金相灿：城市河流水污染控制及生态修复基础与技术

第一篇：金相灿：城市河流水污染控制及生态修复基础与技术

金相灿：城市河流水污染控制及生态修复基础与技术

金相灿，中国环境科学研究院水所所长、研究员。

国际湖泊环境委员会常务理事、联合国全球陆地观测系统专家组成员，国际水污染研究与控制协会中国委员。国际杂志：《LAKES RESERVOIRS》, 国际湖泊环境委员会主办 编委。

中国科技部“863“主题专家组专家，中国环境学会水环境分会理事长，中国疏浚协会副理事长，全国环境监测技术委员会委员，中国环境地学专业委员会委员。主持多项国家863项目，多次获得国家级、部级科学技术进步奖奖。

摘 要：城市河流是水环境的重要组成部分，我国城市河流的水质及水生生物环境随着近二三十年城市化的迅速发展而严重恶化。本文从城市河流治理理念与思路角度，阐述了城市河流的问题诊断、城市河流污染治理思路、控源对策、城市河流生态修复技术以及城市河流的管理对策。

关键词：城市河流；污染控制；生态修复

1、城市河流的概述

城市河流是我国水环境的重要组成部分，是广大城市居民生活生产的水资源基础，也在社会经济发展中发挥着巨大的作用，城市水环境质量的好坏会直接制约地区乃至全国整个国民经济的持续发展。

一般认为，河流指地表上有相当大水量且常年或季节性流动的天然水流；而对于城市河流，有的学者认为是指发源于城区或流经城市区域的河流或河流段，也包括一些历史上虽属人工开挖、但经多年演化已具有自然河流特点的运河、渠系，也有研究者认为城市河流水环境是指城市中的线状水体(自然河流、人工渠道、护城河)及其水循环空间。

但对于城市河流的环境修复而言，城市河流应理解为一个流域的或区域的概念，在随着区域的城市化与土地利用改变，河流的基本形态、水动力、补给来源与方式、水功能、水质量以及水生态均会发生变化，因此在研究城市河流环境时，应当考虑地区性与整体性，以及综合性。在对城市河流水污染研究及生态修复的此讨论中，认为河流不仅指水体本身，也包括河岸环境、河道周边环境、河流水体的循环空间（包括地下水源）、补给区的城市化建设；同时，由于城市河流所

处位置的特殊性，对城市河流的研究必须与城市社会经济、生产力的发展以及人类活动及干扰等综合起来一并进行，才能比较准确的把握其真蒂与内在规律。

2、我国城市河流的主要环境问题

城市河流是随着近二三十年以来城市迅速发展而出现一系列环境问题，据调查，我国城市河流、湖泊及景观水体普遍出现水污染与生态退化等问题，有的城市河流问题呈现越来越严重的态势，突出表现为水质恶化乃至黑臭、水生态严重退化甚至破坏、堤岸人工化、河流形态几何化、城市水灾频发、河流景观极大伤害，成为我国水环境污染中的重灾区。

实际上，城市河流的环境问题的出现并不能简单地归结为排污的后果，我国70年代随着改革开放，城市化进程加速发展，带来人口压力增强，城市地面硬质化地面比例增加，自然植被覆盖率下降，地下水位降低，水资源过度开发，城市污水排放量急剧增加等一系列后果。

由于城市河流水质恶化，很多城市将河流覆盖变成地下暗河，或修建直立岸、河道人工化、物理化，河岸缓冲带减少，水域栖息生物减少或消失；河滨生物栖息地网络被分割、孤立，河岸自然生物群落消失、绿地人工化，生物多样性受损。城市人口的增加，经济的发展，使城市非透水地面增加，造成地下水补充不足，城市地表径流增加，因此该城市带来水灾，在北京，每年暴雨季节都会发生雨水淤积，进而影响交通，造成大量的经济损失，并给人们的生活带来不利影响。

随着城市化步伐的加快，城市河道基本功能受到损害，大量工业废水、生活污水不经处理直接排放到城市河流中，致使城市水体水质迅速下降。目前,全国80%以上的城市河流受到污染。据全国2222个监测站的统计,在138个城市河段中, 符合Ⅱ、Ⅲ类水质标准的仅占23%，超过Ⅴ类水质的占到38%。归纳起来，我国城市河流所面临的主要环境问题有：

（1）水质污染严重，COD、BOD5、氨氮、总氮、总磷等超标严重；

（2）水体溶解氧低下，部分区域已经处于厌氧状态，河流自净能力丧失；

（3）堤岸硬质化，城市河流面积减少；

（4）河流生态退化甚至遭到破坏，生物多样性减少；

（5）河道透明度下降，河流景观差。

3、城市河流的治理理念与思路

河道是城市生命有机体的重要组成部分，使城市居民与认为活动的综合结果，城市河流的治理应从城市高度与流域范围进行思考、规划、设计、实施。城市河流的修复则应以控源为主，生态修复要以自然修复为主。

（1）综合规划，合理布局

首先，城市规划与社会经济结构应合理布局；实行控源，改善城市河流水质，生态修复，景观重建，进行长效管理最终达到城市河流功能的恢复。

（2）确定近期与远期目标

城市河流治理与修复应当统一规划，分期实施。对于污染严重的河流，目标制定可分为近期与远期。这样有利于治理信心的建立与资金的投入。

近期目标为：解决河水的黑臭问题，提高河水透明度，改善水体水质，建设生态堤岸，改善河区生态景观。

长远目标为：水质洁净优良；生态系统良性；河流防洪安全；景观文化永续。

（3）目标制定的依据

水生生态保护与修复的目标可依据河流目前的状况确定。对自然环境良好的河流，应以与河流密切相关的指标优先如：固有物种、一旦破坏很难恢复的物种、生态机能高，影响生物多样性的物种等；对污染严重的河流，则采用类比的方法确定目标如：过去清洁时期河流的指标、邻近地区污染较轻河流的指标以及同一条河流上下游污染较轻段的指标。

4、城市河流问题诊断

城市河流的治理与修复的前提是对城市河流问题进行诊断。只有深入了解城市河流的主要环境问题及其原因，才可能做到“对症下药”，有的放矢地进行河流污染控制及生态恢复。

河流问题的诊断应从以下几个方面来进行：

（1）河流的历史沿革；

（2）城市化进程的发展；

（3）河流污染源调查；

（4）水质下降和恶化过程；

（5）土地利用的改变；

（6）地形地貌调查；

（7）河流水动力学变化过程。

在诊断的基础上, 提出城市河流的水污染的控制方案。

5、城市河流污染治理的思路

城市污染河流的治理应分类进行，对于不同污染程度的河流或河段应采用不同的治理方法和手段。

（1）轻度污染河流

对城市轻度污染河流采取的治理对策有：沿河污染源控制对策（村镇污水土壤净化槽、面源控制、人工湿地等）；河水水质改善对策（河水增氧、生态砾石床、富营养化水华防治等）；河流生态修复对策（生态堤岸、岸边带、生物多样性建设等）；河道防洪对策（与城市防洪规划相结合）；文化景观与景观保护对策（水文化、文化古迹、生态景观）以及生产与消费结构优化调整（促进绿色消费、清洁生产）。

（2）重度污染河流

对城市重度污染河流或河段（黑臭水体）的治理概念则应包括：严格控源；入流水体控源对策；水体宏观层面的改善对策；局部水质强化净化对策；水体生态修复对策；景观建设与保护管理对策。

