河湖景观水体污染治理及蓝藻消除技术

于书萍杨光辉夏珺刘蕾

（1河南黄河勘测设计研究院北京分院 北京 100073 2天津江河弘元环境技术研究有限公司 天津 300204）

河湖景观水体污染治理及蓝藻消除技术

于书萍1杨光辉2夏珺2刘蕾2

（1河南黄河勘测设计研究院北京分院 北京 100073 2天津江河弘元环境技术研究有限公司 天津 300204）

本文针对天津市景观水体污染现状展开讨论，了解造成河湖景观水体污染的主要原因。整合现有技术资料分析比较不同治理方法优劣，提出相对经济、高效、绿色的可行方案。另外，对水体污染现象中较严重的蓝藻问题进一步研究，深入了解掌握国内外先进的蓝藻消除技术，通过整合以求优化。

景观水体；污染；蓝藻消除

我国是一个干旱、缺水严重的国家，主要体现在人均占有量低和地区分布不均匀的问题上。其中，北方城市淡水资源尤其匮乏，景观水体补给不足并且水质普遍较差，造成了“既干又脏”的现状，而这些问题在城市的中心区域体现得更为严重且明显。以天津市为例，人们总说“九河下梢天津卫”，虽然水体众多，但是水系连通较差，大多水系呈封闭、滞缓流状态，水循环受阻；另外，由于人类活动的污染排放，雨水、污水流入水体，使得水质较差，自净能力低，严重影响天津市的水生态景观环境。我国北方城市景观水体大多都面临着上述问题：严重的水流不畅和污染排放进一步导致水质恶化、水生态环境脆弱，种种问题成为制约其可持续发展的重要因素。

1 天津市景观水体污染特征

天津市位于海河水系的入海口。海河水系是华北地区最大的水系，汇集了北运河、永定河、大清河、南运河、子牙河五大支流，纵贯市区，经塘沽汇入渤海；其中，子牙新河、永定新河、潮白新河、独流减河、蓟运河也经天津市境内入海。天津市河湖众多，其中包括引滦输水河道和海河在内的一级河道有19条，总长度约1095km；二级河道79条，河流总长2459.5km，在天津市境内形成了水系相通的平原河网。

虽然天津市河湖众多，但是由于缺乏淡水资源，需要依靠外调水源来解决城市生产和生活用水，因此，生态用水难以保障，加上污染物入侵、水系连通差等问题，景观水体的水质普遍较差。城市景观水体的多水源补水特性，进一步加大了水质保持与提升的难度，工程技术措施的不足也影响了水体循环与水质稳定，降雨形成的地表径流也间接影响景观水体水质。

另外，由于城市排水设施无法满足清污分流的需求，只能将大量的工业废水、市政污水以及汛期雨污水排入海河来缓解分流压力。因此，海河沉积物中，有机物污染严重，逢季节更替、水体热交换频繁时，底泥中释放的污染物会给海河造成污染。

2 河湖景观水体污染主要治理方法

早在20世纪初，一些发达国家开始着手研究城市景观水体的防治工作。近年来，世界各国加快了景观水体污染控制的研究并对一些城市河道进行了治理。目前，我国景观水体的污染治理依旧停留在截污、清淤、河道渠化、换水的初级阶段，虽然短期效果不错，但是没有解决导致污染的根本问题，使得水质难以保持。大量实践和研究证明城市景观水体的污染是可以治理的，但耗时长、耗资大。

目前国内外城市景观水体治理主要采用物理法、化学法、生物及自然生态修复法等三大类。物理法和化学法通常投资大，较易引发二次污染，因此常作为紧急情况下的应急措施。生物及生态修复法投资较小且效果优良，已经成为城市景观水体长期治理及水质保持的重要手段[1]。

2.1 物理化学法

2.1.1 引水换水

引水换水技术是目前许多园林景观水体常用的一种净化技术。该方法通过周期性的引水换水，可以稀释水中的污染物，以此来降低污染物的浓度，防止藻类疯长。该方法仅适用于较小的水域面积，对于较大面积的水域，耗水量大，成本高。西湖引水工程定期将钱塘江水引入西湖，日平均取水达到30×104m3，缓解了西湖水体的进一步恶化[2]。

