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廢水中的無機氮進入湖泊會導致湖泊富營養化,相反,無機氮如果被植物吸收,將有利于植物蛋白質的合成。利用這一點,廢水經過人工濕地時,直接被濕地中的植物吸收,進而我們通過定期對濕地植物的收割將氮去除。濕地中的微生物會通過自身的硝化和反硝化作用將氮去除。
由于社會經濟發展,大量未經有效處理的工業廢水、生活污水排入城市河道、湖泊等,造成水環境污染,河湖富營養化嚴重和河道黑臭是我國城市水環境普遍現象。據調查,在監測的138個流經城市河段中,符合Ⅱ、Ⅲ類水質標準的僅占23%,符合Ⅳ類水質標準的占19%,符合Ⅴ類水質標準的有20%,超Ⅴ類水質標準的達38%;90%流經城市河段的水體不符合飲用水水源標準;75%的城市湖泊水域富營養化;50%的城市地下水收到嚴重污染。城市水環境是城市生態系統的重要組成要素,其治理對改善城市景觀。提高城市品位和競爭力、維護公眾的健康等具有特別重要的意義。
1 水環境的修復技術的進展
1.1外源污染的控制及修復技術
城市污水的集中處理仍然是外源污染控制的主要手段,目前我國污水處理廠主演針對工農業廢水和生活污水的點源污染,而且主要控制指標為有機物、重金屬等,對氮、磷的控制尚不理想,因此,在污、廢水排入水體之前,需要進行脫氮除磷處理。生物脫氮法可分為活性污泥法、生物濾池、浸沒濾池,流化床法、生物轉盤等。國內外較成熟的生物除磷工藝有A/O和A2O等。傳統的城市二級污水處理對氮、磷的去除效率較低,據國外通用的水體富營養化的控制標準(TN0.3mg/L和TP0.02mg/L)還有較大的差距。如果在生化處理中加入脫氮除磷的深度處理工藝,則投資和運行成本又相對較高。將人工濕地和污水處理工藝結合,可以削減氮、磷含量,提高水質,還具有費用低和適應性強的特點。
1.2 面源污染的控制技術
根據污染物位置不同,面源污染可以分為源頭分散控制及末端集中控制。
1.2.1 源頭的分布控制技術
利用分布控制技術可以達到減低水流速度,攔截降雨徑流,滲透、減輕后續處理系統的污染處理負荷,具有削減面源污染負荷的作用。對于城市河流的不同源頭的降雨徑流的控制技術主要包括下凹式綠地、鋪設透水層和緩沖帶等。
1.2.2 下凹綠地設計
為了消納更多的地表徑流,采用下凹綠地,現狀綠地與周圍地面的標高一般高,通過改造,可以使下凹綠地高度低于周圍地面10cm左右,這樣就可以保證周圍硬質地面的雨水徑流自然地流入綠地。在綠地下層的天然土壤,可以改造為滲透系數大的透水材料,由上到下為表層土、砂層、碎石、可滲透的底土層,土壤的儲存空間變大。既能保持一定的綠化效果,又可以凈化降雨徑流。
1.2.3 路面鋪設透水層
對于城市河流的兩側人行道,入流量小且承擔載荷小,采取在路基土上鋪透水墊層,以減少凈流量。對于車流量較大的濱河路,適當降低路兩側的地面標高,修建小型引水溝渠,就可以使地表徑流流入下凹式綠地。
1.2.4 緩沖帶設計
從單純的水土保持功能發展到用于陸地系統恢復植被走廊,可以將自然災害的影響或威脅予以緩沖,能保證陸地生態系統良性循環發展,提高恢復生態生物的多樣性,在面源污染的控制上發揮了重要的作用。
1.2.5 末端集中的控制技術
經過源頭的分散控制,還會有少量徑流匯成一股水流進入水體,所以,需要用到末端集中控制在匯流口,才可以進一步減少污染物進入河流的量。末端控制技術最典型的就是人工濕地,考慮到美化景觀,人工濕地以各種觀賞性樹木,花卉的濕地植物為主,從而人工濕地與環境相協調。