黑臭段水体的治理手段主要有：河滨污水净化系统；河道曝气增氧；河道陆生浮床；网状生物膜；生态修复与净化。对于中污染段河道水体的治理手段主要有：除沙/藻技术；河滨污水净化系统；河道曝气增氧；河道陆生浮床；生态护岸景观恢复。

通过以上手段，使大部分水体达到地表水规划目标。

6、控源(控制污染源)对策

造成河流水污染的主要原因是外界环境输入到河流的污染物质过量，在河流中累积，因而最根本的控制措施是减少河流污染负荷的输入量，即通过对河流外

源负荷和内源负荷的控制来实现的。

① 减少COD与氮、磷的入河排放量

首先应该计算河流COD与氮、磷环境容量，采取总量控制。削减点污染源和非点污染源的入河负荷，采取有效措施解决污染源入河的根本问题。② 控制河内污染源

河流内源是河流污染的又一重要污染源，控制河内污染底泥、旅游污染、船舶污染和养殖污染等是控制河内污染源的主要任务。

7、城市河流生态修复技术

生态修复是城市污染河流控制必不可少的措施，建立健康的生态系统的良性生态平衡。也是城市河流治理的最终目标。生态修复对策应包括河流陆域和水体两部分：

① 恢复河流水体生态系统，包括河流滨岸带生态恢复和浅水区沉水植物生态恢复，它们是巨大的污染物的累积场所并具有净化作用，对波浪的缓冲、生态系缓冲和泥沙的缓冲等功能，恢复生物栖息场所(产卵场、生物多样性)等。

② 恢复河流沿岸上生态系统

保护河区周围及上游的森林植被，防止营养物质的过多流失，减少非点源的污染物入湖量。

主要的城市河流治理的生态修复技术有：增氧曝气技术、生态浮床技术、生态复合填料技术、河道生态砾石床、河道的生态修复、生态堤岸修复、以污泥作基底的直立堤岸植物修复技术以及河流滩潭水质净化技术。

8、城市河流的管理对策

河流污染治理既需要工程措施又不缺少管理对策，因此，根据国情和经济实力提出切实可行的、有效的管理对策，也是城市河流污染控制的关键任务之一。首先应对河流制订出水质管理规划，确定水环境和河流生态目标，同时制订保护河流的法规，加强对群众的宣传教育，建立河区管理机构，制定保护河流的法规条例, 切实保证治理措施和管理措施的实施。

特别应当指出的是，对于污染已经相当严重的河流应当进行综合的工程治理和有效的管理，这是河流水质修复最有效的措施。

主要参考文献

1． 宋庆辉，杨志峰，对我国城市河流综合管理的思考，水科学进展，2002，13

（3）：377-382

2． 江红梅,王正中，张小朋，我国城市河流水环境综合规划治理探讨，西北农林科技大学学报(自然科学版).2006 Vol.34 No.125-128

3． 金相灿 等，1990，中国湖泊富营养化，中国环境科学出版社

4． 金相灿 等，中国湖泊环境(I册)，北京：海洋出版社，1995

5． 中国科学院南京地理与湖泊研究所，1989，中国湖泊概论，科学出版社

6． 《全国主要湖泊（水库）富营养化调查研究》课题组，1990，全国主要湖泊水库富营养化调查研究报告

7． 顾丁锡、舒金华，1988，湖泊水污染预测及防洪规划方法，中国环境科学出版社

8． 金相灿、屠清瑛 等，1990，湖泊富营养化调查规范（第二版），中国环境出版社

9． Morikiro Aizaki and Harukuni Tachibana, Limnlogical Comparison of Characteristics of Water Quality in Chinese and Japanese Lakes,Proceedings of Symposium on “Limnological Comparison of Chinese and Japanese Eutrophic lakes”at Hokkaido University in July 1990, 95～96

第二篇：流域水污染修复理论与技术

流域水污染修复理论与技术

学科：环境工程 学号： 姓名： 指导教师：

摘 要

水资源对于人们生存和发展的重要性是众所周知的，而当代流域水环境被破坏污染已经是不争的事实。流域水环境中河流、湖泊水库、湿地和地下水与人类生产生活密切相关，本文对该4种水环境类型的修复技术分别进行了介绍，并简要分析了每种水环境类型较为有效的技术方法。

1、引言

水生态系统是指自然生态系统中由河流、湖泊等水域及其滨河、滨湖湿地组成的河湖生态子系统其水域空间和水、陆生物群落交错带是水生等生物群落的重要生境。然而，大量的污水排放和水库堤坝建设造成了水生生物生长环境的恶化和重要生境的丧失带来一系列的水生态问题如：江河源头区水源涵养能力降低，水生态功能衰退水资源过度开发河湖生态用水被挤占，严重时造成河道断流、绿洲和湿地萎缩、湖泊干涸与咸化、河口生态恶化等等。实践表明，如果不采取人工辅助措施减少或消除这些问题仅凭水生态系统自身恢复需要相当长的时间，甚至永远也无法恢复原有的生态平衡。

水在其自然边界内循环和汇集，形成流域。水环境是流域内储存、传输和提供水资源的水体，是水生生物生存与繁衍的空间，也是各种污染物的最终归宿。

根据水的地理位置，将流域中的水环境分为地表水环境和地下水环境。地表水环境指河流、湖泊、水库、海洋、沼泽、冰川等以暴露在地面的水为主的水域；地下水环境指泉水、浅层地下水、深层地下水等存在于包气带以下底层空隙的水域。

2、流域水环境修复技术概念

一般而言，水环境修复指的是依靠生态系统的工作机理，运用相关的技术方法，改善水的质量，以求达到修复生态的目的，使其中的各种生物及其系统都能够做到自我修复和调整，最终达到和谐状态。水环境修复的对象不仅包括水体，还有水体相关的生物地理环境。而不同的水域形式，因其物理环境、化学环境以及生物环境的不同，需要不同的修复技术体系。河流、湖泊水库、湿地和地下水是与人类生产生活密切相关的水环境，本文将从这四个方面，介绍其水环境修复技术。

3、运用河流修复技术的重要性

水资源对于人类生存与发展的重要性不言而喻，水为生命提供滋养，同时也洗去生活中产生的脏乱之物，在工业农业等等行业上的运用更是数不胜数。正因为水的妙用无穷，所以过度的开采和使用更是让水资源面临枯竭的窘境。加上现代工业的发展，对水资源的浪费，对各种水体的污染十分严重。流域水环境的治理，正是解决这一问题的良策，它可以在很大程度上拯救面临污染和干涸的水域，这既有利于生态系统的良性发展，更是促进人类社会可持续发展的必然措施。

4、河流修复技术

一般河流生态修复的目标主要包括河岸带稳定，水质改善，栖息地增加，生物多样性的增加，渔业发达及美学和娱乐，以期河流能够更加自然化，这是修复工程的一个最普遍的目标。

河流修复技术多种多样，物理技术：河道引水技术、生态防渗技术、底泥疏浚与物理覆盖技术、人工增氧技术等；化学技术：投加絮凝剂促进污染物沉淀、投加石灰脱氮、投加化学药剂除藻、调节pH值对重金属进行化学固定、原位化学反应技术等；生物生态技术：微生物修复技术、水生动植物修复技术、人工湿地技术以及多自然型河流构建技术等。本文选择较为有效的方法：河道引水技术、原位化学反应技术和水生植物修复技术进行详细分析。

（1）河道引水技术

河道引水技术是指引进外部清洁水源来改善河道水质，在水源允许的情况下，引进外部清洁的水源，增加河水水量，不仅可以人为地缩短水在河道中的停留时间，增加浮游植物的生物量，使污染河水不易黑臭，同时水体复氧量也会增加，提高河道自净能力。利用调水改善河道水质是一种投资少、成本低、见效快的处理工程。

