农村河道污水投放修复技术及防污对策

徐华平

（上海市嘉定区水利所，201800，上海）

农村河道污水投放修复技术及防污对策

徐华平

（上海市嘉定区水利所，201800，上海）

针对农村河道污水，开展投放修复技术的应用研究。以TP、NH3-N和CODMn为主要指标，比较以EM原液、EM复壮液、竹炭和水质净化球为投放物的4种不同投放技术水质净化效果，优选投放修复方案。同时深入分析项目区水质恶化的成因，并从“防”和“治”两个方面提出了项目区河道水污染修复对策，以期指导项目区河道改造工作，也为其他相似地区农村水污染的防治提供有益参考。

河道；污水；投放修复；预防

2010年中国环境状况公报公布，全国的地表水污染十分严重，Ⅳ类以上水质断面为40.1%，其中淮河流域重度污染，黄河、辽河流域中度污染，松花江流域轻度污染。由于人类不合理地开发利用水资源，对水生态的干预程度超出其承受范围，水体生态平衡被打破，水环境不断恶化，给人类生产生活带来严重的负面影响。这些现象在教育程度低、环保意识淡薄的农村地区尤为明显。

水环境的投放修复技术是一个广义的概念，在过去的实践中，用于修复水环境的投放物包括EM菌（Effective microorganism）、絮凝剂、鱼类和水生植物等。然而，这些技术多应用于富营养化湖泊水环境治理，以及养殖废水处理等，在农村受污染河道的治理中并不多见。本研究以上海某典型受污染农村河道为实例，利用投放修复技术净化河道水质，并依据实测资料，优选修复方案。同时，深入分析项目区河道水质恶化的成因，从“防”和“治”两个方面提出了项目区河道水污染修复对策。

一、项目区河道水质现状

项目区河道位于上海市松江南站东侧约500 m位置，修复河道为沈夏村段至曹家村段。项目区周边企业包括机电公司1家、仓储公司1家、服装公司3家、电厂2座、阻燃剂公司1家、五金公司1家、精密塑料公司1家、纺织公司1家、涂料公司1家、包装材料公司1家、电子公司1家和建筑材料公司2家。同时，项目区河道承受来自沈夏村、梅家村、徐家村和曹家村生活污水排放的威胁。目前已有部分岸坡塌陷，河道中随处可见生活垃圾。河道中间部分存在不同程度的阻塞现象，影响水流通畅。周边农村生产生活污水和废弃物的倾倒，使得河道水质逐渐恶化，河水有明显异味，以夏季最为明显。河道与河岸病虫害滋生，河流生态环境遭到破坏，对项目区附近居民的生产生活造成较为严重的影响。此外，附近村民的农业生产用水有部分来自该河道，用未经处理的污水灌溉农田，不仅污染土壤环境，还易造成农产品质量安全问题。

二、投放修复试验

在项目区河道典型位置取样，送至河海大学南方地区高效灌排与农业水土环境教育部重点实验室进行水质测定。水样含 TP 0.48 mg/L、NH3-N 3.38 mg/L、CODMn21.22 mg/L。

1.试验设计

试验中的投放物为EM原液、EM复壮液、竹炭和水质净化球。EM和糖蜜购自日本某公司南京分公司，竹炭为600℃高温烧制的6年生毛竹炭粉（过60目筛），水质净化球来自日照某有机农业科技发展有限公司。EM复壮液采用EM原液、糖蜜、去离子水按1∶1∶98配制，37℃恒温发酵7天后使用。

在材料成本基本一致的前提下，不同投放物的投放量设计为：EM原液与污水水样体积比为1∶5×10-4，EM复壮液与污水水样体积比为1∶250×10-4。本试验EM和EM复壮液的浓度较高，实际操作中，利用曝气泵进行曝气处理，可减少EM使用量，降低修复成本。竹炭与污水水样质量比为1∶75。水质净化球与污水水样质量比为3∶100。

2.试验结果

（1）不同投放物对水样TP的影响

图1所示为不同投放物对水样TP的影响。由图1可看出，在不同投放物作用下，第15天时水样TP出现了不同程度的下降。其中竹炭和水质净化球处理TP的下降趋势较为平稳，而EM原液和EM复壮液处理TP呈明显波动性下降规律。这可能与EM去磷的机理有关。好氧条件下，EM种的聚磷菌吸收污水中的磷，进行氧化分解反应；一段时间后，水体处于厌氧状态，聚磷菌又将吸收的磷释放出来，循环往复。