2.1.2 底泥疏浚

底泥疏浚可以彻底解决内源污染，疏浚能够有效控制沉积物中重金属、营养盐和其他污染物。但工程量较大，时效短，易出现二次污染。为了减少底泥疏浚过程中污染物的释放和对原有底栖生物群落的影响，可采用环保疏浚技术，冬季是底泥疏浚环境风险最小的季节[3]。

2.1.3 曝气充氧法

曝气的主要方式是自然跌水和人工曝气。该方法可以使水体保持较高的氧含量，从而促进微生物对有机污染物的氧化分解。曝气充氧可以防止水体发臭，延缓水体富营养化，但不能从根本上解决水体富营养化问题[1]。为了改善Hamewood运河的水质，1989年在河口处安装曝气设备，结果表明河道溶解氧和生物量均有提高[4]。

2.1.4 混凝沉淀法

混凝法是指向水中投加混凝剂，使得水中的悬浮物和胶体杂质沉淀除去。常用的混凝剂有石灰、铝盐和铁盐等，混凝沉淀法投资少、操作管理方便，可用于含大量悬浮物、藻类的水体的治理。但药剂消耗量大，污泥产生量大，需考虑剩余污泥的处理等问题。

2.1.5 气浮法

气浮法是一种通过固液分离技术能够有效去除水体中细小悬浮颗粒、藻类等污染物的水体净化技术，它便于操作，效果明显，能耗低，并可大幅增加水体溶解氧的含量。1998年Chen等人[5]利用分散气浮工艺进行除藻,除藻率达到90%。郑光宏等人[6]用混凝气浮技术治理富营养状态的校园景观水体，试验条件下，总氮和总磷的去除率约为74.9%、33.8%。

2.2 生物及自然生态修复法

生物法是通过建立微型水生生物系统，利用特定生物对有机物的吸收、转化或降解，来达到治理水体污染的目的。生物法具有投资低，运行操作简单，没有二次污染等优点，但是治理周期较长，目前仍处于试验阶段。

2.2.1 微生物

国内外研究者通常是向污染水体中投入人工培育的光合细菌、硝化细菌等微生物，降低水体中氮、磷营养元素以及有机污染物

的含量。通常，单独使用光合细菌或硝化细菌达不到理想效果，曹式芳等[7]利用光合细菌、硝化细菌与复合细菌，通过投菌法来治理水体污染物，试验表明，有机物与叶绿素的去除率分别为60%、90%，含氮化合物的去除率≥50%，DO值由l.0mg/L增加到7mg/L左右。

2.2.2 水生植物

水生植物修复方法是一种利用植物吸收、富集、转化、降解来治理水体中污染物的简单、节能的方法。水生植物主要通过物理作用、微生物作用及吸收作用三方面来达到净化水质的目的。水生植物修复方法可以提高水体的生物多样性，增强其抗干扰能力，使水生生态系统更加稳定。由文辉等[8]在富营养化水体中轮种水芹和水莱菜，平均每年每平方米水域总氮、总磷去除量分别为204.80g和24.62g，同时每平方米水域可收获50kg蔬菜，这既具有环境效益又具有经济效益。

2.2.3 人工湿地

人工湿地主要是利用土壤、人工介质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用，对污水、污泥进行处理的一种技术。通过吸附、过滤、沉淀、微生物分解、植物吸收等作用机理来实现水体中营养物质和有机污染物的去除。CoveneyMF等利用人工湿地治理弗洛里达州大型浅水湖——Apopka湖，研究表明，人工湿地对湖中氮、磷、悬浮物等有明显的效果。经过29个月的运行，总氮的去除率为89%～99%，总磷为30%～67%，总悬浮物为30%～52%[9]。

3 蓝藻的产生机制及其消除技术

蓝藻形成爆发的主要原因是水体富营养化。富营养化是指由于水体中营养盐含量的升高，造成藻类和水生植物生产力显著升高、水质下降等一系列问题，从而使水的用途受到影响的现象。富营养化使得水体中氮、磷含量严重超标，再遇上合适的生长条件，蓝藻就会过度生长，形成“水华”。

