城市水环境污染控制与修复技术研究
浅论城市水环境污染控制与修复技术
摘要：
水污染研究是我国控制水体污染和改善环境质量的重要保障。本文从城市水环境污染控制技术领域的新型技术、城市周边流域/区域水体污染研究及修复模式、城市湖泊富营养化研究及生态修复技术三方面介绍了城市水污染控制、研究级修复的现状，特别是近年来在湖泊富营养化控制、河流综合整治、城市水环境保护等方面取得的研究进展！
关键词：城市、水环境、污水、修复技术、修复模式
引言
城市水环境是人口，经济，社会发展的物质载体，由于城市发展面临着规模过大，产业结构不合理，生产布局不适当，环境保护措施不得力等问题，所以城市水污染成为我国城市面临的严重环境问题。城市水类型分为城市湖泊，城市河流。而城市水体的污染控制和河流湖泊的生态修复成为当前城市水环境研究的重要内容。
（一）城市水环境污染控制技术领域的新型技术
1城市污水处理技术
（1）一体式生物反应器（黄灿灿受伤CIBR）/波形潜流人工湿地工艺。湿地生态处理技术城市污水时存在占地面积大，使用寿命短等问题。为此，运用生物，生态组合工艺处理城市污水成为国内外的污水处理工艺的研究热点，其中生物单元采用一体式生物反应器（CIBR）,按曝气，搅拌，静沉交替进行，实现初步脱硫出磷，并降低污泥回流与硝化液回流能耗；生态处理单元采用波形潜流人工湿地，相比于传统人工湿地，其增加了有效床深，波形流态又增加了有效床容，可提高水力负荷并减少占地面积。
（2）砂虑—臭氧生物活性炭紫外线（SFOBACU）工艺。该工艺采用直接砂虑的方式，不投加絮凝剂，降低投资和运行费用，减轻反冲洗的强度和难度。臭氧—生物活性炭深度处理技术，集臭氧化，活性炭吸附，生物降解，臭氧消毒于一体，在污水处理厂水质深度处理方面有一定的应用潜力。
（国家赔偿的构成要件3）膜生物反应器（MBR）技术，该技术是利用膜分离的选择性和高效性，同时又利用生物处理工程的有效性和彻底性，将水中的有害物质最大限度的除去。MBR工艺的特点是用膜分离代替了普通活性污泥法中的二沉池，分离活性污泥混合液中的固体微生物和大分
子溶解性物质，通过膜的分离过滤，得到系统处理出水。
（4）天然净化系统。该系统主要包括生物稳定塘，土地处理系统和人工湿地废水处理技术.
2城市污水处理厂恶臭气体去除技术
（1）恶臭去除技术——恶臭的被动控制。
1）掩蔽，稀释法是在恶臭源附近喷洒化学物质以掩盖臭味。掩蔽法有两种类型，一种是掩蔽法与恶臭物质不发生化学反应，只是以掩蔽剂的气味盖过恶臭物质，；另一种是掩蔽剂与恶臭物质发生化学反应，破坏恶臭物质的发臭集团。稀释法是通过强大气湍流，扩大臭气源和受污染点之间的距离，从而降低影响范围内的臭气浓度。
2）生物处理法是指在好样条件下，利用微生物降解恶臭物质，达到去除臭味的方法。常见的生物脱臭法有生物过滤脱臭法和活性污泥脱臭法两种。生物过滤脱臭法按滤料形式分为生物滤池和生物滴滤池脱臭法。活性污泥脱臭法按气液接触方式分为曝气式和洗涤式.。
3）土壤层过滤法是在臭气通过土壤层时，利用土壤中生存的微生物氧化分解臭气物质，达到除臭目的的，属于生物除臭法。
4）化学洗涤法是利用臭气成分与化学药液的主要成分间发生不可逆的化学反应生成新的无臭物质，达到脱臭目的。
5）高能离子法。低温等离子中去除恶臭的最主要大的反应可分为电子，离子，自由基及分子碰撞4种。在电极间外加高压高频交流电，生成许多电子，离子，稳态粒子及自由基等高强活性物种，这些高能，高活性物种可克服能阶的障碍，使气流中原本相当稳定的恶臭气体分子断键，促使气态反应快速进行，从而去除恶臭。
（2）恶臭去除发展方向——主动控制技术。恶臭的主动控制技术使优化调整污水处理工艺，包括添加化学药剂，改变微生物环境和优势菌种，调整运行控制参数等，在满足污水水质处理效果的同时，抑制污水处理过程中恶臭物质的产生。
1）液相控制法。液相控制法是通过向污水收集系统的不同位置投加氧化剂，沉淀剂，生物抑制剂或PH调节剂等化学药剂，以控制臭气的形成。
2）无臭的污水处理工艺采用常规的生物法污水处理工艺，不可避免的要产生臭气，因此研究新的污水处理工艺，减少厌氧环境，以及改变有机物降解的途径，回避恶臭物质的生成过程等，将是彻底的恶臭控制措施。
（二）城市周边流域/区域水体污染研究及修复模式
1城市周边流域/区域水体污染研究。
