2.2.1　礫間接觸氧化法

　　礫間接觸氧化法是根據(jù)河床生物膜凈化河水的原理設(shè)計(jì)而成,通過人工填充的礫石,使水與生物膜的接觸面積增大數(shù)十倍,甚至上百倍。水中污染物在礫間流動(dòng)過程中與礫石上附著的生物膜接觸、沉淀,進(jìn)而被生物膜作為營養(yǎng)物質(zhì)而吸附、氧化分解,從而使水質(zhì)得到改善。該方法使用天然材料為填料,花費(fèi)少,凈化效果好,因此得到了廣泛的應(yīng)用。如日本野川凈化場(chǎng)、坂川古崎凈化場(chǎng)和韓國良才川水質(zhì)生態(tài)-生物修復(fù)設(shè)施[4,6-7]。

　　日本多摩川支流野川因大量的生活污水排入致使水質(zhì)惡化,BOD等各項(xiàng)指標(biāo)嚴(yán)重超標(biāo),水體污染嚴(yán)重,給人們的生產(chǎn)和生活帶來了極大的不便。為此,設(shè)立了野川凈化場(chǎng),使野川的水先進(jìn)入凈化場(chǎng),經(jīng)凈化場(chǎng)凈化后再注入多摩川。凈化場(chǎng)設(shè)立在野川一側(cè)的河灘地帶,為地下構(gòu)造式,自建成投入使用后,大約經(jīng)過6年的運(yùn)行結(jié)果觀測(cè),進(jìn)入凈化槽污水的BOD和SS的平均值為12.7mg/L和9.0mg/L,經(jīng)凈化槽凈化后出水BOD和SS的平均值為5.2mg/L和3.3mg/L,去除率分別為59.1%和63.3%[4].此外,該凈化場(chǎng)所需的填料卵石是現(xiàn)場(chǎng)取自多摩川的高水位河床,省工省錢;取水位也是利用野川的自然水位差設(shè)計(jì),不需動(dòng)力;凈化場(chǎng)由于采用地下構(gòu)造式,上覆土砂,還可做為居民游憩的公園或廣場(chǎng)。日本江戶川支流坂川古崎凈化場(chǎng)也是以卵石作為填料,利用生物膜技術(shù)對(duì)水體進(jìn)行凈化。污染物在接觸氧化槽內(nèi)通過接觸沉淀、吸附和氧化分解作用實(shí)現(xiàn)凈化,自1993年投入運(yùn)行以來,系列觀測(cè)結(jié)果表明,河道微污染水體水質(zhì)有明顯改善[6]。韓國良才川于1995年實(shí)施卵石接觸氧化生物-生態(tài)治理工程,凈化設(shè)施日處理能力為32000t/d。河水經(jīng)攔河橡膠壩攔截后引入帶攔污柵的進(jìn)水口,水流經(jīng)過進(jìn)水自動(dòng)閥,經(jīng)污物濾網(wǎng)進(jìn)入污水管流入接觸氧化槽,氧化槽中放置卵石,污水通過氧化槽得到凈化后,再匯集到清水出水管中,由清水出口排入橡膠壩下游側(cè)。設(shè)施建成至今已穩(wěn)定運(yùn)行多年,治污效果顯著[7]。

　　2.2.2　人工填料接觸氧化法

　　人工填料接觸氧化法是在小型河道、排水溝(渠)內(nèi)或外設(shè)置凈化設(shè)施,在設(shè)施內(nèi)填充粒狀、細(xì)線狀、墊子狀、波板狀填料等,利用填料比表面積大、空隙率高的特點(diǎn),使大量的微生物附著在其表面,形成生物膜。當(dāng)污水流過凈化裝置時(shí),其中的污染物質(zhì)與生物膜接觸被吸附、沉淀,進(jìn)而被分解。這樣,污水在排入河流之前就能得到充分的凈化,減少了河流污染的發(fā)生源。同時(shí),還能對(duì)污染的河流起到稀釋作用。近年來,該方法因其投資省、凈化效果好,所以在河流的直接凈化中應(yīng)用較多,日本建設(shè)省已建成使用的采用該方法凈化中小河流的處理設(shè)施就有150多個(gè)。如日本千葉縣排水溝和廣島縣福山市排水渠[4,8],我國太湖流域小河道修復(fù)試驗(yàn)研究[9]。

