大中城市河流水污染治理及修復(fù)技術(shù)

———大中城市河流水污染治理及修復(fù)技術(shù)據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，在2022年我國(guó)十大水系干流的469個(gè)國(guó)控?cái)嗝嬷?，劣V類水質(zhì)的斷面占13．7%。城市河流嚴(yán)峻污染帶來的水環(huán)境惡化問題不僅影響著城市的正常進(jìn)展，對(duì)城市居民的健康和城市生態(tài)平安也構(gòu)成了嚴(yán)峻威逼。

城市的社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)依靠于城市河流所供應(yīng)的各種功能，例如受納功能、生態(tài)功能、景觀與美化功能等，因此，健康的城市水環(huán)境是城市可持續(xù)進(jìn)展的重要保障。但隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速進(jìn)展，以及人民生活水平的不斷提高，工農(nóng)業(yè)廢水和生活污水的排放量逐年增加，使得城市河流受到了嚴(yán)峻的污染。

據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，在2022年我國(guó)十大水系干流的469個(gè)國(guó)控?cái)嗝嬷校覸類水質(zhì)的斷面占13．7%。城市河流嚴(yán)峻污染帶來的水環(huán)境惡化問題不僅影響著城市的正常進(jìn)展，對(duì)城市居民的健康和城市生態(tài)平安也構(gòu)成了嚴(yán)峻威逼。解決城市河流水質(zhì)污染問題，恢復(fù)河流的生態(tài)功能和社會(huì)功能，已成為確保城市可持續(xù)進(jìn)展的關(guān)鍵。

為此，本文逐步分析了城市河流污染的緣由，綜述了城市河流水污染治理及修復(fù)技術(shù)的討論進(jìn)展，以期為我國(guó)城市河流治理及修復(fù)供應(yīng)借鑒。

1、城市河流污染產(chǎn)生的緣由

城市河流污染主要來源于生活污水、工業(yè)廢水、農(nóng)業(yè)廢水及雨水4個(gè)方面。

（1）隨著城市人口的增加，城市生活污水排放量逐年增加，如安徽省2022年生活污水排放量為11．373億t，2022年為17．238億t，增加了51．57%，生活污水COD排放量占總排放量的30．08%。而污水處理率并沒有同步增加，導(dǎo)致大量生活污水排入城市河流，嚴(yán)峻影響了城市河流的水質(zhì)，破壞了城市的生態(tài)環(huán)境，威逼了居民的健康。

（2）工業(yè)廢水是城市河流最主要的污染源，工業(yè)水污染一方面來自于造紙、冶金、化學(xué)工業(yè)以及采礦等行業(yè)的排水，另一方面來自于以其它形式排放最終進(jìn)入水體的污染，如大氣污染導(dǎo)致的酸雨。這些廢水中除含有大量有機(jī)污染物外，往往還含有大量有毒有害重金屬及污染物，假如不經(jīng)處理直接排放到自然水體中，將會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成不行估量的危害。雖然大型企業(yè)、工業(yè)園區(qū)對(duì)廢水實(shí)行了有效的治理，國(guó)家也對(duì)污染嚴(yán)峻的工業(yè)企業(yè)實(shí)行了關(guān)停、搬遷等措施，但由于一些中小型企業(yè)和鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的廢水處理設(shè)施不完善，超標(biāo)排放現(xiàn)象仍時(shí)有發(fā)生，導(dǎo)致河流受污染嚴(yán)峻。

（3）隨著畜禽養(yǎng)殖業(yè)的規(guī)?；M(jìn)展，畜禽糞便排放量急劇增加，已成為城市河流的主要污染來源之一，目前我國(guó)畜禽糞便還田率僅為30%~50%，未經(jīng)平安處理的畜禽糞便直接排放會(huì)造成氮、磷污染，導(dǎo)致水體富養(yǎng)分化；另一方面，農(nóng)藥化肥的使用也會(huì)造成城市河流的污染，我國(guó)單位耕地面積農(nóng)藥化肥的投放量為發(fā)達(dá)國(guó)家的10倍左右，大量的農(nóng)藥化肥經(jīng)沖刷后進(jìn)入城市河流，嚴(yán)峻污染了城市河流的水質(zhì)。

（4）雨水污染主要是指初期雨水污染，初期雨水淋洗大氣后，再經(jīng)沖刷道路、建筑物以及廢棄物等，常含有NOx、重金屬、有機(jī)物以及病原體等污染物，徑流至水體，會(huì)加重城市河流的污染。

2、城市河流污染的治理及修復(fù)技術(shù)

