地表水污染控制中的生態(tài)應(yīng)用

于硯博

【摘 ?要】隨著點(diǎn)源與非點(diǎn)源污染物的排放，越來越多的地表水受到污染，嚴(yán)重威脅著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，因此越來越多的技術(shù)涌現(xiàn)出來，生態(tài)技術(shù)就是其中之一。本文詳細(xì)介紹了生態(tài)技術(shù)中的人工濕地、穩(wěn)定塘、地表漫流以及其他的技術(shù)的原理以及應(yīng)用，通過應(yīng)用來促進(jìn)生態(tài)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，更好的應(yīng)用于地表水污染。

【關(guān)鍵詞】地表水污染;生態(tài)技術(shù);人工濕地;穩(wěn)定塘;地表漫流

The ecological application in the pollution control of surface water

Abstract：With the emision of point source and non-point source pollutants，more and more surface water are polluted what threat to the sustainable development of economic and social，so more and more technology emerge，and eco-technology is one of them. This paper describes the principles and the application of ecology of wetlands，stabilization ponds，overland flow and other technology，and through the application promote the further development of eco-technology which will be better applied to surface water pollution.

Key words：surface water pollution ?ecological technology ?wetland ? stabilization ponds ?overland flow

地表水，是指河流、冰川、湖泊、沼澤四種水體的總稱，亦稱“陸地水”。

它是人類生活用水的重要來源之一，也是各國水資源的主要組成部分[1]。隨著大量工業(yè)廢水的排放、生活污水的大量產(chǎn)生以及非點(diǎn)源污染（農(nóng)業(yè)污染源等）加劇，越來越多的污染物進(jìn)入到地表水中，使地表水中的污染物超過其自身的凈化能力而造成嚴(yán)重的污染，給社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、人民的生產(chǎn)生活帶來嚴(yán)重的危害。

隨著地表水污染的加重，越來越多的人開始研究治理地表水污染，同時(shí)，越來越多的技術(shù)開始應(yīng)用于治理地表水污染，在這些技術(shù)中，大部分都涉及到了生態(tài)方面的東西，像人工濕地、地標(biāo)漫流、穩(wěn)定塘等技術(shù)。這些生態(tài)技術(shù)的應(yīng)用，雖然不是效果最好的，但卻是目前行之有效的方法，具有不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生二次污染，造價(jià)成本比較低，易于管理等優(yōu)點(diǎn)。

1.人工濕地在治理地表水污染中的應(yīng)用

濕地是處于水陸交接相的復(fù)雜生態(tài)體系，由水、永久性或間歇性處于水飽和狀態(tài)下的基質(zhì)以及水生生物組成，它具有較大的活性與較高的生產(chǎn)能力。人工濕地是由人工優(yōu)化模擬濕地系統(tǒng)而建造的具有自然生態(tài)系統(tǒng)綜合降解凈化功能，且可人為監(jiān)督控制的處理系統(tǒng)。實(shí)踐表明人工濕地處理污水系統(tǒng)具有低投資、低運(yùn)行費(fèi)、低能耗、不需復(fù)雜的維護(hù)技術(shù)、但去除率較高的特點(diǎn)[2]。

一般的，當(dāng)受污染地表水流過濕地床，懸浮顆粒物首先通過植物的根系以及濕地填料的攔截、吸附、共沉等作用從污水中去除[3]。其中有機(jī)部分隨著時(shí)間推移被植物根際微生物和填料表面生物膜逐漸降解。無機(jī)部分被截留成為濕地床的一部分;氮素去除主要有揮發(fā)、氨化、硝化、反硝化、植物吸收和基質(zhì)吸附等作用。硝化、反硝化作用是人工濕地系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)氮去除的主要過程，除此之外，揮發(fā)作用、填料吸附和植物攝取也是氮去除所涉及的過程[4，5]，但揮發(fā)、填料吸附和植物攝取的氮量十分有限;人工濕地除磷機(jī)理主要是填料的吸附、基質(zhì)化學(xué)作用、植物和藻類吸收、與有機(jī)物結(jié)合、微生物同化及聚磷菌過量攝磷等，其中填料對(duì)磷的吸附被認(rèn)為是最有效的機(jī)制[6，7];重金屬的去除主要依靠流動(dòng)相在濕地系統(tǒng)流動(dòng)過程中，產(chǎn)生的沉淀、過濾、絡(luò)合及吸附等;鹽類的去除，主要依靠植物的吸收，盆裁實(shí)驗(yàn)對(duì)各種濕地植物的去除率一般只有37。6一48。4%左右，且與植物蒸散量、污水的停留時(shí)間有關(guān)[2]。