（2）原位化学反应技术

原位化学反应技术是指通过化学反应和生物反应（氧化、还原、吸附、沉淀、有机金属络合等），在受污染的地点，原地使重金属离子固定下来的方法。常用的物质包括石灰[Ca(OH)2]、灰烬(KOH)、硫化钠(Na2S)等。此外，化学氧化可以将有机物转化为无毒或者毒性比较小的化合物，常用的氧化剂为二氧化氯、次氯酸钠或者次氯酸钙和臭氧等。（3）水生植物修复技术

水生植物在水环境修复中的作用方式主要包括物理过程、吸收作用、协同作用和化感作用。水生植物修复技术利用水生植物及其共生的微环境去除水体中的污染物质并恢复永生生态系统。水生物修复技术的核心是将植物漂浮种植到水面上，利用植物生长从水体中吸收利用大量污染物，例如凤眼莲、浮莲、水鳖、浮萍等水生植物能够很好地去除河流中的氮磷等营养物质。生物浮床是其典型的技术应用之一。

5、湖泊水库修复技术

湖泊是地球上重要的淡水蓄积库, 地表上可利用的淡水资源 90%都蓄积在湖泊里。因此湖泊与人类的生产、生活密切相关, 具有很重要的社会、生态功能, 如调水防洪, 生产、生活水源地, 水产养殖, 观光旅游等。随着我国社会经济和城市化进程的快速发展, 湖泊水环境污染问题日益突出。根据全国水资源综合规划评价成果, 全国84个代表性湖泊营养状况评价结果表明: 全年有 44 个湖泊呈富营养化状态, 占评价湖泊总数的52.4%, 其余湖泊均为中营养状态。湖泊的主要污染问题有：富营养化、湖泊有毒有机物污染、重金属污染、湖泊酸化等。

湖泊污染源可分为外源和内源。从一开始, 湖泊外源污染的控制和治理就引起人们的重视。经过多年的研究和实践, 外源控制技术已取得了一定实效。但外源控制并没有实质性改变湖泊受污染的状况, 很多研究表明, 这是由于湖泊沉积物中污染物的释放造成的, 特别是内源磷释放造成的湖泊富营养化问题。因此, 内源控制技术逐渐引起人们的重视。

不同污染物内源释放机制不同, 如沉积物中氮释放主要与沉积物中有机氮化合物的分解程度、速率以及随后细菌参与的无机形态氮的相互转化有关;沉积物中磷、重金属元素与沉积环境的氧化———还原条件有关;生产力高的富营养化湖泊表层有机质分解的磷释放可能是沉积磷活化更新的主要机制;而沉积物中的持久性有毒有机污染物则与底栖生物毒性暴露和食物链传递有关。不同类型湖泊中, 污染物的影响方式和程度也不同, 浅水湖泊中风浪引起的悬浮作用是沉积物中污染物释放的主要过程, 而深水湖泊中污染物的释放主要与物质形态、湖泊季节性分层和理化性质有关。因此, 不同类型、主要污染因子不同的湖泊, 其内源控制技术及污染恢复技术也不同。根据近年来的研究和实践, 主要有以下几种污染恢复技术。

（1）湖泊沉积物疏浚

湖泊沉积物疏浚被认为是降低湖泊污染物负荷最有效、直接的措施。瑞典 Trummen湖通过疏浚工程降低90%总磷负荷,而美国的Lilly湖疏浚后总磷的消减率达到55%。但是，并不是所有的疏浚都能达到理想的效果, 1998年南京玄武湖清淤,采取沿湖污水停止输入、抽干水清淤的方法,清淤后半年内湖水的透明度、COD 和总磷基本不变。疏浚底泥的环境效果与疏浚方法有关,疏浚主要考虑降低沉积物中的污染负荷。因此,要对沉积物中的污染物种类、含量分布、剖面特征、沉积速率、化学及生态效应有详细的调查和分析,确定疏浚的范围和深度。

（2）沉积物覆盖技术

在污染沉积物表面覆盖一层物质,把沉积物和水体隔开,达到控制污染物释放的目的。覆盖物可以是低污染的沉积物、沙砾,或各种材料组成的复合层。起作用的机制主要是颗粒物对污染物的吸附作用,减少水动力或生物扰动,覆盖层造成的无氧环境利于某些厌氧细菌对有机污染物的降解。覆盖技术相比别的控制技术,花费低,适用于有机、无机处理,对环境潜在的危害小;但其工作量大,需要大量的清洁泥沙,来源困难。同时覆盖会增加底泥的量,使湖泊库容变小,因而该技术不太适用于湖泊底泥污染的治理。

（3）湖泊理化性质改善

湖泊的理化性质影响着湖泊中各种物理、化学及生物过程, 进而影响各种污染物的内源释放。通过投加一些化学试剂以改善湖泊的理化性质,如酸碱度和溶解氧含量,以达到控制内源释放的目的。向湖泊投加铁盐、铝盐,可以通过吸附或絮凝作用与水体中的无机磷酸盐共沉淀;但沉淀的铁磷化合物在还原条件下有可能重新活化再次释放。而铝盐与磷酸盐结合相对牢固,可在变化范围较大的水环境中稳定存在,甚至在完全氧化的环境中也较稳定。如果铝的加入量足够大, Al(OH)3可在沉积物表层形成“薄层”,从而阻止磷释放。

（4）污染湖泊的生态恢复

湖滨带生态恢复。湖滨带是湖泊水域与流域陆地生态系统间的过渡带, 是湖泊重要的天然屏障,不仅可以有效滞留陆源输入的污染物,还有净化湖水水质的功能。湖滨带生态恢复的目的是恢复湖泊的完整性,包括湖滨带物理环境的修复、挺水植被的快速组建和水生群落的优化三大方面。

水生生态恢复。湖泊水生植被是由生长在湖泊浅水区和湖周滩地上的沉水植物群落、浮叶植物群落、漂浮植物群落、挺水植物群落及湿生植物群落共同组成。水生植被的演化随湖泊环境的变迁而演化,同时也能反作用于湖泊环境,在一定程度上影响湖泊环境的演化方向和速度。因此,湖泊水生植被恢复是根据湖泊生态环境条件和需要,在生态系统受损的湖泊环境基础上重构良性的水生生态,包括湖泊环境的工程改造和水生植物恢复两方面内容。

6、湿地修复技术

湿地是处于陆地生态系统和水生生态系统之间的转换区，具有独特水文、土壤、植被与生物特征的生态系统。湿地修复指通过生态技术或生态工程对退化或消失的湿地进行修复或重建再现干扰前的结构和功能，以及相关的物理、化学和生物学过程，使其发挥应有的作用。

湿地修复技术可按照物理、化学和生物技术进行划分。物理技术包括土壤渗滤法、调水冲洗法；化学技术包括混凝法、中和法、氧化还原法、吸附法、离子交换法、电渗析法；生物技术包括湿地植物净化、生物膜吸附等。由于化学方法容易对湿地生态系统造成新的污染，所以相关技术应用不广泛。土壤渗滤法和生物膜吸附法是两项比较新的技术，应用性也较强。

（1）土壤渗滤法

湿地土壤是湿地植物生长发育的基质，在此发生了各种物理化学反应，利用湿地土壤对水环境污染物的滤过特性，可以达到水环境改善的目的。研究表明，湿地土壤在垂直方向上对氮和磷有很强的滤过截留作用。对氮素滤过、截留起主要影响作用的土壤因子是粘土含量、有机质含量和TN含量，对磷素起主要影响作用的土壤因子是粘土含量、有机质含量、p H值和含水量。该技术具有简单易行、费用低的特点，应用性较强。