治理污染河流是一項(xiàng)簡(jiǎn)單的系統(tǒng)工程，目前國(guó)內(nèi)外在使用的或已經(jīng)過試驗(yàn)驗(yàn)證的污染河流治理技術(shù)主要有以下幾種：

2.1物理法治理河流技術(shù)

（1）截污分流

截污是治理城市河流污染的重要方法之一，其原理是通過建設(shè)雨、污水管網(wǎng)，將原本直接排入城市河流的污水收集至城市污水處理廠或者人工濕地，經(jīng)處理達(dá)標(biāo)后再排放，從而削減了排入河流的污染物總量。截污分流法可以從根本上解決城市河流水污染的問題，但實(shí)施難度較大，涉及到水利、市政、道路等多個(gè)部門，因此一般需要通過行政手段幫助。

（2）引水沖污

引水沖污實(shí)際上是通過清潔江河水置換河道的污染河水，將原污染河道中的污染物稀釋或帶入下游，從而降低河道的污染負(fù)荷，提高河水的自凈力量。我國(guó)在2000~2022年通過“引江濟(jì)太”工程改善了太湖水質(zhì)。高程程等構(gòu)建了一維河網(wǎng)水動(dòng)力水質(zhì)模型，結(jié)果表明通過東大盈泵站增加排水動(dòng)力能有效解決上海市青松水利片的污染問題。但引水沖污只能稀釋或轉(zhuǎn)移污染物，不能從根本上降低污染物總量，在當(dāng)?shù)厮床蛔銜r(shí)，需要外購(gòu)清凈水，成本較高。

（3）底泥疏浚

底泥是河流污染的內(nèi)源因素之一，底泥中的有機(jī)物在細(xì)菌作用下發(fā)生分解，會(huì)降低水中的溶解氧濃度，同時(shí)產(chǎn)生硫化氫、磷化氫等惡臭氣體，使河水變黑變臭。底泥疏浚是通過底泥的疏挖削減底泥中污染物向水體的釋放。目前最先進(jìn)的環(huán)保式底泥疏浚設(shè)備是絞吸式挖泥船，該設(shè)備是直接由管道在泥泵的作用下吸起表層沉積物并遠(yuǎn)距離輸送到陸地上的堆場(chǎng)，疏浚船上安裝自動(dòng)掌握和監(jiān)視系統(tǒng)，大大提高了疏浚精度。

底泥疏浚能永久去除底泥中的污染物，有效削減內(nèi)源污染，對(duì)改善河流水質(zhì)有較好的作用，但該法工程量大，而且淤泥清除力度過大，會(huì)將大量的底棲生物、水生植物同時(shí)帶出水體，破壞原有的生物鏈系統(tǒng)。而且疏浚過程中會(huì)產(chǎn)生大量的淤泥，如處理不善，會(huì)造成嚴(yán)峻的二次污染。

（4）曝氣復(fù)氧

曝氣復(fù)氧技術(shù)主要用于應(yīng)對(duì)河道的突發(fā)污染，即在適當(dāng)?shù)奈恢冕槍?duì)河水進(jìn)行人工復(fù)氧，提高水體的溶解氧水平，恢復(fù)水體中好氧生物的活力，使水體自凈力量增加，從而改善河流的水質(zhì)狀況。

曝氣復(fù)氧法操作簡(jiǎn)潔，有利于污泥絮凝和水質(zhì)混合，但該過程無法遷出、轉(zhuǎn)移、輸出污染物的分解產(chǎn)物，可能導(dǎo)致河水中有機(jī)污染物濃度的反彈。

2.2化學(xué)法治理河流技術(shù)

（1）化學(xué)除藻。化學(xué)除藻是通過投加化學(xué)藥品破壞水體中的膠原體，從而達(dá)到除藻的目的，依據(jù)添加劑的不同可分為除藻劑除藻、混凝沉淀劑除藻、化學(xué)氧化劑除藻。常用的除藻劑有銅鹽、高錳酸鉀、納米TiO2等；常用的混凝沉淀劑有聚合三氯化鋁、聚合三氯化鐵等，最近幾年自然?絮凝劑也得到廣泛討論；用于除藻的化學(xué)氧化劑有O3、H2O2、氯氣、二氧化氯等。

化學(xué)除藻的工藝簡(jiǎn)潔，除藻速度快，可操作性強(qiáng)，但添加劑的使用量對(duì)除藻效果影響較大，如掌握不當(dāng)，會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)峻的二次污染。

