水處理技術在重污染河道治理中的運用分析

丁玲玲

（江蘇科瑞晟環保科技有限公司，江蘇 昆山 215314）

1 重污染河道治理中應用水處理技術的意義

我國地大物博，其中河流的數量就超過了50000條以上，為城鎮鄉村的建設提供了便利的自然條件。但是隨著城鎮鄉村建設的不斷推進，大部分河流也受到了不同程度的污染，大量生活污水和工業污水排放到各地的河流中，嚴重影響了河流水質，降低了河道中水體的自凈能力，使部分河道污染十分嚴重，水源無法供居民正常使用，且散發出難聞氣味，污染了周邊生態環境。在這種情況下，合理應用物理、化學或生物水處理技術，可有效去除重污染河道水體中存在的微量元素、懸浮物、重金屬、有機物等引起水質污染的物質，科學調配河道水體中微生物的組成要素，營造良好的生態環境，防止河道中水體出現富營養化的情況，顯著優化了河道水體的自凈能力，創建良好的水循環生態調節系統，改善居民的生活環境[1]。

2 重污染河道治理中水處理技術的運用分析

2.1 生物膜水處理技術的運用

2.1.1 礫間接觸氧化水處理技術

該技術的研發是基于河床生物膜凈化河水的原理，通過在重污染河道的水體中填充礫石材料，人為增加河床生物膜與水之間的接觸面積。重污染河道中的污水在礫石之間流動時，水中的污染物會與礫石上的生物膜相互接觸，生物膜會將污染物作為其自身的營養物質進行吸收并發生氧化分解反應，最終實現改善水質的目的。例如在河床面積為1 m2，高度為1 m的河道中，為凈化河道水體，在其中填充直徑為5 cm的礫石材料，此時河床中生物膜的面積顯著增加，河道水體的凈化能力也大幅增強，如圖1所示。此種水處理技術在凈化河道水體過程中所用的接觸材料都為天然材料，水體凈化治理過程的費用較少且凈化效果比較突出，因此經常被用于河道污水治理[2]。

圖1 未填充礫石河流與填充礫石河流水體凈化能力的比較

2.1.2 伏流凈化水處理技術

該技術主要是借助伏流水的稀釋作用以及河道中河床向地下的滲透作用來實現河道中污水的凈化處理。此種技術屬于微生物膜緩速過濾技術的一種，應用該技術進行污水處理時，可將河床看作一個整體龐大的過濾池，而附著在河床上的生物膜則作為過濾池中的生物過濾膜，重度污染的河水流經過濾膜后，會向地下滲透擴散，成為清潔度達標的地下水。該技術所用的伏流水是指滲透到地下的清潔水，在污水治理時使用水泵裝置將伏流水提升到地面對河道中的水體進行稀釋，可優化河道水體的自凈效果。

2.1.3 排水渠接觸氧化水處理技術

排水渠接觸氧化水處理技術主要是在排水渠的內部或者外部安裝水體凈化處理裝置，凈化裝置中可填充各種形狀的礫石材料或者塑料等接觸材料，接觸材料的結構空隙多且表面積大，其表面能夠附著大量的微生物，因而形成了能夠實施水體凈化處理的生物膜。污水流經水體凈化裝置后，生物膜會吸附污染物，并進行沉淀分解，使污水得到充分凈化處理后再流入河道中，可從源頭上實現了河道污染的控制。凈化后的水流入污染嚴重的河道中，還能對河道中的污水進行有效稀釋，進一步改善河道水質。此種水處理技術的凈化效果顯著且便于控制管理，且水體治理無需太多投資費用，因而經常被應用于河道水體的直接凈化處理中。

2.1.4 薄層流凈化水處理技術

該技術賦予河道中水體自凈能力的主要是附著在河床上的生物膜，當河床生物膜面積擴大的時候，生物膜表面的水體流量會隨之減小，此時會提升生物膜的水體凈化能力。薄層流凈化水處理技術是指令水流深度降低、形成數厘米深的薄層并且流經河床上的生物膜，從而使生物膜的水質凈化功能大大增強。

2.1.5 生物活性炭填充柱凈化水處理技術

此種水處理技術是指將生物性活性炭材料作為過濾填料，形成具有超強吸附力的水體凈化生物膜，同時為水體中的微生物提供非常大的比表面積，使其能夠大量附著生長，從而有效分解污水中的有機物，顯著改善水質。生物性活性炭表層能夠附著大量多種類型的微生物，這些微生物能夠快速繁殖且活性較強，因而使生物膜的凈化功能更強，增強了對有機物的吸附性，水體凈化效果非常好，應用范圍也比較廣。

