水环境生态修复技术分析

文_蔡文倍 赣州市山水林田湖生态保护中心

目前，水环境处理技术种类有很多，但水体修复技术成功市场化应用的例子并不多见。水生态修复技术是目前相对主流的新兴治理技术，相比传统的物理化学修复技术而言，它具有费用低、治理效果好等优势，是一种采取培养复合微生物、栽培水生植物等措施净化水体中的污染物，进而恢复或强化水生态系统自净能力，实现水体净化的治理技术。因此，应深入分析研究水环境生态修复技术，并采取有效措施，增强该技术的应用效果，促进水生态系统的良性发展。

1 1SYD集约化修复技术

1.1 技术原理

SYD 集约化修复技术是一种集成了多功能净化漂浮湿地、自动水处理生化反应器、微生物净化等技术手段，构建出的一种系统化的水环境生态修复技术。在该技术的原理下，首先，利用纳米管爆气层、微生物净化层、有机物吸收层，将水中的有机污染物进行降解处理。其次，利用多功能净化漂浮湿地技术，在水中构建出一个由多孔基质、植物、微生物等物质组成的微型生态系统，并借助该生态系统，吸收水体中的N、P 元素，来促进有机污染物的降解，改善水环境。再次，种植“水下草坪”，并发挥其不易长出水面、不易蔓延、适应性强等优势，为水生物提供生存环境，同时草坪还可以直接吸收水中的重金属、P、N 污染物，抑制BOD5、COD 的生成。最后，在水体中放养一些本地的鱼类、虾类等水生动物，以形成一个稳定、良好的水环境生态系统（如表1）达到生态修复目的。

表1 SYD集约化水环境生态系统结构表

1.2 适用性分析

就目前来看，该项生态修复技术能够达到76%的N 去除量、85%的P 去除量、88%的COD 去除量，经过该技术修复后的水体均能达到GB3838-2002 地表水环境质量标准，成为标准的三类水，同时，由于该技术主要是通过修复水体的自净能力，来实现生态修复，所以经过该技术修复后，水体再次恶化的几率较低。由此可见，该技术在水环境的长效治理上具有较强的适用性。此外，SYD 集约化修复技术是由多种技术构建出的集成技术，在技术落实上具有较高的灵活性和协调性，可以根据水环境受污染程度、性质等情况，制定针对性的SYD 集约化修复方案，且能够应对污染较为严重的生态环境修复工作，适用范围较广。例如，合肥·蜀峰湾人工湖生态修复工程，湖水深1～3m，原生水生植物会在5月后的高温天气腐烂沉积水底，并且每年有1000m3/d 生活污水流入湖内，导致其治理难度较大，而在应用该技术后，水体的透明度可达1.5m 以上，污染基本被消除，而且水质一直没有出现再次恶化的情况。

2 石墨烯净水修复技术

2.1 技术原理

石墨烯净水技术是指借助一种由黑色二氧化钛、三维石墨烯管组成的新型治污材料，进行水环境治理的生态修复技术。自2018 年上海硅酸盐所研发出该技术以来，该技术就已经在安徽、上海等地成功示范，为传统的水环境生态修复技术带来了变革。从基础原理层面上来说，该技术主要依靠“物理吸附＋光化学催化降解”来进行生态净化。在此过程中，石墨烯管能够高效吸附水体中的污染物，同时二氧化钛借助光催化作用，可以与污染物充分反应，实现对所吸附污染物的降解。一般来说，这种由二氧化钛、三维石墨烯管组成的材料，具备有机污染物自身重量1000 倍的吸附性能，且可以吸收90%～95%的全太阳光谱，并形成高效的氧化反应环境，将所吸附的污染物迅速转化为CO2、H2O，改善水环境生态。

2.2 适用性分析

为了测试石墨烯净水技术在水环境生态修复工作中的适用性，该技术的研发团队曾经制作了3000 多张石墨烯材料吸附降解网，并将其投入到总计4 万m2的受污染水域进行试验。试验结果显示，石墨烯修复技术可以将水体的水质指标从劣五类转化为五类以上，氨氮指标从三类转化为二类，化学需氧量从劣五类转化为三类，且在效率方面，这种石墨烯材料的污染降解速度，是传统材料的5 ～10 倍，并具备安全、经济、可恢复水体自净能力等优势，在各类污染水体的生态修复中，皆呈现出良好的适用性。此外，由于该技术的应用材料支持规模化的生产，因此，研发团队经过一系列的设计和试验，已经搭建出了绿色、经济、高效的材料生产线，并达到了50t 的产量，由此可见，该技术还能够适用于大规模、长期的水环境生态修复。