（2）重金屬的化學(xué)固定。河流底泥中的重金屬在肯定條件下會(huì)以離子態(tài)或某種結(jié)合態(tài)進(jìn)入水體，但通過加入堿性物質(zhì)，調(diào)高河水的pH值，重金屬會(huì)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。常用的堿性物質(zhì)有石灰、硅酸鈣爐渣等。該法見效快，操作簡(jiǎn)潔，可有效抑制重金屬以溶解態(tài)進(jìn)入水體，但使用量不應(yīng)太多，否則會(huì)對(duì)水生生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生不良的影響。

2.3生物法治理、修復(fù)河流技術(shù)

（1）生物接觸氧化。

生物接觸氧化工藝主要依據(jù)自然?河床、人工填充濾料等載體上附著的生物膜，在人工幫助曝氣或者直接利用水中溶解氧的條件下，通過吸附、降解及過濾作用去除河水中的污染物。生物接觸氧化法具有有機(jī)負(fù)荷高、載體比表面積大、處理效率高等特點(diǎn)。王曼等用礫石和火山巖填料作微生物載體，對(duì)模擬河道污水進(jìn)行生物接觸氧化處理，結(jié)果表明該法對(duì)有機(jī)物和總氮有較好的去除效果。

（2）生態(tài)修復(fù)。

河流生態(tài)修復(fù)是指利用生態(tài)系統(tǒng)原理，實(shí)行各種方法修復(fù)受損的水體生態(tài)系統(tǒng)，恢復(fù)河流中生態(tài)群體及結(jié)構(gòu)，使河流生態(tài)系統(tǒng)具有合理的組織結(jié)構(gòu)和良好的運(yùn)轉(zhuǎn)功能，在長(zhǎng)期或突發(fā)的擾動(dòng)下能保持穩(wěn)定。一般通過岸線工程和水體系統(tǒng)中生物多樣性的修復(fù)來實(shí)現(xiàn)。

河流岸線的設(shè)計(jì)應(yīng)在確保河道平安的前提下，實(shí)行生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)和人工幫助相結(jié)合的措施，使城市河流在保持河岸生態(tài)系統(tǒng)合理的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和良好的生態(tài)功能的同時(shí)，也能滿意景觀要求。吳健等討論了百慕大、杞柳、女貞的不同配置模式，構(gòu)建了上海市青浦區(qū)東風(fēng)港濱岸緩沖帶試驗(yàn)基地，討論結(jié)果表明，百慕大、杞柳、女貞的合理配置能夠有效提高濱岸緩沖帶抗面源污染力量和土壤的抗侵蝕力量。

河流的生態(tài)修復(fù)包括生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)和重建，主要利用培育的動(dòng)植物對(duì)河流水體中的污染物進(jìn)行轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)化和降解，從而使水體得到凈化，目前使用最為廣泛的河流生態(tài)修復(fù)技術(shù)是人工濕地技術(shù)，該技術(shù)可以提高河水的自凈力量，同時(shí)對(duì)污水中的污染物，尤其是COD、總氮和總磷有著良好的處理效果。

3、結(jié)論

城市河流治理及修復(fù)是個(gè)簡(jiǎn)單的工程，涉及到水利、環(huán)境、生態(tài)等多個(gè)學(xué)科，修復(fù)過程受到河流流量、污染物成分及含量、環(huán)境條件等多因素影響，且治理、修復(fù)工藝均有肯定的使用范圍。在實(shí)際工程中需統(tǒng)籌考慮、合理配置以實(shí)現(xiàn)城市河流的治理及修復(fù)。對(duì)于污染嚴(yán)峻的城市河流，需結(jié)合物理法、化學(xué)法對(duì)其水質(zhì)進(jìn)行改善，然后以生物法進(jìn)行水質(zhì)凈化，恢復(fù)其中的生態(tài)系統(tǒng)，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)該河流的治理及修復(fù)。

據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，在2022年我國(guó)十大水系干流的469個(gè)國(guó)控?cái)嗝嬷?，劣V類水質(zhì)的斷面占13．7%。城市河流嚴(yán)峻污染帶來的水環(huán)境惡化問題不僅影響著城市的正常進(jìn)展，對(duì)城市居民的健康和城市生態(tài)平安也構(gòu)成了嚴(yán)峻威逼。

城市的社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)依靠于城市河流所供應(yīng)的各種功能，例如受納功能、生態(tài)功能、景觀與美化功能等，因此，健康的城市水環(huán)境是城市可持續(xù)進(jìn)展的重要保障。但隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速進(jìn)展，以及人民生活水平的不斷提高，工農(nóng)業(yè)廢水和生活污水的排放量逐年增加，使得城市河流受到了嚴(yán)峻的污染。