2.2 曝氣充氧水處理技術的運用

河道中的水體如果只是依靠天然復氧的作用，那么其水體自凈效果就不會達到理想狀態，而曝氣充氧水處理技術能夠有效彌補自然復氧中的這種不足。其技術原理是指在河道水體中人為注入氧氣或者空氣，令其可以與水體進行充分融合，以提升水體復氧的速率，進而提升水體中好氧微生物自身的活性，使河道污水中的污染物得到有效凈化[3]。在對河道污水進行曝氣充氧處理時，一般會使用固定式充氧站，在河道污水中建立鼓風機房或者液氧站，通過連接的管道將氧氣引入到河道污水中；也可以使用曝氣充氧船在重污染河道中規律地移動，從而為河道中的污水持續提供氧氣，以達到水體凈化的目的。上海市環科院就曾經在某河道中應用曝氣充氧水處理技術，并設置了三個曝氣點，開展水處理實驗。實驗結果表明，通過人工曝氣處理，河道水體中存在的有機物去除率達到10.7%～22.3%，水體中的沉積物中也出現了更多數量的好氧菌，使水質發生了有益變化。

3 膜法水處理技術的運用

3.1 超濾水處理技術

超濾水處理技術是指應用改性PVC、PES、PVDF等材料制作成中空結構形式的纖維膜，并借助纖維膜膜絲內外的壓力差，對污水實施提純與分離等深層凈化處理，經過該技術處理后的污水，其水體色度和水質都能夠符合水體凈化標準。超濾水處理技術主要適用于分離河道水體中的大分子污染物，處理期間不需要借助外力即可處理大量污水，且所耗能源較少，但是該技術對于設備的精密程度要求較高，設備維護成本也比較高，因而需慎重選擇。

3.2 納濾水處理技術

此種水處理技術能夠應用納濾膜溶解污水中的滲透物，通過電解質溶液中的離子與納濾膜之間產生的靜電作用有效去除污染物。應用該技術能夠有效去除河道污水中的具有揮發性的致癌物、有機物以及鉛汞等重金屬污染物等物質，但是不能有效脫除氯化鈉，因而應用在河道污水治理中具有一定的局限性，需結合其他水處理技術進行綜合利用。

3.3 電滲析水處理技術

該技術能夠借助直流電場中存在的荷電離子膜具有的反離子遷移性質，有效分離污水中存在的帶電離子，然后借助電位差實現陰離子和陽離子的交換，最終使污水成為符合標準的淡水。此種技術主要適合清除河道污水中的木質素，通過應用外加電場，能夠使木質素快速通過單陽膜，使污水濁度降低，從而有效凈化污水。

3.4 微濾水處理技術

該技術主要是借助外膜的壓力差，有效截留污水中存在的淤泥、砂石、隱孢子蟲等污染物和細菌，其在污水治理過程中應用了微孔陶瓷無機非金屬材料，能夠有效吸附污水中存在的膠狀污染物、污泥等多種污染物，也能夠截留污水中帶有的病菌。該技術穩定性良好，在進行污水治理時，不會受到酸堿環境的干擾，因而水體凈化處理效果非常明顯[4]。

4 微生物強化凈化水處理技術的運用

河道水體中存在的污染物質主要是依靠水體中的微生物進行降解消除，當河道中水體污染嚴重且微生物不能起到有效降解作用的時候，就要進行人為干預，為水體自凈創造更適宜的環境。例如應用曝氣充氧等技術，可在微生物強化凈化水處理技術的基礎上，在水體中投入生物酶制劑以及微生物菌劑等，人為增強河道污水中微生物對于水體污染物的降解能力。例如我國成都市進行府南河污水治理的時候就應用了這一技術，實驗期間應用了美國CBS微生物菌種進行治理，取得了良好成效。國內相關研究組織也曾經將光合細菌進行包埋固定之后對府南河水樣進行處理，結果表明，水體中CODCr的去除率高達90%以上。此種水處理技術主要被應用在外部污染源較少、相對較為封閉的河道污水治理中。該技術比較突出的應用優勢是能夠快速、大幅度提升河道污水中微生物的整體降解濃度，使水體中的微生物對于污染物的降解水平在短時間內達到理想狀態。應用該技術能夠為水體中的微生物提供生態、溫和、安全的污染物降解環境，與其他水處理技術相比，該技術的水體治理成本比較低，操作簡單便捷，且降解過程相對比較穩定，去污效果比較好。應用該技術治理的河道水體中每年會繁殖大量的微生物，整體水質明顯得到提升。應用該技術進行河道污水治理時應注意幾個問題，第一，該技術中所用的微生物不能有有害致病菌，且對于水體中其他物種不會產生威脅。第二，該技術所用的微生物需要具備較強的環境適應性。該技術在河道污水治理中具有突出優勢，但是也具有一定的技術短板，其在進行高效微生物培育的時候需要較長的實驗周期，經過長期觀察與分析才能明確微生物的凈化效果，且在應用過程中其凈化效果還會受到低溫環境的影響，因而應用于河道污水治理時存在一定的局限性。