截至目前，这两个项目的投资已超过40亿美元。Usolsky项目已经于2017年年底投产，2018年预计产量45万吨，JORC标准的储量（就地）为4.2亿吨，资源量（就地）10.75亿吨，可开采35年，一期230万吨每年，二期140万吨每年。欧洲化学的另一个VolgaKaliy项目也在不断推进。目前罐笼井深度已达1115米，1号箕斗井深度达1099米，2018年夏季脱产。2018年预计产量14万吨，JORC标准的储量（就地）为4.92亿吨，资源量（就地）13.37亿吨，可开采40年，一期和二期产能均为230万吨。

（2）不同投放物对水样NH3-N的影响

图2所示为不同投放物对水样NH3-N的影响。由图2可看出，EM原液和EM复壮液处理NH3-N浓度在第5天时出现最低值，这可能由于在添加EM后，氨化细菌将NH3-N转化为NO3-N和NO2-N；但第5天之后，NH3-N浓度不断上升，至第15天时已恢复至初始水平。竹炭处理NH3-N浓度总体呈下降趋势，值得注意的是，竹炭去除NH3-N的效果与竹炭的炭化温度和炭化时间均有关，实际应用中如果有条件，可使用炭化温度高、炭化时间长的竹炭。水质净化球对NH3-N的去除率为11.83%，效果优于EM原液和EM复壮液，但与竹炭相比略差。

（3）不同投放物对水样CODMn的影响

图3所示为不同投放物对水样CODMn的影响。由图3可看出，EM原液与EM复壮液处理水样CODMn变化规律较为一致，呈先降低后升高的趋势，且均在第7天时达到最低值。但总体而言，EM复壮液对CODMn的去除效果比EM原液差，这可能由于在复壮液培养过程中，菌群的协调性和共生性受到了影响。竹炭和净化球处理水样的CODMn浓度呈波动性下降规律，试验结束时CODMn浓度分别为9.80 mg/L和11.37 mg/L。

图1　不同投放物对水样TP的影响

图2　不同投放物对水样NH3-N的影响

图3　不同投放物对水样CODMn的影响

3.试验结论

从综合表现来看，本研究中竹炭为最优的投放修复手段，对TP、NH3-N 和CODMn的去除率分别为 58.33%、50.30%和53.81%。

三、修复对策分析

1.水质恶化成因

从项目区河道及其周边情况来看，河道水质恶化有自然因素和人为因素。

人为因素主要包括：项目区周边部分村民环保意识淡薄，向河流中倾倒垃圾及生活污水；沿河企业单一追求经济产值最大化，工业废水排入河道，加剧了水环境污染；河道整治的标准不够高，水利设施易遭到破坏，由于影响了农村道路和耕地，河道拓宽工程的开展困难重重；农业生产中大量使用农药化肥，其残留随着灌溉水侵入河道，河道长期处于富营养化状态；项目区水环境受到破坏后，没有及时对河道进行修复和治理；项目区还普遍存在河道“先排后治”的理念，关于水环境污染的预防工作并不到位。

2.修复对策

考虑到项目区周边环境的复杂性，若要根本改善项目区河道水环境，修复工作应从“防”和“治”两个方面同时展开。

（1）预防措施

①政策引导和教育宣传。推进农村水环境保护立法工作，完善农村水环境保护法律法规，建立健全管理、监督机制，促进企业合理调整产业结构，实现节污减排。对于项目区周边居民教育程度较低、环保意识较差等问题，有针对性地开展教育宣传活动，使居民充分认识到水环境污染带来的严重后果，在思想上树立起环保意识。政府可在项目区设立水环境保护奖惩制度，增强群众对水环境污染的危机感及对水污染防治的责任感。

②生产污水集中处理。政府牵头，主要企业配合，加大小型污水处理设施的投入力度，集中处理污水。由相关部门对项目区企业的排污情况进行调查，根据统计数据对排污企业统筹规划，促使其布局更为科学、合理。主要排污企业大力推行清洁生产，配合政府完成相应工作。