3 生物膜净化技术

生物膜技术是指借助天然、人造材料，构建一个生物膜，供微生物附着而强化水体自净能力的水环境修复技术，人们将该技术应用到需治理的水体中，能够增强水体中污染物降解的速度，优化水环境修复效果。由于该技术具有效果显著、成本低等优势，被广泛应用于生物滤池、生物廊道的建设中，且在使用过程中，未出现过污泥回流、污泥膨胀等问题，该项技术的安全性较强，值得被推广使用。

4 人工增氧修复技术

4.1 循环曝气增氧技术

在水环境生态修复中，曝气循环增氧技术作为一种常见的人工增氧技术，其主要原理是通过利用机械设备，向生化曝气池中通入空气，以增加水体中的含氧量，同时，设备对水体的搅动作用也能够防止悬浮物下沉，使有机污染物与微生物能够充分接触，并得到有效的降解。此外，这种搅动作用也有助于水中的挥发性物质释放到空气中，以免其在水环境中发生反应生成污染物，改善水体环境，进而达到生态修复的目的。以无锡市钱家桥浜黑臭水体整治项目为例，该项目中，在梁溪、钱家桥浜河的交汇位置，安装了曝气循环增氧设备，并在河床两侧设置了水生植物浮床，结合鱼类、底栖生物的放养，逐步恢复了水体的自净能力，使水环境中形成了良好、稳定的生物系统，实现了生态修复。

4.2 化学增氧技术

现阶段，人工增氧技术主要分为两种，即以曝气技术为主的物理增氧技术，以及化学增氧技术。其中，化学增氧技术主要是指通过向水体中投放化学物质，利用化学物质遇水后发生的反应，在水中释放氧气的生态修复技术，其能够有效提高水中的含氧量，确保鱼、虾，以及用于降解有机污染物的微生物可以正常存活，以实现水环境生态修复。一般来说，该技术应用的化学试剂通常为Na2CO3·3H2O2、CO(NH2)2H2O2、CaO2、(NH4)2S2O8等，多用于通电困难、缺乏增氧设备的情况下，且具备经济、操作便捷等优势，但需要根据水体的污染状态、性质、程度，来设计具体的应用方法，以防化学试剂的介入，引发新的污染问题。

5 人工湿地技术

5.1 水生植物的选择

人工湿地作为水环境治理中常见的生态修复技术，其主要是借助一个由水生植物、填料组成的生态系统，来进行水环境净化的生态修复技术。在该技术下，水生植物能够通过根系，将污染物作为自身生长的养料吸收，并使其中的重金属、有机污染物降解为无毒物质，同时，水生植物露出水面的部分，还能向根部区域输送氧气，为微生物创造一个良好的生活环境，使其得以更加充分地降解水中的有机污染物，提高生态修复工作的效率，因此需要根据实际情况，选择合适的水生植物，以强化人工湿地技术的落实效果。一般情况下，适用于该技术的植物有芦苇、风车草、香蒲、水葱等，工作者一般应尽量选取本地天然存在的水生植物品种，以保证湿地生态系统的稳定性。

5.2 湿地填料的选择

在人工湿地技术下，湿地填料作为微生物附着物质、降解等反应的界面，以及水生植物的物理支持，工作者需选择合适的湿地填料，以保障人工湿地技术的落实效果。现阶段，常用的湿地填料有砂、土壤、砾石、灰渣等，应基于实际情况，根据水环境污染性质，来选择湿地填料。一般来说，如果污染物以BOD、COD、SS 为主，就要选择砾石、细沙、土壤等作为填料，若污染物N、P 元素含量较高，则可采用沸石与石灰石混合填料，或其他具备较强N、P 吸附力的填料，以强化生态修复效果。此外，还要尽量选择颗粒粒径较大的填料，防止其分散、富集堵塞径流。

6 结语

单一的水体修复治理技术治理效果并不佳，不能很好地适应复杂的污染水体，集多种治理技术有机融合的复合水生态修复技术是今后的技术发展方向。探索多种复合的生态修复技术进行水环境治理，能够增强治理工作效果。在水环境治理中，工作者借助生态修复技术可以增强水体治理成果的长效性、提高生态修复工作效率、优化水体氧气环境、构建良好的生态系统，从而降低人类活动对水环境的影响，践行绿色可持续发展观。