據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，在2022年我國(guó)十大水系干流的469個(gè)國(guó)控?cái)嗝嬷校覸類水質(zhì)的斷面占13．7%。城市河流嚴(yán)峻污染帶來的水環(huán)境惡化問題不僅影響著城市的正常進(jìn)展，對(duì)城市居民的健康和城市生態(tài)平安也構(gòu)成了嚴(yán)峻威逼。解決城市河流水質(zhì)污染問題，恢復(fù)河流的生態(tài)功能和社會(huì)功能，已成為確保城市可持續(xù)進(jìn)展的關(guān)鍵。

為此，本文逐步分析了城市河流污染的緣由，綜述了城市河流水污染治理及修復(fù)技術(shù)的討論進(jìn)展，以期為我國(guó)城市河流治理及修復(fù)供應(yīng)借鑒。

1、城市河流污染產(chǎn)生的緣由

城市河流污染主要來源于生活污水、工業(yè)廢水、農(nóng)業(yè)廢水及雨水4個(gè)方面。

（1）隨著城市人口的增加，城市生活污水排放量逐年增加，如安徽省2022年生活污水排放量為11．373億t，2022年為17．238億t，增加了51．57%，生活污水COD排放量占總排放量的30．08%。而污水處理率并沒有同步增加，導(dǎo)致大量生活污水排入城市河流，嚴(yán)峻影響了城市河流的水質(zhì)，破壞了城市的生態(tài)環(huán)境，威逼了居民的健康。

（2）工業(yè)廢水是城市河流最主要的污染源，工業(yè)水污染一方面來自于造紙、冶金、化學(xué)工業(yè)以及采礦等行業(yè)的排水，另一方面來自于以其它形式排放最終進(jìn)入水體的污染，如大氣污染導(dǎo)致的酸雨。這些廢水中除含有大量有機(jī)污染物外，往往還含有大量有毒有害重金屬及污染物，假如不經(jīng)處理直接排放到自然水體中，將會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成不行估量的危害。雖然大型企業(yè)、工業(yè)園區(qū)對(duì)廢水實(shí)行了有效的治理，國(guó)家也對(duì)污染嚴(yán)峻的工業(yè)企業(yè)實(shí)行了關(guān)停、搬遷等措施，但由于一些中小型企業(yè)和鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的廢水處理設(shè)施不完善，超標(biāo)排放現(xiàn)象仍時(shí)有發(fā)生，導(dǎo)致河流受污染嚴(yán)峻。

（3）隨著畜禽養(yǎng)殖業(yè)的規(guī)?；M(jìn)展，畜禽糞便排放量急劇增加，已成為城市河流的主要污染來源之一，目前我國(guó)畜禽糞便還田率僅為30%~50%，未經(jīng)平安處理的畜禽糞便直接排放會(huì)造成氮、磷污染，導(dǎo)致水體富養(yǎng)分化；另一方面，農(nóng)藥化肥的使用也會(huì)造成城市河流的污染，我國(guó)單位耕地面積農(nóng)藥化肥的投放量為發(fā)達(dá)國(guó)家的10倍左右，大量的農(nóng)藥化肥經(jīng)沖刷后進(jìn)入城市河流，嚴(yán)峻污染了城市河流的水質(zhì)。

（4）雨水污染主要是指初期雨水污染，初期雨水淋洗大氣后，再經(jīng)沖刷道路、建筑物以及廢棄物等，常含有NOx、重金屬、有機(jī)物以及病原體等污染物，徑流至水體，會(huì)加重城市河流的污染。

2、城市河流污染的治理及修復(fù)技術(shù)

治理污染河流是一項(xiàng)簡(jiǎn)單的系統(tǒng)工程，目前國(guó)內(nèi)外在使用的或已經(jīng)過試驗(yàn)驗(yàn)證的污染河流治理技術(shù)主要有以下幾種：

2.1物理法治理河流技術(shù)

（1）截污分流

截污是治理城市河流污染的重要方法之一，其原理是通過建設(shè)雨、污水管網(wǎng)，將原本直接排入城市河流的污水收集至城市污水處理廠或者人工濕地，經(jīng)處理達(dá)標(biāo)后再排放，從而削減了排入河流的污染物總量。截污分流法可以從根本上解決城市河流水污染的問題，但實(shí)施難度較大，涉及到水利、市政、道路等多個(gè)部門，因此一般需要通過行政手段幫助。