　　福山市排水渠寬3.5m,水深約65cm;進(jìn)水的BOD值為2.8～8.1mg/L,COD值為7.5～10.8mg/L,SS為7.0～19.0mg/L;流量為2328～10368m3/d。渠內(nèi)布置細(xì)繩狀生物填料,采用6段式設(shè)置,共延長32m。經(jīng)4年的運(yùn)行,其BOD的去除率為11%～46%;COD的去除率為2%～32%;SS有去除率為16%～53%,進(jìn)一步提高了排水渠的水質(zhì)。千葉縣排水溝凈化設(shè)施設(shè)置于溝的一側(cè),采用新型不織布為填料,其特點(diǎn)是比表面積大、孔隙多、通氣性好。該凈化設(shè)施自1996年開始運(yùn)行以來,凈化效果十分明顯,SS的凈化效率達(dá)到了97%,BOD和COD的去除率也分別達(dá)到了88%和70%。大大減少了進(jìn)入河流的污染物質(zhì)的量,使河流污染得到了一定的控制[8]。河海大學(xué)田偉君等[9]利用仿生填料在太湖林莊港進(jìn)行了120m長的河道修復(fù)試驗(yàn),穩(wěn)定運(yùn)行期間填料上附著的生物膜厚度可達(dá)0.8～1.1mm,對(duì)CODMn的去除率穩(wěn)定在10%左右,對(duì)NH4+2N的去除率穩(wěn)定在40%左右,對(duì)TN的去除率達(dá)到了20%,而對(duì)TP的去除率也在25%左右。王淑梅等[5]在深圳市福田河一420m長的河段進(jìn)行原位綜合凈化試驗(yàn),經(jīng)過3個(gè)月的運(yùn)行,CODCr,BOD5,NH+42N,TN,TP和SS的去除率分別達(dá)到67.4%、8717%、34.3%、30.3%、53.3%和39.7%,該技術(shù)能夠改善污染相對(duì)嚴(yán)重的城市河流水質(zhì)。

　　2.2.3　薄層流法

　　河流自凈主要通過附著在河床及水生植物上的生物膜以達(dá)到凈化有機(jī)污染物的目的。薄層流凈化法著眼于此,采用增大生物膜的附著面積,以減少單位生物膜的處理水量而提高河床的自凈能力。具體方法是增加河面的寬度使水深變淺,增大河水與河床的接觸面積,工程建設(shè)可使河流的凈化能力增強(qiáng)數(shù)倍到數(shù)10倍[10]。例如,河寬為原河流的2倍,水深為原河流的1/2,河流的凈化能力就為原來的2倍;如河寬為原河流的4倍,水深為原河流的1/4,河流的凈化能力就變成原來的4倍。

　　2.2.4　伏流凈化法

　　伏流凈化法主要是利用河床向地下的滲透作用和伏流水的稀釋作用來凈化河流的[10]。所謂伏流即從河床向地下滲入沿地下水脈流動(dòng)的地下水流。經(jīng)泥沙過濾后的伏流水相對(duì)水質(zhì)良好。伏流凈化法是將伏流水用水泵抽出并送回河流,以降低地下水位來促使地下水加速滲透,該方法可被看作是一種緩速過濾法(微生物膜過濾),整個(gè)河床是一個(gè)大的過濾池,由河床上附著的生物膜構(gòu)成緩速過濾池的過濾膜,污染的河水經(jīng)過濾膜的過濾作用緩慢地向地下擴(kuò)散,成為清潔的地下水。用于稀釋的伏流水是滲入地下的清潔水,人為用泵提升到地面來稀釋河流,使河流的自凈作用進(jìn)一步增強(qiáng)。

