流域水环境污染生态修复技术研究

2022-03-23范玉冰

皮革制作与环保科技 2022年21期

范玉冰

（桂林理工大学，广西壮族自治区桂林 541006）

城市化和工业化促进了人们日常生活水平的稳步提高，但也对周围的自然环境产生了严重影响，引发各种环境污染问题，甚至危害人民生命健康。以往的环境治理虽然取得了显著成效，但治理效果与预期仍有较大差距，因此我们必须更加重视环境修复的方式，积极履行环境保护的职责，做好流域治理中的水环境保护工作，以更好地维护生态平衡，促进生态与经济和谐发展。

1 水环境保护的重要性

流域管理是水环境保护的重要基础，优化流域管理既能充分保护流域的生态安全，还能在一定程度上解决农业灌溉、防洪抗旱等诸多问题。现阶段，我国大部分城市中的河流水污染问题相对严重，对我国经济发展造成巨大影响。水环境受到污染，使得水质变差，甚至出现发黑、发臭现象，难以保障居民生活用水。如受到工业废水污染的水体，因化学物质含量严重超标，不能作为农业灌溉用水使用[1]。不仅如此，水体污染还会让相关流域出现堵塞情况，影响交通航运，进而给社会经济发展带来一定损失。对此，我们应采取有效措施对流域污染进行充分治理，以改善水环境。

2 流域水环境污染生态修复技术分析

2.1 微生物处理技术

微生物处理技术是通过向受污染水体中投放微生物来减少水体中有机污染物含量、减弱或消除水体富营养化的生态修复技术。该技术应用广泛，涉及好氧处理、厌氧处理、好氧与厌氧混合处理等工艺。使用微生物处理技术治理受污染水体，一方面能够降解水体中的有机污染物，减少泥沙沉积，另一方面还可以增强水体的纳污能力与自净能力，进一步保证水生态系统的稳定性。相关人员在治理水体污染时，合理使用微生物处理技术，需要按照不同水体的受污染程度与实际范围确定所使用的微生物种类与数量。对受污染相对严重的区域可以采用生物强化工艺，如借助挂膜填料与人工水草等对局部严重的污染点与极易受到突发外源污染的流域予以强化净化处理，以充分保证水域生态系统本身的稳定性，提高流域的纳污能力。

2.2 人工增氧技术

最常用的人工增氧技术是人工曝气增氧技术，即使用安装在河道中的曝气设备将空气或氧气引入河道，以此增加水中的溶解氧含量。受到严重污染的水体，其耗氧速率远远高于水体的自然复氧速率，使水体中溶解氧含量明显降低，且好氧生物量减少，降低水体的自净能力，进而破坏水生态系统。

曝气产生的气泡比表面积大，有大量的自由基，能帮助增强水体的氧化降解能力。此技术可以帮助恢复和增强水体内好氧降解有机物的微生物活力，加快有机物的降解速度。此技术常用于治理黑臭水体，向底泥中曝气通氧能减缓底泥释放磷的速度，从而消除水体黑臭，改善河道水质。

2.3 水体自净化技术

水体自净技术的应用主要体现在该技术可以强化流域水环境的自然功能，技术的核心是生物控制方法，如种植沉水植物、浮叶、挺水植物等。流域内水生植物增多，水体内通过植物光合作用产生的氧气量也会增多，可以有效改善流域的生态环境。工作人员可以将大量水下草皮放置在流域的浅水区域内，在深水区域内建设水下森林，确保流域能够呈现出最佳的美化效果。水体自净化技术的优势主要体现在五个方面，（1）沉水植物通过根系直接吸收底泥中的污染物，有效控制流域底泥中氮、磷等元素的扩散；（2）有效提升流域水体硝化和反硝化的速度，减少水体氮、磷元素含量，避免或减弱水体富营养化；（3）增加水面悬浮物质的沉降率，控制流域底部物质的悬浮；（4）增强光合作用的影响，增加水中的溶解氧含量，加快水体中重金属杂物与营养物质的沉积速度；（5）促进化学反应的形成，例如沉水植物在生长发育过程中会产生能够有效抑制藻类生长的酚类化合物，维护流域的生态平衡。