（2）引水沖污

引水沖污實(shí)際上是通過清潔江河水置換河道的污染河水，將原污染河道中的污染物稀釋或帶入下游，從而降低河道的污染負(fù)荷，提高河水的自凈力量。我國(guó)在2000~2022年通過“引江濟(jì)太”工程改善了太湖水質(zhì)。高程程等構(gòu)建了一維河網(wǎng)水動(dòng)力水質(zhì)模型，結(jié)果表明通過東大盈泵站增加排水動(dòng)力能有效解決上海市青松水利片的污染問題。但引水沖污只能稀釋或轉(zhuǎn)移污染物，不能從根本上降低污染物總量，在當(dāng)?shù)厮床蛔銜r(shí)，需要外購(gòu)清凈水，成本較高。

（3）底泥疏浚

底泥是河流污染的內(nèi)源因素之一，底泥中的有機(jī)物在細(xì)菌作用下發(fā)生分解，會(huì)降低水中的溶解氧濃度，同時(shí)產(chǎn)生硫化氫、磷化氫等惡臭氣體，使河水變黑變臭。底泥疏浚是通過底泥的疏挖削減底泥中污染物向水體的釋放。目前最先進(jìn)的環(huán)保式底泥疏浚設(shè)備是絞吸式挖泥船，該設(shè)備是直接由管道在泥泵的作用下吸起表層沉積物并遠(yuǎn)距離輸送到陸地上的堆場(chǎng)，疏浚船上安裝自動(dòng)掌握和監(jiān)視系統(tǒng)，大大提高了疏浚精度。

底泥疏浚能永久去除底泥中的污染物，有效削減內(nèi)源污染，對(duì)改善河流水質(zhì)有較好的作用，但該法工程量大，而且淤泥清除力度過大，會(huì)將大量的底棲生物、水生植物同時(shí)帶出水體，破壞原有的生物鏈系統(tǒng)。而且疏浚過程中會(huì)產(chǎn)生大量的淤泥，如處理不善，會(huì)造成嚴(yán)峻的二次污染。

（4）曝氣復(fù)氧

曝氣復(fù)氧技術(shù)主要用于應(yīng)對(duì)河道的突發(fā)污染，即在適當(dāng)?shù)奈恢冕槍?duì)河水進(jìn)行人工復(fù)氧，提高水體的溶解氧水平，恢復(fù)水體中好氧生物的活力，使水體自凈力量增加，從而改善河流的水質(zhì)狀況。

曝氣復(fù)氧法操作簡(jiǎn)潔，有利于污泥絮凝和水質(zhì)混合，但該過程無法遷出、轉(zhuǎn)移、輸出污染物的分解產(chǎn)物，可能導(dǎo)致河水中有機(jī)污染物濃度的反彈。

2.2化學(xué)法治理河流技術(shù)

（1）化學(xué)除藻?；瘜W(xué)除藻是通過投加化學(xué)藥品破壞水體中的膠原體，從而達(dá)到除藻的目的，依據(jù)添加劑的不同可分為除藻劑除藻、混凝沉淀劑除藻、化學(xué)氧化劑除藻。常用的除藻劑有銅鹽、高錳酸鉀、納米TiO2等；常用的混凝沉淀劑有聚合三氯化鋁、聚合三氯化鐵等，最近幾年自然?絮凝劑也得到廣泛討論；用于除藻的化學(xué)氧化劑有O3、H2O2、氯氣、二氧化氯等。

化學(xué)除藻的工藝簡(jiǎn)潔，除藻速度快，可操作性強(qiáng)，但添加劑的使用量對(duì)除藻效果影響較大，如掌握不當(dāng)，會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)峻的二次污染。

（2）重金屬的化學(xué)固定。河流底泥中的重金屬在肯定條件下會(huì)以離子態(tài)或某種結(jié)合態(tài)進(jìn)入水體，但通過加入堿性物質(zhì)，調(diào)高河水的pH值，重金屬會(huì)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。常用的堿性物質(zhì)有石灰、硅酸鈣爐渣等。該法見效快，操作簡(jiǎn)潔，可有效抑制重金屬以溶解態(tài)進(jìn)入水體，但使用量不應(yīng)太多，否則會(huì)對(duì)水生生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生不良的影響。

2.3生物法治理、修復(fù)河流技術(shù)

（1）生物接觸氧化。

生物接觸氧化工藝主要依據(jù)自然?河床、人工填充濾料等載體上附著的生物膜，在人工幫助曝氣或者直接利用水中溶解氧的條件下，通過吸附、降解及過濾作用去除河水中的污染物。生物接觸氧化法具有有機(jī)負(fù)荷高、載體比表面積大、處理效率高等特點(diǎn)。王曼等用礫石和火山巖