（2）生物膜吸附法

在一定的酸碱条件下，生物膜对于湿地水环境中的重金属具有一定的吸附作用。根据湿地的理化性质设计生化池，可采用连续水的动态自然挂膜培养方式，微生物在填料上缓慢生长和繁殖，生物膜会逐渐变厚。生物膜上含有丰富的藻类和原生动物，先吸附原水中的有机物、氨氮等污染物，再进一步为膜上的微生物分解、吸收、代谢而得到去除。

7、地下水修复技术

地下水是指存在于地表以下岩（土）层空隙中各种不同形式水的统称。地下水具有多种功能，与人类生活密切相关。近年来,由于大量工农业废弃物不合理地进行填埋,污染物事故性排放以及地下储油设施泄漏,各种有机物、重金属及放射性有害物质进入地下系统,地下水污染状况日益严重。修复已被污染的地下水,加强地下水环境的保护,已成为当前国内外环保研究的热点。目前,较典型的地下水污染修复技术主要有以下3种：

（1）抽出处理修复技术

P&T技术是最早出现的地下水污染修复技术,也是地下水异位修复的代表性技术。自20世纪80年代开展地下水污染修复至今,地下水污染治理仍以P&T技术为主。传统的P&T技术是把污染的地下水抽出来,然后在地面上进行处理。近年来,随着污染治理研究的不断深入,该技术已有了更广泛的含义,只要在地下水污染治理过程中对地下水实施了抽取或注入的,都归类为P&T技术。P&T技术概 念模型见图1。

P&T技术的修复过程一般可分为两大部分:地下水动力控制过程和地上污染物处理过程。该技术根据地下水污染范围,在污染场地布设一定数量的抽水井,通过水泵和水井将污染了的地下水抽取上来,然后利用地面净化设备进行地下水污染治理。在抽取过程中,水井水位下降,在水井周围形成地下水降落漏斗,使周围地下水不断流向水井,减少了污染扩散。最后根据污染场地的实际情况,对处理过的地下水进行排放,可以排入地表径流、回灌到地下或用于当地供水等。P&T技术适用范围广,对于污染范围大、污染晕埋藏深的污染场地也适用。但其自身也存在一些局限性:①当非水相溶液出现时,由于毛细张力而滞留的非水相溶液几乎不太可能通过泵抽的办法清除;②该技术开挖处理工程费用昂贵,而且涉及地下水的抽提或回灌,对修复区干扰大;③如果不封闭污染源,当停止抽水时,拖尾和反弹现象严重;④需要持续的能量供给,以确保地下水的抽出和水处理系统的运行,同时还要求对系统进行定期的维护与监测。

（2）监测天然衰减修复技术

MNA技术出现的时间较晚,于20世纪90年代才开始正式用于地下水污染治理。该技术基于污染场地自身理化条件和污染物自然衰减能力进行污染修复,从而达到降低污染物浓度、毒性及迁移性等目的。另外,MNA技术还必须根据污染区域的治理目标,采用相应的监测控制技术,对地下水的自然修复过程进行监测评价。实施监测的目的主要有以下几方面:①证明污染物的自然衰减与预测相符合;②能够监测影响自然衰减能力的环境变化因素(如:水文地质条件、地球化学条件、微生物等);③能够监测出所有潜在的有毒或易迁移转换的污染产物;④证实污染晕在纵、横、垂向上没有进一步扩展;⑤确定该修复过程对下游不会造成不良影响;⑥验证该修复是否达到修复目标。

采用MNA技术进行地下水污染修复,一般不会产生次生污染物,对生态环境的干扰程度较小;并且该技术工程设施简单,修复费用远远低于其他修复技术。但该技术适用范围较窄,对区域环境和污染物自然衰减能力要求较高,一般仅适用污染程度较低、污染物自然衰减能力较强的区域。

（3）空气注入修复技术

AS技术是在土壤气相抽提Soil Vapor Extraction技术(简称SVE技术)的基础上发展起来的,20世纪80年代中期最早应用在德国,随后迅速发展至美国以及欧洲的其他国家。近年来,AS技术已成为地下水原位处理技术的首选。其概念模型见图2。

该技术通常用来治理地下饱和带(饱水带及毛细饱和带)的有机污染,一般与SVE技术联合使用,其修复原理为:通过向地下注入空气,在污染晕下方形成气流屏障,防止污染晕进一步向下扩散和迁移,在气压梯度作用下,收集地下可挥发性污染物,并以供氧作为主要手段,促进地下污染物的生物降解。修复过程中发生的质量迁移转化机制较复杂,在不同的修复阶段,控制修复速率和效率的机理也不同。另外,随着场所地质条件的变化,各种机理对AS技术修复作用的贡献也不同。

AS技术具有如下特点:①设备简单,安装方便,易操作;②修复效率高,治理时间短,一般情况下修复期为1～ 4 a;③更适于消除地下水中难移动处理的污染物(如Dense Non-aqueous Phase Liquid,简称DNAPL,密度大于1的非水相溶液);④现场原位修复,对修复点干扰小。该技术的局限性主要有以下几点:①对于非挥发性的污染物不适用;②受地质条件限制,不适合在低渗透率或高黏土含量的地区使用;③不能应用于承压含水层及土壤分层情况下的污染物治理。

8、结语

河流、湖泊水库、湿地和地下水的修复技术繁多，主要均围绕着物理方法、化学方法和生物-生态方法这3 类展开，方法有所重叠。有的技术方法对于某一种水环境类型的修复适用，但对另一种水环境类型并不一定是最佳选择，例如底泥疏浚对于河流的修复存在一定的风险，但对湖泊水库修复却是一种很好的方法。在对流域水环境进行治理和管理时，应综合分析水环境的类型和状况，优先选择最合适的技术进行修复，以最小成本、最快速度达到水环境结构和功能恢复的目的。

[参考文献] [1]李青云.长江科学院流域水环境专业研究进展及展望[J].长江科学院院报，2015(6).[2]仇伟光，李艳红，邰姗姗.辽河流域水环境管理对策研究[J].环境与可持续发展，2013(3).[3]廖静秋，黄 艺.流域水环境修复技术综述[J].环境科技，2013(2).[4]程英，裴宗平.湖泊污染特征及修复技术[J].现代农业科技，2008(2).[5]张文静,董维红,苏小四,柳富田.地下水污染修复技术综合评价[J].水资源保护,2006(9).[6]MARTIN R，PERROW A J．Handbook of Ecological Restoration [M].The United Kingdom: Cambridge University Press，2002.[7]KIVAISI A K.The potential for constructed wetlands forwastewater treatment and reuse in developing countries: areview[J].Ecological Engineering, 2001, 16: 545341.[9]HOLDREN C W，TAGGART J．Managing Lakes and Reservoirs(3rd edition)[M].US: North American Lake Management Society，2001.[10] TEAL.Gas transport in the marsh grass, Spartinaalterniflora[J].J Exp Bot, 1996,17: 355-361.[11]Xu S，Sheng G，Boyd S A.Advance in Agronomy [M].USA:Academic Press, 1997.[12]The Interstate Technology and Regulatory Council(ITRC)ofUnited States.Permeable reactive barriers:lessons learned/newdirections[ M].Washington DC: Interstate Technology &Regulatory Council,2005:8-25.[13]The Interstate Technology and Regulatory Council(ITRC)ofUnited States.Overviewof groundwater

remediationtechnologies

for

MTBE

and TBA[M].WashingtonDC:InterstateTechnology&RegulatoryCouncil,2005:26-50.[14] James W P, Elizabeth M H, Holbrooka C T.Long –termpersistence of amphibian populations in a restored wetlandcomplex.Biological Conservation, 2007, 138:371~380.[15] Mark J A, Glenn C E, Christopher L T, et al.Unauthorizedhuman use of an urban coastal wetland sanctuary: Currentand future patterns.Landscape and Urban Planning, 2007,80:173~183.