5 水生植物凈化修復水處理技術的運用

水生植物能夠有效吸收河底底泥中存在的營養成分，并抑制河道水體中藍藻等物質的生長，有效促進了水體中污染物的沉降，是一種生態環保的生物水處理技術。在進行河道污水治理時，可根據各類水生植物自身的凈化水平和其微生物具備的實際特征，建立一個人工合成的復合型水體凈化生態系統，該系統系統中可以應用沉水植物、漂浮植物、根際微生物以及浮葉等水生生物治理水體污染，而且治理不同地域、不同污染程度的河道水體時所選擇的水生植物也有所不同，所以要根據實際情況和污水治理的需求進行靈活調整，以確保污水凈化治理的效果[5]。

水生植物的存在是確保水體生態環境良好的關鍵因素，其種類多種多樣，根據其水體凈化作用可分為浮葉類水生植物、沉水類水生植物、挺水類水生植物等，適用于不同情況的河道污水治理。其中水體凈化效果最為突出的類型是大型浮游類水生植物，由于此種水生植物的光照及營養充足，因此具有比較突出的耐污屬性，此種水生植物也是河道污水凈化處理的首選。挺水類水生植物能夠降低風浪，加速浮物的沉降，并能夠吸收河道中底泥的營養鹽，將河道下層底泥中的營養物質轉化到表面，因其自身性質與浮游類水生植物不同，因此不適合直接進行污水清潔處理。浮游水生植物容易種植且易于收割，并且具有一定的觀賞性，將其種植在被污染的河道中，能夠同時起到凈水和觀賞的作用，一般適用于河道淺水層的污染物治理。水生植物的根系能夠為微生物提供生長與繁殖的空間，顯著促進微生物的新陳代謝。大量繁殖的微生物可將水體中的有機物分解成小分子，便于水生植物的吸收利用。水生植物能夠有效吸收并儲存大量營養素，提升水體中微生物的多樣性，優化水體系統的抗干擾性能和抗污能力，穩定河道水體生態系統，從而有效凈化水質。

6 底泥生物修復水處理技術的運用

底泥污染是河道污染中的常見問題，也是水體環境治理的重點，如果江河湖等水環境發生了變化，水體底泥中存在的重金屬、氮、磷以及有機物等都會重新釋放在水體中，影響覆水的水質，對水體造成二次污染。另外，底棲生物會將水體中的沉積物作為其棲息場所和主要的食物來源，這樣一來，沉積物中的污染物會對水體中的底棲生物以及其他水生生物造成間接或直接毒害，并且通過食物鏈進一步影響人類健康，進而污染生態環境，對水生生態系造成長久的負面影響，如果沉積物沒有進行有效的凈化處理，即使對外部污染源進行控制，沉積物中的污染物也會繼續釋放，對水體造成再次污染[6]。為此，想要實現河道污水的徹底凈化，恢復原有水體的生態環境，必須要應用底泥污染治理水處理技術將底泥中的污染物去除，實現水體的凈化目標。在實施底泥凈化處理時，曾經使用底泥疏浚的方式，這種方式會嚴重影響河道的生態環境，且治理成本過高。因此，當前進行沉積物凈化處理時，多采用原位生物凈化修復處理技術，這種技術主要是將水體中原生微生物進行定向擴展，使這些原生微生物能夠大量繁殖，然后利用生物氧化組合技術，通過靶向給藥的處理方式，在河道中沉積物的表面直接注入藥物，這樣可顯著降低沉積物中所含的有機物，提升沉積物對于上覆水泥生物的降解水平。例如在廣州市朝陽涌污水治理中就應用了這一技術，對朝陽涌底泥中的生物實施修復處理之后，朝陽涌中底泥的平均TOC明顯降低，降低了68%左右，底泥生物整體降解能力則提升了2.3倍左右，因而水質得到了顯著優化。通過河道水體中底泥生物的有效修復，可最大程度地優化河道水體的自清潔系統。

7 結語

水處理技術是環境保護中應用的必要技術措施，對于重污染河道的凈化處理具有關鍵作用，通過多種不同類型的水處理技術的綜合治理，可顯著提升河道的水質，消除重污染河道中的各種有害污染物，營造更加綠色的生態環境。為此，相關環保部門還應持續研發并升級水處理技術，提升河道水體凈化治理水平，并嚴格控制河道中的污水排放問題，從源頭上實施河道防污染控制。