在海河流域，生态环境研究中心等以流域复合污染的形成过程?蛳转移转化?蛳生态响应?蛳控制修复为主线，深入开展了河流污染特征与水环境质量演变机制、复合污染的动力学过程与生态健康效应以及饮用水安全评价研究。广州地化所等对东江流域有机氯农药、多环芳烃、多氯联苯及多溴联苯醚等典型持久性有机污染物（POPs）分布特征、来源、输入途径及污染历史等进行了系统的研究。沈阳应用生态所、东北地理所等对松辽水系工业复合污染所致的环境质量演变规律、复合污染毒理过程、水体生态修复原理等进行了系统的研究，为松辽水系污染治理和区域可持续发展提供了科学依据。地理所等对淮河流域的洪水问题、闸坝影响等特征开展了大量的研究工作，分析了淮河流域水环境恶化的根本原因，科学评估了闸坝等水工程活动对河流污染造成的影响。
2城市周边流域/区域水体污染修复模式。
城市人口集中，开发强度较大，城市河流生态系统受到严重的干扰。以防洪与航运为目的的河道裁弯取直、堵塞岔流等，河道生态流量的挤占，点源与非点源污染的高强度排放，城市建设对河流廊道的侵占，河岸与河道的固化等严重降低了河流的自净能力，破坏了生态栖息环境，影响河流生态系统良性发展（L.N.Poff,D.Allan）。长期以来，景观建设得不到应有的重视，阻碍了城市居民亲水愿望的实现，河流的整体生态效应与功能日益衰退。综合以上问题，赵彦伟提出了城市河流生态系统的八元修复模式（见图1）。截流
                  图I  城市河流生态系统的八元修复模式
（三）城市湖泊富营养化研究及生态修复技术
1.城市湖泊富营养化研究
湖泊富营养化是人类社会活动对湖泊影响导致的湖泊自然演变过程的浓缩。开展我国浅水
湖泊富营养化的特征、生态演化过程与发生机制研究，认识湖泊富营养化与生态系统退化机理，对探索我国湖泊富营养化的有效控制技术，开展规模化工程治理具有重要意义。南京地湖所、水生所等通过多年对浅水湖泊的物理、化学、生物和沉积环境的系统研究，深入研究了太湖等流域生源要素循环驱动机制及其失衡机理，分析了蓝藻水华的生消动力学、水生植被的生态系统功能和富营养化导致水生植物消亡的原理，提出了蓝藻生长形成水华的4阶段理论，基于多年治理实践，总结出了湖泊治理要先控源截污、后生态恢复的战略路线，并在太湖、滇池等湖泊治理中贯彻和实施，为我国湖泊大规模治理提供了有力的理论指导，奠定了我院在湖泊科学理论和治理实践方面的引领地位。
2湖泊水体污染修复及技术 
（1） 湖泊水体污染修复。
在太湖流域，南京地湖所、水生所、南京土壤所等研发了消浪、控藻、改造底质、水生植被恢复、湖滨湿地修复等治理技术，创造性地提出的一系列技术集成和配套的水质改善成套技术，如消浪与水质净化相结合的生态消浪技术、物理与化学及生物相结合的组合控藻技术以及基于仿生原理的非生物净化技术等，并施之于工程示范，取得良好的效果，建立
了太湖梅梁湾水源地水质净化示范工程，面积达7平方公里，是我国迄今为止实施的湖泊生态修复及水质净化最大规模的水质改善示范工程。
控制面源污染，是防治湖泊富营养化的重要途径。南京土壤所等在太湖典型河网区开展了面源污染控制研究，研发集成了生活污水、化肥农药等污染控制技术、面源污染控制的前置库技术、沟渠河网的水质净化技术和河口水生态修复技术等，建立了面积20平方公里的示范工程，形成河网区面源污染控制的技术集成方案。
在滇池流域，水生所、南京地湖所、南京土壤所等针对滇池大规模的蓝藻水华问题，开展了生物控藻、机械除藻、湖岸生态修复、蓝藻检测和脱毒、湖泊生态系统管理、城郊面源污染控制、入湖河口水质净化等技术研发，建立了多项示范工程。
（2）城市湖泊富营养修复新技术
1）水下森林。水下森林是系统中治理底泥的方法，其是对湖泊中种植沉水，挺水等水生植物的形象说法。水下森林是常规处理方法，由于富营养化湖泊的波动性，目前此方法研究大多集中在筛选适合的植物上。对比沉木植物，挺水植物具有更强的抑制蓝藻功能，但由
于沉水植物对水环境胁迫最为敏感，筛选合适的沉木植物在实际富营养化湖泊修复中更具意义。
2）人工生物浮岛。人工生物浮岛是系统中治理水体及修复景观功能的方法。人工将高等水生植物或改良的陆生植物以浮床作为载体，种植岛富营养化水体的水面，通过植物根部的吸收，吸附作用和种族竞争相克机理，减少COD、N、P的浓度从而达到净化水质的效果，同时又可营造水上景观。浮岛的构建方式主要有泡沫板栽培和人工蛭石袋培等。
3）生物操纵。生物操纵是系统治理水体及实现经济效益的方法。经典生物操纵论石通过添加肉食性鱼类或减少浮游生物食性鱼类使浮游动物生物量增加以控制蓝绿藻生长。
4）人工湿地。人工湿地是系统中治理外来污水和湖水，实现经济效益及景观效益的方法。人工湿地技术简单、运行可靠，能够同时硝化和反硝化脱氮。目前在城市湖泊河流水域治理及景观营造上有大面积应用。
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