第三篇：《水污染控制技术》课程课堂教学改革与实施

《水污染控制技术》课程课堂教学改革与实施

《水污染控制技术》是环境监测与治理技术专业的主干专业课程，本文通过对课程教学内容、教学方法、教学手段等做了一些经验总结。

水污染控制技术 课堂教学 改革

《水污染控制技术》是环境监测与治理技术专业的主干专业课程，其教学效果和教学改革直接关系到该专业学生的理论知识水平和工程技能水平。同时，水污染控制技术新理论和新技术不断涌现、城镇污水排放标准被修订和执行，而相应的教材却未能及时跟上，从而对专业主干课程《水污染控制技术》的课程教学带来了很大的影响。为应对这种挑战，改善《水污染控制技术》的教学效果，我们对课程教学内容、教学方法、教学手段等进行了一些研究探索和实践，取得了一些效果，并作必要的总结。

一、该课程课堂教学存在的问题

1.教学内容多

本课程教学内容方面主要是《水污染控制技术》基础理论知识，讲解有关污水处理的各种方法及其原理，污水厂的设计、工作程序，污水厂平面及高程布置原则，单体构筑物设计要点等几部分内容。由于学时少、内容多，要求教师既要精简课堂内容又要达到教学目标，因此在教学过程中不可避免地存在一些的矛盾。

2.教学方法落后

传统的传授式教学方法注重教师的“教”而忽视了学生的“学”，没有发挥学生的主体地位，结果教师教得很累而教学效果却不一定很好。

3.教学手段单一

一般专业课的教学都是采用传统教学方式，教师在讲台上讲，学生在下面记，课堂信息量有限，板书的图形示意也很难反映复杂的空间概念，容易造成学生对某些知识点的困惑，从而影响其学习的积极性和效果。

二、课堂教学改革与实施

1．改革教学内容

在《水污染控制技术》教学中，一是应重视本专业相关课程的知识整合与衔接，加大理论学时，加厚基础理论学习。通过对流体力学、化工原理等课程理论知识的回顾，对水泵运行特征、水头损失和流量计算、水泵选型以及水泵站联合运行的水力学计算等进行系统的对比归纳，引导学生把不同水泵类型与污水泵站、雨水泵站的选型有机结合起来；二是多综合，重能力，把现代技术与先进的理论适时适地地传授给学生。结合水污染控制理论和工艺技术的进步，以及我国规范、标准的改进，及时更新过时工艺技术，压缩了AB法、生物转盘、污泥厌氧消化等教学时数，增补了生物脱氮理论、化学除磷技术(包括一级强化工艺)、曝气生物滤池等新技术，并对人工湿地的技术经济性进行了分析。同时结合近年毕业设计中工艺方案选择、构筑物计算与图件绘制等方面存在的共性问题，针对性地进行了城市生活污水和工业废水工艺方案选择的教学讨论和工程设计出错的原因剖析。

2．重视教学方法

为深入开展《水污染控制技术》教学改革，教师应一直积极从事本课程建设，坚持教学研究，逐步形成了严谨的治学氛围。主讲教师认真备课、进行多媒体课件制作，精心设计板书、课堂提问、讨论、案例教学、习题课等各个教学环境，并通过创新思维、严谨治学、生动教学驾驭课堂，启发、教育和感染学生；在教学中，倡导少、精、新的教育理念，改变传统的传授式教学，将启发式、互动式和开放式的教学方法应用于课堂，通过归纳对比精简知识点，提供精心组织的教学内容，增补具有前瞻性的新理论和实用工艺技术，组织学生课上交流和课下讨论，布置大作业，引导学生归纳和消化所学知识，形成了师生互动交流和同学间的合作，提高了学生的学习兴趣，培养了学生的创新思维和团队精神，并借助参观――学习――实践(含课程设计)的教学过程，把水污染控制理论和工程设计紧密地联系起来，提高教学效果。此外，在教学中有针对性的进行教学问卷调查，检查教学中存在的不足，并及时改进教学。

3．营造多元教学模式

为营造多元教学模式，我们将多媒体教学和常规教学有机结合起来，合理选择和应用现代多样化教学手段组织教学。为提高多媒体质量，课件设计制作严格以教学大纲、适宜教材、成熟教案为基础，充分整合课程体系的知识结构和理论体系，使教学内容具有科学性、先进性和创新性。由于《水污染控制技术》为专业技术课，我们在教学中采用了传统板书辅以多媒体课件进行教学，工整板书和推导计算利于学生充分理解和消化课堂知识。同时，公式和工艺流程多，基本原理和工程技术应用多，针对这一特点，教学中选择了传统板书和多媒体课件并重的教学方式，以加大教学信息量；同时课堂视频播放单体构筑物、污水处理厂工艺流程、工业废水处理站工艺流程等教学DV片，提高课堂教学直观性、动态性和交互性，拓展学生积累知识和利用知识的能力，改善学生的主动学习状态，从而提高教学效率和教学质量。

4．强化实践教学

推进实践教学模式改革，引导学生主动实践、创造性实践。实践教学模式改革的措施包括，不断优化实验教学内容，及时将科研成果引入教学，开发、增设综合性、设计性实验，在实验过程中，鼓励学生充分发挥想象力和创造力；鼓励独创性实验，支持以问题为中心的团队探究性实验；通过引导大学生参与教师科学研究项目或自主确定选题开展研究等多种形式，进行探索性研究工作等。

实验方案的确定：实验分组进行，各实验小组根据实验要求，自行设计实验方案，在与老师进行讨论的基础上，确定实验方案，然后进行实验；对实验数据进行整理与分析；最后在实验讨论课上进行报告。教师职责引导和启发：学生分组进行实验，理论课主讲教师在实验课前与每组学生进行方案讨论；实验现场指导实验，及时解答学生问题；参与课堂讨论，点评学生实验。这种开放和研究型的实验教学模式，可收到良好的教学效果。学生通过自己对实验的设计和分析，加深对理论课基本原理的理解。同时学生还扩充自学许多课外知识，扩展了知识面，提高了分析问题和解决问题的能力，对主讲教师提出了更严格的要求。很多学生认为这种开放型实验教学非常有趣，提供了充分发挥才能和创新性思维的空间，激发了学习兴趣和主动性。

参考文献：

[1]成官文，解庆林，朱义年等.《水污染控制工程》课程改革与实践[J].理工高教研究，2006，25（1）：102-103.[2]王中华，曹建.高职《水污染控制工程》课程教学改革与实践[J].泰州职业技术学院学报，2008，8（2）：64-65.[3]赵慧，谢希栋.深化教学改革推进创新教育――加强水污染控制工程课程教学改革与实践[J].化工高等教育，2008，（1）：93-95.

