河流污染治理与生态恢复技术研究进展
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摘要：
我国河流污染问题严重，已深深影响到人身健康和经济发展，治污迫在眉睫。本文将综述国内外河流污染治理与生态修复技术的最新研究进展，并对各种技术的特点及其对不同类型河流的适用性进行了分析，从众多污染治理技术原理中，归纳总结了物理、化学及生物/生态三大类技术，并分别阐述了各自的特点和优劣性。
关键词：河流污染；治理技术分类；物理技术；化学类技术；生物/生态技术
Abstract: This paper sum up the latest progress of the domestic and international river pollution control and ecological restoration technology, and analyzes a variety of technical characteristics and the applicability of different types rivers, to summarized physical, chemical and biological / ecological three main types of technologies and described their own characteristics and advantages and disadvantages from a number of pollution control technology principles.Key words: river pollution; control technology; physics and technology; chemical class technology; biological / ecological
中图分类号：X52文献标识码：A 文章编号:A
前言
河流为城镇提供了饮用水源和农业灌溉用水，对城镇的社会形态和经济发展起着重要的作用。然而，随着工业化和城市化的迅猛发展，作为城镇赖以生存的河流，却成为城镇的排污管道，遭到日益严重的污染，危及人类的健康和生态环境。而随着经济快速发展、城市扩张和人民生活水平的提高，水资源的需求量也越来越大，对河流的水质要求也越来越高，因此河流污染治理和生态恢复问题摆在各级政府和专业技术人员面前。
河流污染治理与生态修复技术种类繁多，但从技术原理上看，可分为物理、化学和生物/生态技术三大类。
1物理技术
物理方法往往治标不治本 ,污染物只是得到了转移而并没有消除.
1.1调水
调水是通过水利设施(如闸门、泵站)的调控引入上游或附近的清洁水源来改善下游污染河道水质[1]，其实质是由于清洁水的大幅增加使污染物得到稀释从而改善水质，但并未减少河道的污染物通量(总量)。对于上游或附近具有充足清洁水源、水利设施较完善的河网地区，该技术不失为一种投资少、成本低、见效快的治理方法。
1.2曝气复氧
人工曝气复氧技术是根据受污染河流缺氧的特点 ,人工向水体中充入空气或氧气 ,加速水体复氧过程 ,以提高水体溶解氧水平 ,恢复和增强水体中好氧微生物活性 ,使水体中污染物得以净化 ,从而改善河流的水质。人工曝气通过物理吸附、生物吸收和生物降解等作用以及各类微生物和水生生物之间功能上的协同作用去除污染物 ,并形成食物链去除有机物。
应用形式主要有固定式充氧站和移动式充氧平台两种[2]。主要应用于过渡性措施使用和对付突发性河道污染使用。该技术由于设备简单、易于操作而被许多国家优先选用净化中小型河流。实例有英国泰晤士河，德国 Emscher 河，韩国釜山港湾，美国圣克鲁斯港，北京清河，上海上澳塘，上海苏州河等。
另外 ,有研究表明采用人工复氧技术并投加生物制剂及底质改良剂 ,放养水生动植物等集成技术治理河道 ,效果比单纯复氧更好。[3]
1.3底泥疏浚
