水管道內(nèi)用水射器將空氣吸入，最后通過水力混合切割使氣-水混合液進入到水體當(dāng)中，進而完成整個充氧過程。④太陽能解層式曝氣設(shè)備主要是根據(jù)解層原理，將水體表層富含超飽和溶解氧的水體轉(zhuǎn)移到水體底部，使水體自然分層，從而使每一層的水體都能夠快速完成復(fù)氧。

3.1.2 生物膜強化修復(fù)技術(shù)

該技術(shù)主要利用卵石等天然材料以及纖維等人工合成材料形成一道防護膜，這道防護膜就稱之為生物膜。由于生物膜具有足夠大的表面積，因此，能夠吸附河體里大量的微生物，進而達到降解污染物的目的。其反應(yīng)原理是基質(zhì)先向生物膜表面擴散，然后在生物膜內(nèi)部擴散，最后，經(jīng)過酶的化學(xué)反應(yīng)將代謝生成物排出生物膜。在實際應(yīng)用中，為了驗證該技術(shù)的修復(fù)效果，技術(shù)人員專門利用生物膜強化修復(fù)技術(shù)進行了試驗驗證。試驗人員先從被污染的河水中取樣，通過對取樣樣品的分析，來確定進水水質(zhì)的各項指標(biāo)，具體內(nèi)容詳見表2。

表2 試驗進水水質(zhì)

該試驗主要分為兩個階段，第一階段屬于掛膜試驗，第二階段屬于投加特效菌種試驗。在第一階段的試驗中，1號反應(yīng)器沒有填料，作為空白對照組，2號到4號反應(yīng)器鋪設(shè)填料，最后將這三組的平均值作為掛膜試驗值。第二階段是當(dāng)掛膜試驗結(jié)束以后，在3號和4號反應(yīng)器中投放特效菌種，以驗證河水污染物的去除效果。通過試驗得出以下結(jié)論：經(jīng)過生物膜處理的水質(zhì)，CODcr的平均去除率可達到30.36%；BOD5的去除率可達到50%以上，NH4+-N的去除率可達到45%以上。由此可以看出，利用生物膜強化修復(fù)技術(shù)能有效改善被污染河流的水質(zhì)以及河道流域的自然生態(tài)環(huán)境[3]。

3.1.3 水生植物凈化修復(fù)技術(shù)

該技術(shù)主要利用浮萍、蘆葦、燈心草、黑藻、金魚藻等水生植物對河道流域的污水進行凈化處理。在實際應(yīng)用中，由于這種技術(shù)簡單易行，投入成本低，水體修復(fù)效果好，所以在污染河道流域生態(tài)修復(fù)中被普遍推廣和應(yīng)用。在運用該技術(shù)時，首先應(yīng)根據(jù)河道的污染程度以及水體的深度來合理選擇水生植物的類型。比如水深介于0～0.5 m之間，可選擇香蒲、蘆葦、燈心草、水蔥等挺水植物；而水深介于0.5～1.0 m之間，可選擇睡蓮、萍蓬草等浮水植物；當(dāng)水深介于0.5～2.0 m之間，可選擇馬來眼子菜、伊樂藻、黑藻、金魚藻等沉水類植物。在實際修復(fù)過程中，由于水生植物生長速度快，當(dāng)植物的高度遠超過河堤的高度時，不僅會影響美觀，也會影響生態(tài)環(huán)境的修復(fù)效果，因此，在運用這種修復(fù)技術(shù)時，可選擇砌筑種植槽的方式來限制和減緩植物的生長速度。比如在對水體邊緣進行修復(fù)時，可選擇水蔥、蘆葦?shù)冗m應(yīng)性強的植物，一旦這類植物長成后就會產(chǎn)生連片效應(yīng)，就能起到一個裝飾水面的作用，同時，也會使河道的美觀度突顯出來。

3.2 化學(xué)修復(fù)技術(shù)

（1）化學(xué)修復(fù)技術(shù)主要通過化學(xué)反應(yīng)來完成對污染水體的凈化，較常見的修復(fù)技術(shù)是投加殺菌滅藻劑以及投加深磷劑等。在實際修復(fù)過程中，由于河道的水體當(dāng)中存在大量的藻類植物，且這些植物生長茂密，不但給水體的外觀形象造成了不良影響，還遮住了陽光，這會使水下植物的光合作用難以進行，因此，水下植物無法釋放出供水生動植物生存的氧氣，久而久之水質(zhì)就會逐漸惡化，嚴(yán)重時就會出現(xiàn)水質(zhì)黑臭的現(xiàn)象。為了有效解決這一問題，技術(shù)人員可利用投放殺菌滅藻劑的方法，對水體當(dāng)中的藻類植物進行滅殺處理。但如果長期采用這種投放藥劑的方法，藻類植物的抗藥性就會顯著提升，這不僅需要增加藥量來達到滅殺藻類植物的目的，還會給水體造成二次污染，其結(jié)果反而會影響水質(zhì)，破壞水體的生態(tài)環(huán)境，所以，在處理污染河道流域時，應(yīng)謹(jǐn)慎使用該技術(shù)。

（2）投放沉磷劑的修復(fù)方法是利用三氯化鐵、硝酸鈣、明礬等化學(xué)藥劑對水中的污染物質(zhì)進行處理。當(dāng)這些藥劑與水體中的磷發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后，污染物將直接轉(zhuǎn)變?yōu)樾跄隣畹某恋砦铮捎谶@些沉淀物的自重量超過水的浮力，所以會自然沉入到水體底部。而這些沉淀物在缺氧的環(huán)境下，其內(nèi)部的有機物質(zhì)會被厭氧菌有效分解，然后沉淀物中的磷會重新溶解且融入到水體當(dāng)中。因此，在實際應(yīng)用過程中，為了增強化學(xué)反應(yīng)效果，一般在投放這些藥劑時可在其中添加一些石灰，以增強磷酸鈣的穩(wěn)定性，并且也可以使水體底部的pH值回歸到7.0～7.5的正常區(qū)間。另外，還可以在水體中添加大量的硫酸鋁藥劑，當(dāng)藥劑進入水體后，水體底部淤泥的表面會附著一層3～6 cm富含氫氧化鋁的污泥層，而污泥中的磷會被鈍化，進而達到凈化水體的作用。該方法與投放殺菌滅藻劑的效果類似，這些化學(xué)藥劑都可有效去除水體中的重金屬物質(zhì)，但如果投放量過大，也會給水體極易造成二次污染。因此，在修復(fù)污染河道流域的生態(tài)環(huán)境時，要盡量采用生物-生態(tài)修復(fù)技術(shù)，這樣才能有效促進水生態(tài)環(huán)境的持續(xù)改進。

4 結(jié)語

污染河道流域的綜合治理與生態(tài)修復(fù)是利國利民的大事，因此，水資源保護部門要不斷積累和總結(jié)成功的經(jīng)驗，從而不斷提高污染水體的生態(tài)修復(fù)技術(shù)水平，并始終秉持“綠色生態(tài)”理念，為打造和諧、健康的人居環(huán)境作出貢獻。