第四篇：清华大学：城市水环境整治水体修复技术的发展与实践

清华大学：城市水环境整治水体修复技术的发展与实践

清华大学环境学院 刘翔

我国城市河流有90%左右受到污染，出现水体滞流、多处于厌氧状态、复氧能力差、淤积严重、透明度低、甚至发生黑臭等现象。由于城市水体污染负荷远远超过城市有限受纳水体的环境容量和自净能力，导致河水中COD、NH3—N等污染物严重超标，水生生态系统结构破坏，生物多样性锐减，城市水体的生态功能和使用功能日益衰退，水体修复和水生态功能恢复的难度明显加大，城市河流水环境生态系统处于失衡状态。同时，城市污水中氮磷污染物未经有效去除，又成为城市水体发生富营养化的重要诱因，造成水体生态功能的衰退甚至丧失，水生生态环境的破坏已经成为城市生态文明建设的主要障碍。“有水皆污”、“河道黑臭”已经成为许多城市面临亟待解决的环境顽疾。城市水环境综合整治和水体修复技术是破解上述难题的有效方法，国家重大水专项城市主题在“十一五”期间重点针对城市水体修复技术开展了研究集成和示范应用，突破了44项关键技术，建立了25项示范工程，取得了良好的效果，为我国水体修复积累了技术集成方案和工程实践经验。1城市水体修复的科学原理与技术思路

城市水体修复技术是指根据生态学和环境学的原理，综合运用水生生物和微生物的方法，使污染水体得到改善或恢复所采用的技术。其特点是充分发挥现有水环境工程的作用，综合利用流域内的湿地、滩涂、水塘、堤坡及水生生物等自然资源及人工合成材料，对城市水域自恢复能力和自净能力进行强化恢复或提升。

生态修复是相对于生态破坏而言的，生态破坏就是生态系统结构和功能的破坏，因而生态修复就是恢复生态系统合理的结构、高效的功能和协调的关系，就是重建受损生态系统的功能以及相关的物理、化学和生物特性。其本质是恢复系统的必要功能并使系统达到自我维持的状态。修复的目的就是要再现一个自然的、能自我调节的生态系统，使它与它所在的生态景观形成一个完整的统一体。但要将一个受损的生态系统的结构与功能恢复到受损前的水平是一项艰巨、困难和漫长的工作。从一定意义上讲，修复又可定义为使受损的生态系统的结构与功能最大限度地接近受损前的水平。就是针对具体受损的生态系统，找出目前环境条件的限制性因素，根据生态工程学原理，对该系统实施种群组建或重建，恢复其原有的生物 多样性，使其达到具备自我维持与自我调节的能力。因此，要从生态、社会需求出发，实现生态修复所期望达到的生态-社会-经济效益；恢复能够达到上述效益的生态系统的结构和功能;通过对系统物理、化学、生物甚至社会文化要素的控制，带动生态系统的恢复，达到自我维持的状态。

基于上述原理，城市水体修复的总体技术思路为：控源为本，调配优先，多元为辅，强化应急，景观共建。

控源为本：城市水体的水质改善应以污染源控制为根本，控源以水环境容量为目标，在此基础上实现水体收纳污染负荷的总量和浓度控制。

调控优先：大多数城市水体最主要的问题是由于生态基流不足而引起的水流缓滞，导致水体的自净能力退化甚至丧失，进而引发一系列的水环境问题。因而水质改善最有效的方法就是通过水系调配或是引入其他水源（例如满足补水水质要求的再生水和城市雨水径流），改善水动力流态，实现水体的良性循环。

多元辅助：在实现控源和调配目标的基础上，可以通过多元生态系统构建、河水充氧、底质控制等辅助技术促进和提升水质改善和生态修复的效果。

强化应急：人工强化处理方法是针对河水（包括循环和旁路）的人工处理技术，通常投资和成本较高，一般常用于需要紧急应对的场合（例如污染事故，黑臭河道等）。

景观共建：城市水体大多具有一定城市景观功能，在采用生态处理技术时，可考虑与景观建设相结合，起到良好的感官效果。2水体修复技术的研究进展

城市水体修复技术按照治理对象可以分为河道底质改善、河道生态修复、河流水动力调控和河水强化处理等4类技术，整体技术体系构成如图1所示。2.1城市河流水动力调控技术

自然状况下，河流具有一定的自净能力，水体中的溶解氧足以满足自净过程中微生物分解有机物需要的氧量。但是当水体受到严重污染或超负荷污染时，过量的有机物排入水中，大气复氧不能及时补充消耗的溶解氧，溶解氧含量大幅降低，出现缺氧或无氧的河段，从而威胁好氧生物的生存。另外，水体中溶解氧过低，导致厌氧细菌繁殖，形成厌氧分解，产生甲烷、硫化氢等气体，发生黑臭问题。此时，必须采取必要的措施以改善水质。该类技术包括水量水质调配和曝气复氧，见图2。

在污染严重的水体中，单靠自然复氧作用，河水的自净过程非常缓慢。故需要采用人工曝气弥补自然复氧的不足。河道人工曝气技术作为一种投资少、见效快、无二次污染的河流污染治理技术在很多场合被优先采用。河道人工曝气技术能在较短的时间内提高水体的溶解氧水平，增强水体的净化功能，消除黑臭，减少水体污染负荷，促进河流生态系统的恢复；另外，河道曝气技术因地制宜，占地面积相对较小，投资省、运行成本低，对周围环境无不良影响，如果与综合利用相结合，还可实现环境效益与经济效益的统一，有利于工程的长效管理。但是要真正发挥河流水体人工曝气复氧技术的实际效益，还必须制订应用该技术的具体方案，得出可行的增氧量、曝气方式、季节最优化组合，并充分考虑城市景观和经济性原则。常用曝气技术特点见表1。

2.2城市河道底质改善技术

在城市河道中，底泥是陆源性入河污染物（营养物、重金属、有机毒物等）的主要蓄积场所。在不同的环境影响（温度、风浪和溶氧等）条件下，底泥既可以净化湖泊水体，也可以因富含污染物而成为潜在的内源性污染源污染水体，增加上层水体污染负荷。底质改善技术则是有效遏制这类内源污染物释放的有效手段，常用的有底质清淤及原位修复技术、景观河道生态修复型底泥疏竣与处理处置技术等。

（1）底质清淤及原位修复技术。

底泥生态清淤采用生态清淤工程将污染最重、释放量最大的上层污染底泥依据环保要求移出水体，避免因河流、湖泊内的底泥释放和动力作用下的再悬浮和溶出后可能造成的河水富营养化和藻类产生和发展问题，从而达到控制底泥释放二次污染的目的。它是控制内源污染效果较为明显的工程技术措施之一。

在采用原位修复技术，利用研发的环境友好型双固定化功能载体及筛选的具有高效净化性能的功能生物，通过河道底质良性生境的构建、定向强化净化及底质基质促进剂的使用，进行污染底质原位生态固化－覆盖联合修复。

（2）景观河道生态修复型底泥疏竣与处理处置技术。底泥也是水生态系统重要的环境要素之一，其理化特性直接影响水生态系统的结构与功能；可以考虑河湖底泥疏浚与底栖生态重建的优化协同，避免过量疏浚造成的河湖底泥生态支持力下降、疏浚底泥易地处理的环境和经济成本问题，发展可实施精准疏浚的河湖底泥生态修复型疏浚技术。

（3）底质基改造与污染生态修复技术。

从单一的清淤、硬底化、引水冲污、曝气增氧等治理技术研究转为对多项治理技术的集成应用研究，以降低河道治理的投资、运行成本和保证持续稳定的治理效果。对底泥治理技术的研究和应用表明，相对于物理、化学修复，对目前以有机物含量高、Eh 偏低的重污染为特点的城市河道底泥，在改善基底理化环境基础上，采用生物修复，特别是植物修复方法可能更加适宜。

（4）疏浚底泥与处理处置技术。

根据疏浚底泥自然沉降速率设计水力疏浚底泥排泥场，避免水力清淤污泥随自然澄清液回流再次排入水体。针对清淤污泥，开发了高效脱水以及制建材、制陶粒等资源化利用技术，实现了疏浚底泥的可持续管理。