　　3　生物膜技術(shù)在應(yīng)用中存在的問題及發(fā)展前景

　　人工生物膜強(qiáng)化凈化技術(shù)的研究與應(yīng)用雖然取得了很大的成功,但仍存在一些尚需解決的問題。

　　(1)實(shí)際應(yīng)用范圍較窄。該類技術(shù)目前大都應(yīng)用在小的水體中,對(duì)整個(gè)水域系統(tǒng)自我恢復(fù)能力的強(qiáng)化應(yīng)用還沒有。

　　(2)應(yīng)用過程中會(huì)對(duì)水域生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和使用功能造成一定影響。如生物膜技術(shù)應(yīng)用時(shí)的攔壩及在污染水體中使用的載體會(huì)影響到水域的航運(yùn)和泄洪等功能。

　　(3)耗資較大。目前生物膜技術(shù)在基建及運(yùn)行方面所需費(fèi)用較高,每?jī)艋粭l小河流就相當(dāng)于建了一個(gè)污水處理廠。因此,該技術(shù)還需進(jìn)一步完善。

　　從我國經(jīng)濟(jì)條件和各種技術(shù)的應(yīng)用情況來看,生物-生態(tài)聯(lián)合修復(fù)技術(shù)將是今后研究的重點(diǎn)。該聯(lián)合技術(shù)綜合了生物凈化技術(shù)凈化效果好的優(yōu)點(diǎn)以及生態(tài)修復(fù)技術(shù)強(qiáng)化水域生態(tài)系統(tǒng)自我恢復(fù)能力的優(yōu)點(diǎn),提高水域的自凈能力,恢復(fù)水域生態(tài)系統(tǒng)的原來面貌。人工生物膜技術(shù)是生物-生態(tài)聯(lián)合修復(fù)技術(shù)的一種主要工藝,它在日韓等國的成功應(yīng)用為我國開展污染地表水體修復(fù)治理提供了典范,隨著我國環(huán)境保護(hù)力度的加強(qiáng)以及環(huán)境污染治理技術(shù)的發(fā)展,諸如生物膜技術(shù)等一批生物、生態(tài)修復(fù)技術(shù)將被廣泛應(yīng)用于污染地表水體的治理。

　　參考文獻(xiàn):

　　[1]　王占生,劉文君.微污染水源飲用水處理[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2003.

　　[2]　劉　雨,趙慶良,鄭興燦.生物膜法污水處理技術(shù)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2000.

　　[3]　BOEIJE GEERTM,Schowanek Diederik R,Vanrolleghem Peter A. Incorporation of Biofilm Activity in River Biodegadation Modeling :A Case Study for Linear Alkylbenzene Sulphonate(Las)[J].Water Research,2000,34(5):1479-1486.

　　[4]　田偉君,翟金波,王　超.城市緩流水體的生物強(qiáng)化凈化技術(shù)[J].環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備,2003,4(9):58-62.

　　[5]　王淑梅,王寶貞,金文標(biāo),等.城市污染河流水質(zhì)原位綜合凈化技術(shù)[J].城市環(huán)境與城市生態(tài),2008,21(4):1-4.

　　[6]　高曉琴,姜　姜,張金池.生態(tài)河道研究進(jìn)展及發(fā)展趨勢(shì)[J].南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2008,32(1):103-106.

　　[7]　吳林林,黃民生,鄧　亂.城市污染河流生物——生態(tài)治理研究與應(yīng)用進(jìn)展[J].凈水技術(shù),2006,25(6):11-15.

　　[8]　田偉君,翟金波.生物膜技術(shù)在污染河道治理中的應(yīng)用[J].環(huán)境保護(hù),2003,8:19-21.

　　[9]　田偉君.河流微污染水體的直接生物強(qiáng)化凈化機(jī)理與試驗(yàn)研究[D].河海大學(xué),2006.

　　[10]　孫躍平,小倉憲治.城市小型河流水質(zhì)直接凈化的方法[J].環(huán)境導(dǎo)報(bào),1999(6):37-38.

　　作者簡(jiǎn)介:陳　航(1969-),男,浙江永康人,工程師.主要從事水資源監(jiān)測(cè)、評(píng)價(jià)與管理工作.

　?。▉碓矗赫憬妼？茖W(xué)校學(xué)報(bào)）