底泥疏浚是解决河流内源污染的重要措施，其主要是通过底泥的疏挖去除底泥中所含的污染物，清除污染水体的内源，减少底泥污染物向水体的释放，主要适用于富营养化河流的治理。应用形式有放水作业和带水作业两种。[4]
底泥疏浚因能将污染底泥永久性去除，因而被较多用于湖泊和小型河流。然而，底泥疏浚技术并不一定能从根本上使水环境得到改善。此外，疏浚河道的缺点：一是工程量大，耗资巨大；二是疏浚河道工程的环境后效存在很大的不确定性。
2化学类技术
2.1化学絮凝处理技术(CEPT)
化学絮凝处理技术(CEPT)是一种通过投加化学药剂(一般为混凝剂)去除水体污染物，改善水质的处理技术，较适用于污染严重、较为封闭的地表水体。且由于其除磷效果良好，特别是低泥磷的释放[5]，有一定效果，也适用于富营养化河流。一般通过直接将药剂投加到水体中或者是将河水用泵提升至建于岸边的永久(或临时)构筑物中，再投加药剂进行河水的化学一级强化处理。
2.2化学除藻
化学除藻是控制藻类生长的快速有效的方法 ,在治理湖泊富营养化中已经有应用，也可以作为严重富营养化河流的应急除藻措施。但常用化学除藻剂会对鱼类、水草等生物产生危害甚至导致死亡,甚至具有致癌作用；化学除藻虽可使水质暂时得到改善，但不能从根本上解决湖泊富营养化问题[6]，且会造成二次污染，一般不采用。
3生物/生态技术
3.1生物强化技术
生物强化技术，是直接向污染水体中接种外源的污染降解菌，利用其唤醒或激活水体中原本存在的、但被抑制而不能发挥其功效的微生物，并通过它们的迅速增殖，强有力地钳制有害微生物的生长和活动，从而消除水体有机污染及富营养化，消除水体的黑臭以及硝化底泥。目前国内外常用的有集中式生物系统、高效复合微生物菌群及固定化微生物等技术[7]。
在营养化污染水体中，原位修复投菌技术逐渐受到关注[8,9]。日本、韩国、澳大利亚等国采用定期向水中投放光合细菌，由于光合细菌能利用光能和氧将微污染水或废水中的无机和有机碳源及其它营养物质转化为菌体，从而能起到净化水质的作用。
3.2生物促生技术
生物促生技术是通过向污染河流投放解毒剂、降解污染物的多种酶、有机酸、微量元素、常量元素、维生素等，以减轻环境中的毒性，对自然界中污染物降解土著微生物起到促生作用，为之创造一个能顺利完成其自然降解功能的环境，强化污染环境的自净能力，加速对有机污染物的分解。
3.3生物浮岛技术
生物浮岛技术[10]是利用生态工学原理，在受污染河道，用木头、泡沫等轻质材料搭建浮岛，以浮岛作为载体，在水面上种植植物，构成微生物、昆虫、鱼类、鸟类、植物等自然生物栖息地，形成生物链来帮助水体恢复，降解水体的 COD、氮、磷的含量，主要适用于富营养化及有机污染的河流。除此之外，还具有为生物提供生息空间，改善景观以及消波护岸的功能。生物浮岛依据浮岛植物是否和水接触分为干式浮岛和湿式浮岛两种。生态浮岛可就地处理河流，工程量小，投资省；处理效果好，自然景观和谐；实现资源持续利用；使用寿命长，维护简单；避免重复污染，重复治理，实现一次投资长期受益。
3.4生物膜技术
生物膜法[11]是根据天然河床上附着的生物膜的净化及过滤作用，人工填充填料或载体，供细菌絮凝生长，形成生物膜。利用滤料和载体比表面积大，附着微生物种类多、数量大的特点，从而使河流的自净能力成倍增长。它非常适合于城市中小河流的直接净化。生物膜法具有较高的处理效率，对受有机物及氨氮轻度污染水体有明显的效果。有机负荷较高，接触停留时间短，减少占地面积，节省投资。
3.5稳定塘技术
稳定塘技术是利用天然水体的自净能力，将被污染的河水在一种类似于池塘的处理设备内经长时间缓慢流动和停留，通过生物的代谢活动降解有机污染物的修复技术，适用于富营养化河流。用于河水处理的稳定塘可以利用河边的洼地构建，对于中小河流，还可以直接在河道上筑坝拦水，这时的稳定塘称为河道滞留塘。一条河流可以构建一级或多级滞留塘。
3.6人工湿地技术