（5）底泥污染抑制剂技术。

针对底泥在厌氧条件下释放污染物导致水体水质恶化的问题，开发出具有强氧化作用、高效释氧作用、物理阻隔作用和化学固化作用等的底质抑制剂（材料），对抑制黑臭、应对突发污染事故等具有显著、快速的控制效果。2.3城市河道生态修复技术

（1）复合型生态浮岛水质改善技术。

以水生植物的优选和可修复水体生物多样性的生态草植入为主要组成部分，对氮、磷营养物和有机物等均有一定的去除效果，可改善水体水质，提高水体透明度，控制水体富营养化（减缓藻类的增长速率、减弱藻类暴发程度），减少以再生水为补给水源的景观水体换水 频率。无外部水源补充条件下，夏季可延缓藻类暴发时间1~2 d，暴发峰值也可降低约30％。该技术尤其适合北方地区以再生水为主要补给水源的滞流/缓流景观水体水质的保持与改善。

（2）多级复合流人工湿地异位修复技术。

通过多级复合流人工湿地的构建，解决了传统人工湿地的运行效果不稳定、脱氮效果一般、填料易堵及冬季处理效果差等多项难题，使其出水主要水质指标稳定达到地表水Ⅳ类标准。该技术对COD、总氮、总磷具有较好去除效果，在进水水质波动较大，水质较差的条件下，出水水质仍可稳定达到地表水Ⅳ类要求，多级潜流湿地示范工程在稳定运行阶段对COD、TN和TP的去除率可达到70%~90%。该技术主要用于景观水体的水质改善及长期保持，适用于征地方便的地区。

（3）城市黑臭河道原位生态净化集成技术。

包括底泥污染控释与底质生境改善、黑臭河水生物栅净化与控藻、黑臭河水生态接触氧化等。形成了城市黑臭河道原位生态净化集成技术体系，将浮船式增氧机作为混凝药剂的投加、溶解、搅拌、反应的动力设备，从而把增氧和混凝有效地结合起来；科学控制增氧机与生态浮床之间的距离，消除增氧机对生态浮床上植物生长及其净化污染物的负面影响；利用生态浮床水下部分的接触沉淀和物理吸附作用，促进化学混凝后水体的加速和稳定澄清，防止增氧机工作及水流搅动引起的絮体再悬浮，保障工程效果的长效性。按该方法设计的技术系统具有集成化程度高、投资和能耗低、易于操作、便于管护、快速长效等优点。

（4）景观河道生态拦截与旁道滤床技术。

生态滤床是在自然湿地结构与功能的基础上通过人工设计的污水处理生态工程技术，利用系统中的基质、水生植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用，来实现对污染物的高效降解，以达到净化水质的目的，具有投资少、运行维护费用低、管理简单、景观生态相容性好、自然社会效益好等优点，已被广泛应用于处理各类型污水。

生态滤床一般通过旁河的形式，将河水引入滤床中，系统内填充具有脱氮除磷功能较强，且比表面积大的多孔介质，使其具备了良好的水力学性能，能较好地截留河水中的颗粒物。通过植物选择、碳源调控、溶解氧调控、前置或后置强化除磷等手段，提高其脱氮除磷效率。（5）生态护坡技术。

生态护坡工程是一项建立在可靠的土壤工程基础上的生物工程，是实现稳定边坡、减少水土流失和改善栖息地生态等功能的集成工程技术。其目的是为了重建受破坏的河岸生态系统，恢复固坡、截污等生态功能。2.4城市河水强化处理技术

（1）城市河湖水系原位强化处理关键技术。

开发缓流水体强化循环流动和生物接触氧化技术，强化水体流动，削减水中污染物和营养盐含量，改善水质。提出了不同流速对常见水华藻类和混合藻类的影响，并提出了水华控制流速；对不同填料进行了接触氧化试验，筛选了最佳填料，对主要污染物的去除效果进行了研究，主要污染物去除率为叶绿素40%、COD 50%、TN 20%、TP 40%、NH3_N 60%。

（2）河道水体侧沟强化治理集成技术。

针对生活污水、含有大量的工业废水、难以生物降解成分含量高、底泥污染严重、河道水体黑臭、油类物质浓度偏高现象显著等，提出以侧沟化学絮凝（即一级强化处理）和接触氧化修复相结合的方式，对黑臭水体进行处理，可有效抑制黑臭现象。

（3）景观水体化学-微生物-水生植物复合强化净化与藻类过度生长控制技术。

针对景观河道水体自净能力差、富营养化现象严重、藻类过度生长等现状，通过微生物、化学、水生植物复合强化集成技术进行水质净化及控制的原位修复技术研究，已研发出“改善景观水体水质的药剂投加方法及设备”和“富营养化水体治理的方法和设备”，可有效改善水体富营养化状态。

（4）污水处理厂尾水人工湿地深度处理技术。

技术从工艺创新、碳源补充、填料选择、防堵塞等研究，保证反硝化反应的顺利进行必须有充足的碳源提供，添加PHA聚羟基脂肪酸酯、PBS聚丁二酸丁二醇酯等五种有机物作为 碳源，研究了各种碳源的反硝化速率以及硝酸盐氮的去除情况，得到麦秆、PBS和PHA添加后出水符合一级A的标准；在城市污水处理厂尾水达到一级A标准时，出水水质可达到：COD为18~32mg/L，氨氮低于0.5 mg/L，总氮为1.5~3.5mg/L，总磷为0.1~0.3 mg/L，除总氮偶尔较高外，达到地表水体V类标准。

（5）污水处理厂尾水多点放流生态拦截技术。

选取最优填料组合，通过生态拦截填料的拦截吸附降低尾水中的污染负荷，尾水长期流过填料后填料表面的生物膜可以进一步降解尾水中的污染物质。污水处理厂尾水排放后由大阻力配水系统将尾水均匀分布到第一级生态填料区上，经过底部布水廊道升流至第二级生态填料区，通过二级填料的尾水最终通过生态透水砖实现污水处理厂尾水深度净化后的分散排放。该方法可有效降低污水处理厂尾水排放对河流水质产生的不利影响。3城市水体修复技术的实践与成效 3.1城市水体修复技术的应用

水专项城市主题“十一五”期间建立了示范工程25项，修复城市河流超过50 km，水体总面积超过7 km2，所涉及的流域分布以及所应用的关键技术类型分布如图3所示。

3.2城市水体修复技术应用效果

（1）太湖流域示范区主要水质指标提高一个等级，满足V类水标准。水体黑臭现象消除，水质好转，COD、氨氮、总氮、总磷均有明显降低，溶解氧有所提高。生态修复时氮、磷的年去除能力分别达到0.1 kg/m2和0.02 kg/m2。水生生物中浮游植物多样性及清洁水体指示种增加，浮游动物由原生动物为主转为轮虫为主,鱼类、底栖生物数量明显增多。

黑臭河道治理效果：溶解氧由0.5 mg/L提高至6 mg/L(平均)，浊度下降80%，总磷下降60%，COD和氨氮去除50%~60%，氧化还原电位、透明度大幅提高，黑臭得以遏制，原本爆发性生长的藻类得到有效控制。

（2）海河流域示范区水质均满足IV类水体标准，水体臭味消失、透明度明显改善，河道浮萍及藻类生长得到有效抑制，沉水植物开始自我恢复，示范段河道内水生动物（如鱼类、底栖动物）数量也明显增多。