2.4 原位及异位修复技术

水底污泥等多种内源污染物会对流域的水质改善与生态修复造成一定影响，甚至威胁水生态的建设。所谓的原位修复技术主要是指向水中加入有一定化学、物理特性及生物活性的物质，从而降低影响水生植物生长的有害物质浓度，确保水体可以充分满足水生动植物的生长条件。在完成流域清淤后，工作人员可以通过水质改良剂降低河流中有害物质的含量，改善水生动植物的生存环境，提高其生存率，同时改善流域的生态结构，进一步提高水生态系统的稳定性。而异位修复技术主要是通过泵吸式、绞吸式及排干清淤等多种水下清淤技术，从水体中移除污染物并加以处理，从根本上去除底泥对水体造成的污染。

2.5 投放复合微生物菌剂

相关人员在进行流域环境污染整治工作时，还可采用投放复合微生物菌剂的方法进行处理。复合微生物菌剂是结合有关地区的客观条件设计研制的一类生物工业试剂，由多种不同类型和功能的微生物组成，包括光合微生物、放线菌等。这些细菌在水体内生长，可以在较短时间内产生具有特定优势的生物菌种集群，而这些群落的生长繁殖速率也相对较高，可以有效分解和同化下游水体环境中的多种营养类物质，有效抑制水体中的COD和BOD5含量。此外，复合微生物菌剂的投资成本相对较低，对下游水体生态的净化作用却十分明显。

2.6 水环境植物修复技术

2.6.1 挺水植物

挺水植物是一种较为常见的水体修复植物，它可以产生阻力，降低风浪的影响，防止悬浮物沉降。合理利用挺水植物是借助与其共生的生物群落的净化作用净化水质，同时挺水植物的根系较为巨大，可以从深层土壤中吸收更多的养分，从而减少底泥中的污染物含量，净化水质。挺水植物具有良好的抗逆性，生长速度快，产量极高，经济效益较为明显，现阶段在水体净污中的应用较为广泛。相关研究充分表明，将挺水植物（如荷花、芦苇等）种植在流域沿岸处，能够起到消减氨氮的作用。氨氮通过芦苇荡后，其浓度会明显降低，值得关注的是，在利用挺水植物进行水体净化时，应定期对其予以收割，避免这些植物在死亡后大量沉积水底，或漂浮在水面，使水中的溶解氧含量下降，导致水生生物因供氧不足而死亡，并厌氧分解产生具有恶臭气味的H2S，如此产生恶性循环，会对水体造成二次污染。

2.6.2 沉水植物

沉水植物如金鱼藻、马来眼子菜等能吸收水中的氮、磷等营养物质，减轻或抑制水体富营养化，还能分泌出能够有效抑制浮游生物的物质。不仅如此，沉水植物的存在可以有效减少水体中的泥沙悬浮物等，净化水体，提高水体透明度，让水体保持良好的清澈状态。除此之外，沉水植物还是判断水域是否健康的一项重要指标，该类植物能够净化水质且四季常青，是现阶段水体净化效果最为显著的一类植物。研究人员经过相关水质净化实验得知，种植适量的沉水植物能够改善水质，特别是降低水体中的COD和BOD5含量，效果尤为明显。总之，沉水植物能够改善水质并助推生态系统的重建。