③生活污水净化与回用。从项目区实地考察结果来看，项目区排放的生活污水构成相对单一。可考虑通过沟塘、人工湿地等小型系统对生活污水进行简单处理，一方面节省基础设施投入，另一方面减轻河道承担生活污水的负担。此外，生活污水中含有作物需要的大量营养元素，在处理达标后可回灌农田，实现污水的再利用。

④发展节水农业。上海市是水质性缺水城市，漫灌农田在浪费水资源的同时，使化肥、农药等有害物质侵入河道和地下水，造成河流水环境和地下水环境污染。节水灌溉能有效控制水土流失量，进而从根源上控制农业污染物的排放。

⑤实时获取水质信息。目前，无线传感网络在污水监测中的应用已日趋成熟，数据采集、处理和上传等配套技术逐渐完善。项目区可引入无线自动水环境监测系统，对水环境中的主要指标进行实时监测。一旦污染物浓度超出排放标准，立即进行排查，阻断污染物的进一步扩散。

（2）整治措施

①实施护岸工程措施。针对项目区河道部分河段岸坡坍塌的情况，实施切实可行的岸坡防护工程。如植物护坡、生态袋护坡和绿化混凝土护坡等。植物护坡，即采用根系发达的原生草木维持岸坡的稳定，在河道易被冲刷段，可插入人工竹或木桩，形成垂直护岸；生态袋护坡由生态袋、连接扣和植被组成，袋内置入熟土供植物生长，作物根系起到加“筋”作用，提高系统的整体性；绿化混凝土护坡，是以碎石和水泥为主要材料，制成一定尺寸的块体，间隙填充复合土，设计水位以上采用液压播撒技术喷播植被，由混凝土和植被共同承担护岸任务。从项目区河道岸坡的整体情况来看，生态袋护坡可行性较好，可作为首选。

②定期处理河道淤泥。目前，河道淤泥处理常采用的方法包括输淤造田、淤泥低温干化、堆肥处理和淤泥制砖等。其中，淤泥制砖是变废为宝的处理方法，不少地区已有针对性地开展专项研究，所制成的红砖能够达到建筑用砖标准，依托上海地区的建筑用砖市场，淤泥制砖具备较好的前景。对于项目区河道来说，淤泥制砖能否实现关键在于淤泥性质及淤泥的供应量。

③定期治理河道污水。目前，河道水污染的处理技术较为成熟，已能够满足项目区河道污水处理的需要。近阶段河道污水处理的新技术包括微生物纳米球技术、生态网架技术、新型曝气生物滤池处理技术和生物清淤球技术等，可供项目区借鉴和选择。

④河道拓宽。对经常发生淤积的河道段进行河道拓宽。值得注意的是，部分地区的河道拓宽工程会影响耕地、机耕路和原有的管线。因此，工程开展过程中应尽量控制损失，并避免对周边居民生活环境造成太大影响。

［1］徐佳佳，邵孝侯，谈俊益，等.EM投加量与曝气量对净化养殖废水的影响［J］.水资源保护，2013（5）.

［2］程晓如，陈永祥，孙迎霞.EM菌强化SBR脱氮除磷的试验研究［J］.重庆环境科学，2002（5）.

［3］邵青，庄艳峰，王洪涛，等.EM脱除氨氮效果试验研究［J］.武汉大学学报（工学版），2001（2）.

［4］戚伟尧，程晓云，陈作仁，等.竹炭对养殖水净化效果研究［J］.浙江林业科技，2012（1）.

责任编辑江芳

Restoration and protection technology for polluted water discharge in river courses of rural areas

Xu Huaping

Studies are made on restoration and protection technology for polluted water discharge in river courses of rural areas.Taking TP、NH3-N and CODMn as key indicators，water purification effects of four types of release materials，namely EM stock solution，EM rejuvenation liquid，bamboo-charcoal and purifying ball，are compared for the selection of restoration options.Meanwhile，an in-depth study is made on the reason of worsening of water quality in the project area.Measures in two aspects of“protection and control”for treatment of polluted water in river courses of project areas are proposed.The approach may provide guidance for rehabilitation of river courses in the project and also valuable experiences for control of polluted water in other similar areas.

river course；polluted water；recovery of polluted water；protection

S27

B

1000-1123（2016）03-0021-03

2015-10-23

徐华平，副所长，工程师。