美國[8]在北卡羅來納州的赫林馬什河上，率先嘗試了基于人工濕地的生態(tài)凈化技術(shù)。進(jìn)入濕地前，河水中NO3一N濃度為7mg/L，流出濕地后，濃度降為2mg/L以下，每公頃濕地日去除N03一N達(dá)3kg以上。林艷模擬人工濕地，發(fā)現(xiàn)在梯級(jí)人工濕地條件下，COD 和氨氮出水平均濃度分別為 10mg/L、和 1。62mg/L、，可穩(wěn)定達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）一級(jí) A 標(biāo);TN 平均出水濃度為 16。32mg/L，接近一級(jí) A 標(biāo)，TP 平均出水濃度為 0。48mg/L，可達(dá)到一級(jí) A 標(biāo)[9]。馬文林等人發(fā)現(xiàn)經(jīng)過濕地處理后，處理水的有機(jī)物指標(biāo)滿足國家地表水三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，滿足集中式生活飲用水地表水源地二級(jí)保護(hù)區(qū)中的有機(jī)物標(biāo)準(zhǔn)，能夠作為魚蝦類越冬場(chǎng)、徊游通道、水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)等漁業(yè)水域及游泳區(qū)[10]。王慶安等人發(fā)現(xiàn)成都園人工濕地塘床系統(tǒng)對(duì)枯水期府河的CODCr，BOD5，TN，TP，oil，LAS，Ar-OH，NH3，S2-等污染物的去除率在85%以上，總大腸菌群的去除率達(dá)99。9%以上，其凈化效果能夠滿足凈化地表水或污水深度處理的需要[11]。劉紅等人發(fā)現(xiàn)潛流人工濕地系統(tǒng)對(duì)地表水有較好的處理效果。在水力負(fù)荷為0。1～0。45m/d條件下，對(duì)有機(jī)物和營養(yǎng)物質(zhì)有較高的去除率，對(duì)TN、TP的去除率分別為25%～60%和30%～45%[12]。

2.穩(wěn)定塘在處理地表水污染中的應(yīng)用

穩(wěn)定塘系統(tǒng)是一個(gè)配合完美的生態(tài)系統(tǒng)，從生態(tài)學(xué)原理出發(fā)，充分發(fā)揮穩(wěn)定塘及土壤-植物自然系統(tǒng)內(nèi)微生物種類及土壤滲濾、植物根際等的凈化能力[13]，主要利用菌藻的共同作用處理廢水中的有機(jī)污染物。穩(wěn)定塘污水處理系統(tǒng)具有基建投資和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低、維護(hù)和維修簡單、便于操作、能有效去除污水中的有機(jī)物和病原體、無需污泥處理等優(yōu)點(diǎn)[14]。按凈化作用機(jī)理分為[15]好氧塘、厭氧塘、兼性塘、曝氣塘和綜合生物塘。不同類型的塘串聯(lián)組成塘系統(tǒng)，往往具有更好的處理能力。

云南玉溪市河口村使用塘系統(tǒng)處理生活污水[16]，已全面達(dá)標(biāo)并通過驗(yàn)收，成為云南省農(nóng)村第一個(gè)無生活污水排放村。趙學(xué)敏等人對(duì)滇池流域大清河生物穩(wěn)定塘系統(tǒng)中的水質(zhì)凈化效果進(jìn)行了分析，結(jié)果表明，當(dāng)污水流經(jīng)預(yù)處理塘、好氧塘、水生植物塘、養(yǎng)殖塘的過程中，TN，TP，NH獷-N，BODS和COD濃度呈逐漸下降趨勢(shì)，生物穩(wěn)定塘系統(tǒng)對(duì)TN，TP，NH4 -N，BODS和COD的去除率分別達(dá)29。29%，48。68%，33。68%，68。14%和71。25%[17]。王慶旭等人發(fā)現(xiàn)經(jīng)絳水河生態(tài)治污穩(wěn)定塘系統(tǒng)后，BOD和COD值有所上升，即水中的需氧量增加了;而經(jīng)過生物處理后的氨氮、硝酸鹽氮、總氮和總磷含量明顯降低，分別降低了97。8%，88。8%，88。8%和93。7%[18]。郭建等人用生態(tài)塘-人工濕地-生態(tài)塘復(fù)合系統(tǒng)對(duì)城市河水中氮進(jìn)行處置，發(fā)現(xiàn)復(fù)合系統(tǒng)對(duì)總氮（TN）的去除率分別為 39。39%、25。26%、19。62%，對(duì) NH3-N 的去除率分別為 51。98%、29。14%、21。18%;對(duì) TN 的處理均達(dá)到了城鎮(zhèn)污水處理廠污染物一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，對(duì) NH3-N 的處理均達(dá)到了城鎮(zhèn)污水處理廠污染物二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)[19]。唐亮等人通過在沭河河道上建立的生態(tài)塘，發(fā)現(xiàn)河道穩(wěn)定塘對(duì)污水具有較高的調(diào)蓄、凈化能力，經(jīng)過第Ⅰ級(jí)、第Ⅱ級(jí)的凈化，至淮沭新河污水地涵斷面其水質(zhì)已基本達(dá)到地表水環(huán)境質(zhì)量Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)，主要污染物去除率：BOD5>97。5%，CODCr>95。8%，NH3-N>64。8%。至叮當(dāng)河污水地涵斷面，水質(zhì)即已達(dá)到Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)[20]。

