采用植物提取液治理污染河道的试验——以常熟地区水系为例

钱福根，闵 婕，钱 韧

(1.苏州市福根植物水处理有限公司，江苏苏州 215555；2.常熟市辛庄镇人民政府,江苏苏州 215555)

阳澄湖是苏州的水源地之一，它盛产的阳澄湖大闸蟹蜚声海内外，在众多湖泊中的地位非同一般，《苏州市阳澄湖水源水质保护条例》充分说明了它的重要性。本文依据在该地区从事水环境保护与治理的经历，以常熟地区为例，分析了阳澄湖及周边水体污染的情况，采用自主研发的植物提取液水处理剂治理污染河道，取得了较好的效果，并提出常熟区域水系的治理设想，以供有关部门参考。

1 浅析阳澄湖水质难以提升的原因

1.1 内源性污染

多年来阳澄湖围网养殖、投放饲料，水生生物的排泄物以及剩饵所引起的有机物和营养物的污染。

1.2 外源性污染

汇水区上游来水对阳澄湖的污染。相关资料显示，2016年，环阳澄湖周边地区黑臭河道的治理，总长度在600 km以上，按照现在的整治手段，所排出的黑臭水体全部转移至阳澄湖，这是多年来阳澄湖水质未能有效改善的主因之一。汇入水体中所含污染物的来源如下：

(1)农村人口数量的增长和生活方式的改变，如由粪坑堆积发酵腐熟后，还田改为冲厕，大量生活污水经多种途径直排河道；

(2)农村种植方式的改变，过量施用化肥和农药造成大量化肥和农药的流失；

(3)集约化大型畜禽养殖污水污染、水产养殖污染；

(4)从城市向农村扩散的工业及其废水未加处理或无序排放[1]。

2 解决对策

2.1 内源调控

严格控制阳澄湖养殖规模，沿湖四周种植绿色植物，构建生态隔离带，坚持长期养护，落实长效管理措施。

2.2 外源阻断

阳澄湖区域的汇水区域，做好生活污水的截流和集中治污；农田尽可能少施化肥、农药，做到精准施肥；对于大型养殖场，做好畜禽养殖污水的集中处理；推动循环水产养殖的技术应用；进一步加强工业废水排放的指标监督和管理。

目前的一些水体修复和净化技术存在一些局限性，经修复和净化后的水体因不具纳污能力而没能体现其长效性。因此，改良整治汇水区域黑臭河道的手段和方法迫在眉睫。

2.3 改进治污方法的植物提取液

2.3.1 植物提取液的制备方法

以黄连、黄柏、苦参等多种植物有机配伍，现场加水加温反应，制成植物提取液“福根1号”。以犁头草、芦苇、胆南星等干鲜植物，通过捻碎、压榨，获得植物提取液“福根2号”冷藏保存备用[2-3]。

2.3.2 提取液的投加方法

河道抽干水并清淤，在河底喷洒“福根1号”药剂，与河床底泥混合、搅拌；放回原水后，水面喷洒“福根2号”药剂，通过曝气，使药剂与水体充分混合，产生作用。

2.3.3 水质的测定方法

由苏州环境监测中心站专人提取水样并测定，结果如表1所示。

表1 监测方法

2.4 改进治污方法的理念

水体污染，问题在水里，根源在岸上。延伸探索，下游的污染相当部分是由上游污染转移而来。因此，阳澄湖水体的保护，重在治理源头，在阳澄湖上游的准保护区域内，形成流域板块化、网格化的治理格局。从板块开始，“先上后下，先内后外，先高后低”逐段梳理、循序渐进。以“望虞河-张家港河”板块为例，“先上后下”即先治理板块上游河道，然后逐步往下治理；“先内后外”即先治理圩内静态水体，使圩内排出的水质达到相应的标准。对于圩外的动态水体，它的源头来自长江，理论上不用治理(河道的内源治理除外)。因为张家港河连接望虞河，所以它的水质是在Ⅲ类以上的，除本源以外的污染源外都是圩内往外排放劣质水造成的；“先高后低”即将地势地貌的差异应用在网格的基础上，先从地势高的圩开始，避免地表水的渗透[4]。