1.3 點源污染的控制技術
1.3.1 工業點源污染控制
工業點源的污染必須加強對污染源的監督力度,控制污染源的污染排放,可以對排污口建立檔案進行管理,對工廠企業進行定期檢查。類似于鹽湖工業、養殖場、化工企業等需要達標才可以進行排放,對不合法,不達標的工廠進行查處關閉。水污染治理的根本是控制污染源,因此需要嚴格執行工廠排放標準,監督達標排放,有必要定期對我國的工廠污染排放標準進行檢查和修訂,不斷更新合格的排污標準。
1.3.2 控制氮、磷的排放
城市污水里含有大量的氮、磷,排放到江河湖里會造成富營養化,影響生態環境。需要建設污水處理廠并且同時限制含磷日化品的使用。應加大污水處理廠的除污能力,對城市污水進行脫氮除磷,防治富營養化,對禁磷法律要利用各種方式進行廣泛宣傳,做到家喻戶曉。
1.4 人工濕地的修復技術
1.4.1 人工濕地對有機物的降解
人工濕地對有機物有較強的降解能力,當城市污水經過人工濕地時,污水中的不溶性有機物會通過沉淀及過濾作用沉積下來而被微生物所利用。此過程不斷進行下去,濕地中的微生物也不斷地進行著快速繁殖生長,為了避免飽和導致的濕地功能減退,要定期更新濕地床填料,并且對濕地植物定期收割,保證有機體的空間及降解能力。
1.4.2 人工濕地對氮、磷的去除功能
在濕地環境中,植物根系的輸氧級傳遞,使濕地床呈現連續的好氧、缺氧和厭氧狀態,促使兩作用同時進行。從這一點來講,人工濕地具有比活性污泥法更為高效的氮去除能力,研究表明,人工濕地的氮去除率可達60%。
城市廢水中的磷通過濕地床中的微生物的積累、濕地植物的吸附等幾方面共同作用。在濕地植物的吸附和同化作用下,磷被吸收合成為ATP、DNA、RNA等大分子有機物質,進而將植物進行收割從而使磷從污水中去除;濕地床中的微生物,諸如聚磷菌具有較強的吸附能力,濕地床填料與磷酸根離子的化學反應使磷得到去除,同樣通過對濕地床填料的定期更新將磷去除。
2 水環境的修復技術的展望
2.1 深入開展研究工作
為了更好地采用人工濕地處理工業廢水,今后需深入開展以下幾方面的研究工作:深入研究特征污染物對人工濕地系統中氧的供應及植物輸氧能力的影響;研究貧營養、低濃度、高鹽、有毒、難降解有機廢水的去除機理及其對人工濕地系統的影響;重點研究在提高人工濕地氧化硝化能力的同時如何提高其反硝化能力,解決特征污染物的高效去除問題;水生植物對污染物的耐受性研究不同的水生植物在不同濃度污染物環境中,其吸納、講解作用隨污染物濃度增加的變化,對不同污染物的不同濃度的耐受性的大小有待進一步研究。
2.2 經過實踐檢驗,污染水體的微生物修復技術還存在一定的局限性
生物難降解污染物的存在導致水體修復困難;微生物對污染物降解的專一性導致其對水體修復的宏觀效果;微生物的活性受溫度、酸堿性等環境條件的影響較大;微生物對污染物的降解存在一定極限濃度。
3 結語
水污染防治工作的水平高低對于緩解我國的水危機,促進我國國民經濟持續、健康發展具有重要意義。污染水體的修復是牽涉到污染治理、環境生態和水利水文等多學科,必須從水體的功能定位、污染整治的目標和水體生態系統平衡的建立等多方面入手,才能維護好水體的健康循環和可持續發展,取得良好的環境效益和社會效益。
參考文獻
[1] 劉思明.城市水環境治理生物修復技術[J].水利漁業,2005,25(06).
[2] 張學勤.城市水環境質量問題與改善措施[J].城市問題,2005(04).