3.地表漫流在治理地表水污染中的應(yīng)用

地表漫流系統(tǒng)（Overland Flow）可以用于污染河流的生態(tài)修復(fù)，是土地處理系統(tǒng)的主要技術(shù)，它是將污水有控制地投配到土壤中，使其以薄層狀均勻沿地表緩坡流動(dòng)，利用“土壤微生物植物”系統(tǒng)，通過土壤的沉淀、吸附、過濾作用，土壤表層微生物的生物降解和植物吸收等過程使污水中的污染物得以去除，具有凈化效果好、運(yùn)行經(jīng)濟(jì)、操作簡便等優(yōu)點(diǎn)[21]。

孫敏等人通過地表漫流系統(tǒng)中試工程應(yīng)用于新沂河污染河水的生態(tài)治理試驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)地表漫流系統(tǒng)對(duì)氨氮的去除基本不受水力負(fù)荷的影響，且具有70%～85%的穩(wěn)定去除率[21]。張旭東在新沂河進(jìn)行地表漫流試驗(yàn)，選取了去除效果最好的早熟禾，發(fā)現(xiàn)對(duì)CODMn、氨氮、色度和總磷四種污染指標(biāo)的去除率分別達(dá)到了41.4%、83.2%、51.5%和56.1%[22]。

4.其他生態(tài)技術(shù)在地表污染中的應(yīng)用

生態(tài)溝渠是由農(nóng)田排水溝渠及其內(nèi)部種植的植物組成，通過溝渠攔截徑流和泥沙，植物滯留和吸收氮磷，實(shí)現(xiàn)生態(tài)攔截氮磷的功能[23]。胡宏祥等人發(fā)現(xiàn)，由于溝渠自身凈化和水生植物的攔截凈化作用，河道水中氮磷污染物含量呈現(xiàn)一定的降低趨勢(shì)[24]。尹澄清等人提出溝渠！水塘系統(tǒng)概念，并經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，多水塘系統(tǒng)能截留來自農(nóng)業(yè)的P污染負(fù)荷40%以上[25]。

緩沖帶是指建立在河湖、溪流沿岸的各類植被帶，包括林地、草地等，通過土壤和植物的作用對(duì)進(jìn)入到地表水中的污染物進(jìn)行吸收、吸附以及降解[26]。研究表明，在農(nóng)田和水體之間建立合理的草地或林地過濾帶，可大大降低水體中的N、P的含量。閻麗鳳等對(duì)沈陽地區(qū)河岸植被緩沖帶對(duì)氮、磷的削減效果研究表明，6種河岸植被帶中，人工林草地對(duì)氮的削減效果最好，對(duì)總氮、硝態(tài)氮和氨態(tài)氮的平均削減率分別為47%，36%和31% [27]。

5.生態(tài)技術(shù)在地表水污染中的前景

生態(tài)技術(shù)處理地表水的污染具有低成本，管理簡單不產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點(diǎn)，將會(huì)使越來越多的人關(guān)注生態(tài)技術(shù)并且應(yīng)用生態(tài)技術(shù)，并且隨著生態(tài)技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，生態(tài)方法和理論的更加成熟，生態(tài)技術(shù)將在地表水處置中發(fā)揮更大的作用。

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