2.5 改进治污方法的案例

2.5.1 望虞河与张家港河地区水体概况

望虞河-张家港河地区水体示意如图1所示。以望虞河-张家港河交汇处(孙家闸)为起点，沿望虞河向西南至辛庄镇湘庄闸，长约18 km。沿张家港河向东南直至阳澄东湖，长约27 km。南部边界以常熟市与相城区交界，东西长约22 km。此区域面积约220 km2，为一个流域板块。望虞河有效阻挡了无锡方向的污染源，张家港河有效阻挡了常熟市区方向的污染源。

图1 望虞河与张家港河地区水体示意图Fig.1 Schematic Diagram of Wangyu River and Zhangjiagang River Regions

在该流域板块内的元和塘与辛安塘为主要活水通道。元和塘北接张家港河，南至苏州市区，与望虞河遥相呼应，形成流域板块中的单元一；辛安塘北接张家港河，南通阳澄湖，与元和塘形成单元二；辛安塘与张家港河形成单元三。元和塘和辛安塘的水直接汇入阳澄湖，所以这两条河的水质与阳澄湖的水质有直接的关联。因此，在元和塘与辛安塘的上游，以“圩”为单元，实行网格化治理。张家港河以东常熟市东部区域的河道，因七浦塘的阻隔，对阳澄湖水质没有直接影响。

2.5.2 污染水体原位修复示范工程简介

常熟市辛庄镇金家大圩河网概况如图2所示。辛庄镇金家大圩地区的河网水系以东边的辛安塘，西边元的和塘，北边的大潭塘，南边的张泾四条河道围成金家大圩。我们对圩内黑臭水体逐条采用植物提取液水处理剂技术原位治理修复，预定的处理目标为确保排向圩外的水体达到Ⅲ类及以上。

在有效管控地面外源污染的前提下，将河道内的黑臭水体逐段圈囤，清淤后放回原水，对原水进行治理、修复、补偿。该技术可以有效地杜绝污染转移，是一种标本兼治、卓有成效的河道水体净化修复新技术。

图2 常熟市辛庄镇金家大圩河网示意图Fig.2 Schematic Diagram of River Network in Jinjiadawei,Xinzhuang Town,Changshu City

3 植物提取液水处理剂的原理和特点

3.1 基本原理

(1)絮凝和吸附

有些植物的浆汁是天然的高分子絮凝剂，可以去除水中各类悬浮物。这类天然高分子化合物有各种活性基团，如羟基、酚羟基等，有较活泼的化学活性，对水中悬浮物有较强的捕捉和促沉作用。

(2)改变物质的表面活性

河水中难降解的有机污染物质主要是腐殖质，其中大多是溶解度比较大的物质。有些植物中含有天然表面活性剂，能改变这类物质的表面活性，降低其亲水性，使其从水中析出。

(3)酶促作用

国外对某些植物的提取液有过较深入的研究，结果表明很多植物的提取液中都含有多种酶，如过氧化物酶等，同时还含有多个共轭双键体系，具有较强的提供电子对的能力，能够与其他物质发生化学反应，通过氧化、还原、裂解等化学反应去除水中的污染物。

(4)增强水体自净能力

植物中含有许多微量元素和特效成分，能发挥保生作用，促进水体中土著微生物快速增殖并提高其降解污染物的活性[5]。

3.2 技术特点

(1)绿色、环保，该技术使用的药剂从纯天然植物中提取、配制，对环境友好、对自然亲和，遵循了自然界万物相生相克的基本定律，是促使污染物合理回归自然的一条绿色通道。

(2)效果好、时效长，高效去除污染物，对水体中的氮、磷等主要污染物的去除率达到90%以上。治理后能保持较长时间，在没有明显污染源的情况下，水质可长期保持在 Ⅲ 类以上。多个工程案例跟踪显示，三年前治理的河道水体工程，水质依然保持在Ⅰ、Ⅱ 类水。 中草药水处理技术的特点是，药剂投放水体后，其中的微量元素和一些特殊活性物质的生物促进作用，使水体中的土著微生物被不断激活、繁殖(包括酶促反应)，大幅提高了水体的自净能力和纳污功能，促使河道水体回归自然、原生状态。

4 工程应用实例

4.1 吴塔河

吴塔河位于常熟市辛庄镇常南村，东西长约150 m，南北宽平均为30 m，平均水深为2.5 m，总水量约11 250 m3。河道一边为民居，一边为村民菜地，距离河道20 m有一个小型养猪场。河道治理前为劣Ⅴ类黑臭水体。