人工湿地系统利用土壤填料，植物及粘附在它们上的微生物的物理、化学和生物作用，通过过滤、吸附、沉淀、絮凝、离子交换、植物吸收和微生物分解等多种途径实现对污水的高效净化[12]。从20世纪80年代起，人工湿地在河流污染治理的作用逐渐受到重视，得到越来越多的应用。
人工湿地的分类：按植物的存在形态分为挺水植物，沉水植物和浮水植物[11, 20]；按系统布水方式的不同分为表面流人工湿地（surface flow wetlands，SFW）、水平潜流人工湿地(Horizonial Subsurface Flow Constructed Wetland，简称HSF)和垂直潜流人工湿地(Vertieal Subsurface Flow Constructed Wetland，简称VSF)。[13]
3.7土地处理技术
土地处理技术是指利用土壤－微生物－植物系统的陆地生态系统的自我调控机制和对污染物的综合净化功能来净化被污染的河水，使河水水质得到不同程度的改善，同时通过营养物质和水分的生物地球化学循环，促进绿色植物生长并使其增产实现污染河水的资源化和无害化。根据水力负荷、污水路径、布水方式、土壤－植物系统结构以及再生水收集方法，土地处理系统可分为慢速和快速渗滤、地表漫流、地下渗滤等主要类型。
3.8多自然河流构建技术
多自然河流构建是要保持、重现及创造河流原有的、多姿多彩的自然风情，使河流充满自然气息。包括生态河床的构建以及生态护岸的建设。
3.8.1生态河床的构建
构建手段主要有：恢复蛇形河槽；利用植石和浮石带法设置深沟和浅滩；在河床比降较大的地方，设置人工落差；设置粗柴捆床等。
3.8.2生态护岸的构建
生态护岸是结合治水工程与生态环境保护而兴起的一种新型护岸技术，在水陆生态系统之间跨起了一道桥梁，对两者的物流、能流、生物流发挥着廊道、过滤器和天然屏障的功能。在治理水土污染、控制水土流失、加固堤岸、增加动植物种类、提高生态系统生产力、调节微气候和美化环境方面都有着巨大作用。生态护岸的特点是进一步加固堤防，滞洪补枯；修复水域生态系统；为城市景观添光增色。
发展趋势
截污是从根本上解决河湖污染的关键，只有污染源从源头上得到控制，才能真正使河湖水质状况得到改善，故此有关部门应加大管理力度，在科学管理的基础上提高河湖污染治理的技术水平。
在治理技术上，生物处理技术因其净化费用低，环境影响小，污染物降解效果好，在污水处理中倍受青睐。高效、无二次污染的生物处理技术及产品的开发研究，尤其是对具有特殊分解能力的菌种的培养筛选也将成为河流湖泊防治技术的发展趋势。向水体中投加具有特殊分解能力的菌种，将水体中有毒有害的物质分解为无毒无害的物质，加速毒性物质的分解转化，不仅可提高对河流湖泊的净化效率，还可实现对河流湖泊的生态修复。
另外，随着河流湖泊水体富营养化问题的日趋严重，以脱氮除磷为主要目标的植物修复技术将成为河流湖泊污染治理的热点，尤其在城市内河污染水体的治理中将发挥重要作用。在城市内河水体中种植水生植物，一方面可以通过植物发达的根系有效地吸收，达到减轻和遏制水体富营养化的趋势，另一方面，通过水生植物的种植和培养，还可以起到美化改善城市景观的作用。[14]
我国的河流污染治理和生态修复起步晚，在制定适合我国河流污染特点的技术路线时，可以参考外国的治理经验，同时考虑治理技术的有效性、长效性、经济性和生态相容性。根据不同河流污染和生态破坏的特点，选择合适的治理技术并加以组合使用，使各种技术之间合理组合，充分发挥各自的优越性。
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[7] 徐海娟，冯本秀河流污染治理与生态恢复技术研究进展 广东化工 2008
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[14] 董晓丹，周琪，周晓东我国河流湖泊污染的防治技术及发展趋势 地质 与资源 2004
作者简介：
程建伟（1957.10─）男、河北省赤城县，1982年毕业于西安建筑科技大学给水排水专业，现供职于西安市水业运营有限公司，邮编710082，学士学位