改革开放以来，随着居民生活水平的提高，大量含氮磷的生活污水排入到海河及其他水系中，每年夏季，藻类就会大面积爆发，造成了严重的影响的巨大的经济损失。蓝藻水华已经成为全球性环境问题，世界各国均对蓝藻消除技术开展了大量的研究，开发了众多产品和技术。蓝藻水华治理的根源在于控制水体富营养化，这是蓝藻治理长效有效的措施。目前蓝藻的治理方法主要分为物理、化学、生物和综合治理四大类。物理法效果好，但是工程量大、周期长、投资较高；化学法速度快、效果明显，但是容易形成二次污染；生物法效果好，无二次污染，具有广阔的应用前景，但技术本身并不成熟。

3.1 强化耦合生物膜反应器（EHBR）简介

强化耦合生物膜反应器（EHBR）是一种主要由透氧膜组件和微生物膜两部分组成的新型污水处理技术，它将气体分离膜技术与生物膜法水处理技术结合起来。其作用：（1）生物膜（在河道水体中培养驯化，不引进任何外来菌种）对水体中的污染物进行分解去除，净化水体；（2）透氧膜可为水体供氧，提高水中溶解氧的浓度，阻止绿藻的产生，使水体变得清澈透明。该技术克服了传统水处理技术在河道流域水体治理上的工程瓶颈，综合投资成本低，运行费用低（微动力，可采用太阳能等），可持续，管理简单，无人值守。

3.2 强化耦合生物膜反应器（EHBR）特点

EHBR可以根据河道水体工况特点，以水草式、浮岛式、帘式等多种装置形式直接安装于河道中，是一种生态治理法。为了改善天津市高新区河道，2014年在河道上安装了水草式与太阳能浮岛式结合EHBR技术设备，经过一个月的处理，水体中CODcr、NH3-N、TP等污染物指标下降，溶解氧含量升高，水质大幅提升。无锡惠山区河道于2014年在河道中安装EHBR技术设备，结果表明水质由Ⅴ类水提升为Ⅲ类水，改善了周边环境。

EHBR技术对河道水体标本兼治、低成本、安全可靠而可持续，能够强化形成水体本身的除污自净化能力，形成完善的水生态系统，无需再定期抽水换水，可实现河道水体治理和维护的一劳永逸。

4 结论及建议

如所周知，景观水体污染已成为制约城市发展、影响人民生活的顽疾。天津市政府对此非常重视，已进行了多年的持续治理，2014年又启动了美丽天津一号工程。清淤，截污，换水，一直是景观水体治理的主要措施。通过实施，河道综合状况有了很大改善。但由于没有建立起水体的自净化能力，缺乏有效的水体维护手段，治理后，只能在短时间内保持清洁，数周后，河道水质重新变差，甚至变黑发臭。生物膜反应器作为一种景观水体净化的新技术，克服了物理化学法投资大、易造成二次污染等的不足。当然，没有哪一种方法是万能的，要彻底解决景观水体污染问题，恢复景观水体的自然生态体系，需要一个长期而艰苦的治理和恢复过程。

[1]王秀朵.北方缺水城市景观水体污染控制[J].给水排水,2011,07∶1-3+46.

[2]邹平,江霜英,高廷耀.城市景观水的处理方法[J].中国给水排水, 2003,02∶24-25.

[3]俞建军.引水对西湖水质改善作用的回顾 [J].水资源保护, 1998,02∶50-55.

[4]钟继承,范成新.底泥疏浚效果及环境效应研究进展[J].湖泊科学,2007,01∶1-10.

[5]Chen YM, Liu J C, Ju Y H. Flotation removal of algae from water[J].Colloids and Surfaces B∶ Biointerfaces, 1998, 12(1)∶ 49- 55.

[6]郑广宏,夏邦天,乔俊莲,宗兵年,韦联平.混凝气浮工艺处理富营养化景观水的试验研究[J].中国给水排水,2008,11∶72-75.

[7]曹式芳,庞金钊,杨宗政,林俊岳,薛二军.生物技术治理富营养化景观水体的研究[J].天津轻工业学院学报,2002,04∶1-3+7.

[8]由文辉,刘淑媛,钱晓燕.水生经济植物净化受污染水体研究[J].华东师范大学学报(自然科学版),2000,01∶99-102.

[9] CoveneyMF, Stites D L, Lowe E F, etal. Nutrient removal from eutrophiclake water bywetland filtration[J].Eeol Eng, 2002, 19∶ 141- 159.

于书萍，女，汉族，大学本科，工程师，主要从事水资源研究与设计工作。