4.1.1 吴塔河水质指标

吴塔河治理后主要污染物指标达到国家地表水Ⅰ、Ⅱ类，如表2所示。

表2 吴塔河水体治理检测数据(2013.8.27～2014.6.10)

注：检测单位为苏州国环环境检测有限公司(专人跟踪、提取水样、检测)

4.1.2 生态系统的建立

(1)水生植物

河道内种植睡莲、红菱，河岸边种植美人蕉、菖蒲、茭白，均成活。红菱、茭白由村民采摘自用。

(2)水生动物

投放鲢鱼、螺蛳等，均已成活并生长、繁殖。2014年春天在河道里出现成群蝌蚪。

4.2 镇东河

镇东河位于常熟市辛庄镇镇区，河道南北长约265 m，宽为8 m，平均水深为3 m，总水量约为6 360 m3，水泥驳岸。经过河道清淤、水体治理，水中主要

污染物指标从劣Ⅴ类治理到地表水Ⅰ、Ⅱ类。

4.2.1 镇东河水质

镇东河主要污染物指标治理结果检测数据统计，如表3、表4所示。

4.2.2 水体生态系统的恢复和重建

(1)水生植物

在河中种植金鱼藻、车轮藻等沉水植物；河中种植荷花、睡莲，靠近岸边种植芦苇、菖蒲、美人蕉，生长良好。

(2)水生动物

投放鲢鱼、鲫鱼、螺蛳等，存活并繁殖。

表3 镇东河水体治理检测数据(2014.5.6～2014.6.9)

注：检测单位为苏州市环境监测中心站(专人跟踪、提取水样、检测)

表4 镇东河水体检测结果(2014年～2016年)

注：检测单位为苏州市环境监测中心站(专人跟踪、提取水样、检测)

5 投资和处理成本

本技术净化河道水体基本不需要建造固定的处理设施，只需要配置移动的搅拌器和泵等设备(初始时使用)，工程投资很少，这是本技术的特点之一。

相比其他的河道水体净化技术，本技术的运行费用较低，植物提取液制剂只需一次性投加，每平方米水体的药剂费用约为其他净水技术直接成本的30%左右，工程完成以后无需日常维护费用。与其他的水体净化技术一样，对于有较多底泥的污染水体也需要清淤，这部分费用占总处理成本的比例较大。

6 结论

试验河道吴塔河、镇东河以及后续的两条河道中，由于植物提取液药剂中微量元素和一些特殊活性物质的生物促进作用，水体中的微生物被不断激活并不断繁殖，水体的自净能力大幅提高，水体回归到自然原生状态。以镇东河为例，该河道治理后32 d，氨氮去除率达到95.12%，TP去除率达到94.60%，同时验证了该技术治理河道的可行性和有效性。因此提出常熟区域水系的治理设想，采用植物提取液处理剂技术通过逐条治理、修复、补偿的技术路线，可促使阳澄湖流域水体逐步恢复原生态，加之阳澄湖本身自净功能，其水质必定能达到Ⅲ类及以上。

7 展望

该植物提取液用于河道水体修复，具有净水效果好、对环境友好、对自然亲和等特点。连续的跟踪监测数据体现了该技术净水效果的长效性，且水体的自净能力有大幅提高。

净化后的河道也是需要维护的，连续跟踪的数据显示，氨氮、TP尽管很低，但有上升趋势，主要原因是：(1)周边环境及路面废水的影响；(2)投放的鲢鱼等水生动物被人捕捞，丧失了对水体的补偿作用；(3)缺乏养护管理。

为此需要建立长效养护和管理机制。建议做好以下几方面工作。

(1)加强环保宣传，树立全民环保意识。

(2)严格控制工业废水的偷排、混排现象；落实生活废水截流，严格控制管道的渗漏和泄漏。

(3)重塑自然生态健康系统。在河长的统一领导下，对河段所在的村委会实行联保管理，把所属河段分包到户，做到人人动手，同管同责同享，鼓励村民在所属河段沿岸种植茭白、红菱等水生经济植物，收益归村民所有。

(4)政府应出台相关规定，对外来人员加强环保教育，加强对出租屋的环境扎口管理，落实谁出租谁负责。