2.2.1　礫間接觸氧化法

　　礫間接觸氧化法是根據河床生物膜凈化河水的原理設計而成,通過人工填充的礫石,使水與生物膜的接觸面積增大數十倍,甚至上百倍。水中污染物在礫間流動過程中與礫石上附著的生物膜接觸、沉淀,進而被生物膜作為營養物質而吸附、氧化分解,從而使水質得到改善。該方法使用天然材料為填料,花費少,凈化效果好,因此得到了廣泛的應用。如日本野川凈化場、坂川古崎凈化場和韓國良才川水質生態-生物修復設施[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惡化,BOD等各項指標嚴重超標,水體污染嚴重,給人們的生產和生活帶來了極大的不便。為此,設立了野川凈化場,使野川的水先進入凈化場,經凈化場凈化后再注入多摩川。凈化場設立在野川一側的河灘地帶,為地下構造式,自建成投入使用后,大約經過6年的運行結果觀測,進入凈化槽污水的BOD和SS的平均值為12.7mg/L和9.0mg/L,經凈化槽凈化后出水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,該凈化場所需的填料卵石是現場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計,不需動力;凈化場由于采用地下構造式,上覆土砂,還可做為居民游憩的公園或廣場。日本江戶川支流坂川古崎凈化場也是以卵石作為填料,利用生物膜技術對水體進行凈化。污染物在接觸氧化槽內通過接觸沉淀、吸附和氧化分解作用實現凈化,自1993年投入運行以來,系列觀測結果表明,河道微污染水體水質有明顯改善[6]。韓國良才川于1995年實施卵石接觸氧化生物-生態治理工程,凈化設施日處理能力為32000t/d。河水經攔河橡膠壩攔截后引入帶攔污柵的進水口,水流經過進水自動閥,經污物濾網進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。設施建成至今已穩定運行多年,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)內或外設置凈化設施,在設施內填充粒狀、細線狀、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,使大量的微生物附著在其表面,形成生物膜。當污水流過凈化裝置時,其中的污染物質與生物膜接觸被吸附、沉淀,進而被分解。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生源。同時,還能對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用較多,日本建設省已建成使用的采用該方法凈化中小河流的處理設施就有150多個。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試驗研究[9]。

　　福山市排水渠寬3.5m,水深約65cm;進水的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。渠內布置細繩狀生物填料,采用6段式設置,共延長32m。經4年的運行,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%,進一步提高了排水渠的水質。千葉縣排水溝凈化設施設置于溝的一側,采用新型不織布為填料,其特點是比表面積大、孔隙多、通氣性好。該凈化設施自1996年開始運行以來,凈化效果十分明顯,SS的凈化效率達到了97%,BOD和COD的去除率也分別達到了88%和70%。大大減少了進入河流的污染物質的量,使河流污染得到了一定的控制[8]。河海大學田偉君等[9]利用仿生填料在太湖林莊港進行了120m長的河道修復試驗,穩定運行期間填料上附著的生物膜厚度可達0.8～1.1mm,對CODMn的去除率穩定在10%左右,對NH4+2N的去除率穩定在40%左右,對TN的去除率達到了20%,而對TP的去除率也在25%左右。王淑梅等[5]在深圳市福田河一420m長的河段進行原位綜合凈化試驗,經過3個月的運行,CODCr,BOD5,NH+42N,TN,TP和SS的去除率分別達到67.4%、8717%、34.3%、30.3%、53.3%和39.7%,該技術能夠改善污染相對嚴重的城市河流水質。

　　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到凈化有機污染物的目的。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,工程建設可使河流的凈化能力增強數倍到數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的地下水流。經泥沙過濾后的伏流水相對水質良好。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),整個河床是一個大的過濾池,由河床上附著的生物膜構成緩速過濾池的過濾膜,污染的河水經過濾膜的過濾作用緩慢地向地下擴散,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一步增強。

　　3　生物膜技術在應用中存在的問題及發展前景

　　人工生物膜強化凈化技術的研究與應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)實際應用范圍較窄。該類技術目前大都應用在小的水體中,對整個水域系統自我恢復能力的強化應用還沒有。

　　(2)應用過程中會對水域生態系統的結構和使用功能造成一定影響。如生物膜技術應用時的攔壩及在污染水體中使用的載體會影響到水域的航運和泄洪等功能。

　　(3)耗資較大。目前生物膜技術在基建及運行方面所需費用較高,每凈化一條小河流就相當于建了一個污水處理廠。因此,該技術還需進一步完善。

　　從我國經濟條件和各種技術的應用情況來看,生物-生態聯合修復技術將是今后研究的重點。該聯合技術綜合了生物凈化技術凈化效果好的優點以及生態修復技術強化水域生態系統自我恢復能力的優點,提高水域的自凈能力,恢復水域生態系統的原來面貌。人工生物膜技術是生物-生態聯合修復技術的一種主要工藝,它在日韓等國的成功應用為我國開展污染地表水體修復治理提供了典范,隨著我國環境保護力度的加強以及環境污染治理技術的發展,諸如生物膜技術等一批生物、生態修復技術將被廣泛應用于污染地表水體的治理。

　　參考文獻:

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

　　[2]　劉　雨,趙慶良,鄭興燦.生物膜法污水處理技術[M].北京:中國建筑工業出版社,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化凈化技術[J].環境污染治理技術與設備,2003,4(9):58-62.

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

　　[6]　高曉琴,姜　姜,張金池.生態河道研究進展及發展趨勢[J].南京林業大學學報:自然科學版,2008,32(1):103-106.

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

　　[8]　田偉君,翟金波.生物膜技術在污染河道治理中的應用[J].環境保護,2003,8:19-21.

　　[9]　田偉君.河流微污染水體的直接生物強化凈化機理與試驗研究[D].河海大學,2006.

　　[10]　孫躍平,小倉憲治.城市小型河流水質直接凈化的方法[J].環境導報,1999(6):37-38.

　　作者簡介:陳　航(1969-),男,浙江永康人,工程師.主要從事水資源監測、評價與管理工作.

　　（來源：浙江水利水電專科學校學報）