2.7 清洁生产技术

清洁生产技术作为一种调整替代原材料与能源、优化并完善工艺技术和设备、回收利用废弃物的手段，在一定程度上能够减少污染源，实现资源的合理化分配与使用，从而减少污染物的形成与排放。该技术主要分为末端循环、源头控制及过程减排三种类型，本文认为，在这几种类型中源头控制至关重要，如果从根源上控制污染物，防止污染物排放至湖泊水库中，就能保证湖泊水库的修复工作完成1/2。因为控制污染物源头，可以降低湖泊水库中的污染物浓度，从而利用过程减排与末端循环，回收利用湖泊水库中有用的资源。所以利用清洁生产技术，既能更好地改善湖泊水库的水环境，同时又能创造更多的经济效益与环境效益。

3 流域水环境污染生态修复的优化策略

3.1 加强城市规划的科学性及合理性

为了有效改善城市的水环境，管理单位应对城市内流域的具体情况进行全面调查，重点调查流域的相关支流，确定污染严重的流域位置和污染源。同时，应严格控制流域周围工业废水的排放，避免工业废水未经处理直接排放，这样能有效减少污水汇入城市河流的可能性[2]。另外，当地政府还应对流域周边的居民区实施科学合理的环境规划，特别是对相关区域的设施进行雨污分流，并增设垃圾及废水回收设施，防止垃圾和废水进入流域。政府部门还要重点做好城市流域生态环境保护的宣传工作，增强全民的生态环保意识，从而为后续城市流域生态综合治理工作的顺利实施提供基础保障。

3.2 进一步完善污水处理体系

3.2.1 推进雨污分流改造

通过分析城市水环境污染的外部因素可知，相关部门应在工程改造中实施雨污科学分流，在条件允许的情况下，可修建大型蓄水水库，通过泵站抽水排放的方式将雨水储存在水库中，净化之后再排放入流域。

3.2.2 增加绿化面积

调查发现，流域两岸的绿化植物和流域内的水生植物可以吸收水体中的重金属元素，减少重金属对流域生态的影响，进而减少重金属对居民生命健康的影响，植物对水质的净化作用不容小觑。调查还发现，在地表种植有植物的区域，降水量小或干旱时几乎没有污水流入城市流域，因此相关管理部门要合理增加绿化面积以改善生态环境。

3.2.3 推动污水处理市场化发展

我国目前的污水处理大多由政府负责，从建设、投资到运行都由政府管理，这其中出现的很多矛盾和问题不仅增加了政府的财政负担，也影响水环境的治理效果，因此污水处理市场化发展是必然趋势。

3.3 加强水生态保护

城市内部的流域景观可以起到治理水环境的作用。为了同时满足净化污水和提供观赏价值的需求，相关部门可以建设连续的生态廊道，充分发挥流域的生态和景观功能；增加城市绿色公园的湿地建设，有效控制和管理污染物的排放，保护湖泊、湿地和河流的生态健康；在农业生产上，要严格控制污染源，管理和限制农业废水的排放，减少农业废水对地表水环境造成的破坏，使受污染的湖泊、河流和湿地逐步实现生态系统的自我调节功能；在河流湖泊的生态健康受到严重破坏时，要实施多样化的污水处理办法，结合多种生态修复技术，使污水治理达到理想效果，减少污水对生态环境造成的破坏[3]。

3.4 加强城市水污染综合整治

（1）有关部门需要制定科学合理的水污染防治规划，以科学发展观为指导，对生态环境发展、水污染治理等一系列问题进行深入分析；加强对水资源的管理，全面提高城市的生态效益；科学规划、综合利用水资源，加大对水资源的综合整治力度与统筹管理力度。（2）鼓励各方提出有效治理城市水体的建议，强化城市流域的综合整治措施，确保流域治理工作可以顺利进行。现阶段，我国逐步完善了流域治理的多项基础工作，同时在供水领域与排水领域中建立导流系统、雨水收集系统与管线，全面促进城市污水、废水处理工程的大力发展，并对城市污水治理工程的完善提供保障。（3）在对城市生活垃圾进行治理时，有关部门应将之与公园和水库的治理特点相结合，制定相应的治理措施，促进库区与周边地区水环境的长久健康发展。