示范工程中集成了喷泉曝气、潜流湿地及其他几项关键技术，实现了各单项技术的优势互补。经过实际运行，对COD、TN、TP年均去除率分别可达80%、90%和75%左右，出水水质达到了地表水Ⅳ类要求，优势显著。

（3）三峡库区示范区污染物减排量（COD）约占2010年三峡库区重庆段城镇污染物排放量的15.1%。库区内城市水体水质提升了一个等级，基本达到了水体功能水质要求，水系基本畅通，流速提高近一倍，消除黑臭，与修复前水体表面较脏乱现象对比，修复后，水体清澈，表面无污物。

（4）巢湖流域示范区水质达地表Ⅳ~V类标准，水生湿生植物种类由14种增加到60种，浮游藻类多样性增加，原生动物的生物量和密度都明显高于恢复前，底栖动物种类数量也有较大提升，水生态系统结构和功能逐渐得到恢复。

水体COD、TN和TP分别下降了49.4%、7.5%和66.8%，经过生态工程净化，COD、TN和TP的去除率分别为22.4%，50.4%和39.1%，水质提高一个等级。

（5）温州九山外河、温州山下河、南宁可利江河道、南宁心圩江河道、昆明盘龙江示范河段彻底消除了黑臭，主要指标达到V类水标准要求；扬州鸿泰支河、曲江湖、南京江心洲、内秦淮河中段等轻度污染景观水体修复，主要水质指标达到IV类，常规污染物削减率平均达到30%。4展望

发达国家城市河流治理已经完成了由污染治理到水体修复的过程，水环境得到较好的改善，莱茵河、泰晤士河的治理就是成功的案例。近年来，先进国家在河流水污染治理技术方面，已由单纯的“污染控制”技术发展为“水生态的修复与恢复”，实现由以“水污染控制”为目标向以“流域水生态系统健康保护”为目标的转变。陆续开展了生态河床、生态堤岸等生态恢复技术研究工作，如日本的多木川、淀川等多条河流的生态修复，取得了良好的生态效益和环境效益。在技术体系上，河流的水质改善技术总体上呈现出多元化、集成化和系统化的发展趋势，主要是从流域污染特点出发，以流域为尺度构建水污染控制和水环境改善的技术体系，从而达到了流域水环境质量改善的最终目的。

我国城市水体修复技术在“十一五”期间得到了全面的发展和应用，也取得了较好的治理效果，但是还未根本解决城市水体污染问题。在后续的集成应用和工程实践中，应遵循“控源为本，调配优先，多元为辅，强化应急，景观共建”的技术思路，进一步加强对水体修复技术的综合集成和组合应用，强调协同控制作用，注重水体修复工程的运行管理和长效机制，必将推动我国城市水环境的改善和水生态文明的建设进入良性循环的轨道。

本文来源于《给水排水》杂志2015年第5期。

第五篇：油田区石油污染土壤生态修复技术与示范重点项目申请-国家科技部

附件1 863计划资源环境技术领域“油田区石油污染土壤生态

修复技术与示范”重点项目申请指南

一、指南说明

近年来，我国土壤污染问题日益凸现，对生态环境、食品安全和人体健康构成严重威胁。其中，重金属、石油、多环芳烃等污染物导致的土壤污染尤为突出。研发经济高效的污染土壤修复技术是改善我国环境质量的迫切要求，也是世界科技的研究热点。本重点项目针对不同浓度石油污染土壤，开展生态修复技术研究和应用示范，形成适合不同油田区的石油污染土壤生态修复成套技术，为我国油田区石油污染土壤修复提供有力的技术支撑。

此次发布的是本领域“油田区石油污染土壤生态修复技术与示范”重点项目申请指南。本重点项目的任务落实只针对项目整体进行，可以由一家单位承担，也可以由多家共同承担，项目下设课题数不超过3个。本项目采取择优委托的方式确定申请项目的研究单位的组合，不针对项目内具体课题进行评审。

二、指南内容

1．项目名称

油田区石油污染土壤生态修复技术与示范 2．项目总体目标

针对我国油田区土壤石油污染问题，采用生物、物化方法与技术，研制高效修复功能材料与关键设备；开发具有复合技术协同的修复工艺，集成适合中低浓度石油污染土壤的植物-微生物联合修复技术、高浓度石油污染土壤的物化-生物耦合修复技术；建立油田区石油污 染土壤生态修复技术体系并开展工程示范，制定石油污染土壤修复技术规范。通过项目研究，培养高水平的科技人才和创新团队，建立具有国际先进水平和引领作用的技术研发平台，为我国油田区污染土壤生态功能恢复和环境质量改善提供技术支撑。

3．项目主要研究内容

（1）针对油田区中低浓度石油污染土壤，筛选适合不同区域、不同石油组分的微生物降解菌株，研制高效复合修复菌剂，选育适合油田区生态环境条件的高效修复植物，构建植物-微生物联合修复技术。

（2）针对油田区高浓度石油污染土壤，开发环境友好的脱附制剂，研发石油污染物高效物化脱附、分解技术，开发重组分石油污染物生物降解工艺，构建物化-生物耦合修复技术。

（3）研制物化、生物修复关键设备，开展植物-微生物联合修复、物化-生物耦合修复工程示范，进行环境风险评估，制定油田区石油污染土壤修复技术规范。

4．项目主要考核指标

（1）筛选10-15株高效石油降解菌，研制2-3种适合我国不同油田区生态环境特点的石油污染土壤修复菌剂，制备1-2种环境友好的石油脱附制剂，筛选4-6种适合不同生物气候带的耐油污、耐盐碱修复植物，开发2-4套物化和生物修复设备。

（2）开发针对中低浓度石油污染土壤的植物-微生物联合修复成套技术，使石油污染物年降解效率达到40%-70%；开发针对高浓度石油污染土壤的物化-生物耦合修复成套技术，其中物化段石油脱附率达到60%-90%，生物段年降解率达到30%-60%。

（3）在国内不同地理环境的大型油田建立不同技术类型的示范 2 工程。植物-微生物联合修复示范工程面积不小于1公顷，物化-生物耦合修复示范工程面积不小于0.5公顷（或1000吨）。完成环境风险评估，建立油田区石油污染土壤修复技术规范，形成2~3套石油污染土壤生态修复技术。

（4）申请10-15项发明专利，其中2项以上获得授权。5．项目经费来源及构成

本项目预算总经费为1600万元，其中国拨经费控制额800万元，示范工程配套经费不低于800万元。

6．项目支持年限：

2007年7月至2010年12月。7．其它需要说明的事项

项目申请单位应具有从事石油污染土壤修复技术研究的丰富经验和良好条件。本项目鼓励产学研单位联合申请。

三、注意事项

1．本重点项目的任务落实只针对项目整体进行，可以由一家单位承担，也可以由多家共同承担，项目下设课题数不超过3个。对于多家共同承担的，由研究单位自行组合形成项目申请团队（同一个课题组只能参加一个申请团队），并提出项目牵头单位和项目召集人，由项目牵头单位具体负责项目申请。本项目采取择优委托的方式确定申请项目的研究单位的组合，不针对项目内具体课题进行评审。

2.项目申请要提出项目分解（包括任务分解及经费分解）方案，并提出项目课题安排及承担单位建议。

3．凡在中华人民共和国境内注册一年以上,具有独立法人资格的企业（不包括外国独资企业和外资控股企业）、事业单位均可承担本项目或课题。4．重点项目课题责任人必须是法人，法人是当然的课题依托单位，且须指定一名自然人担任课题组长。课题组长应具有中华人民共和国国籍，年龄在55周岁以下（截止指南发布之日），具有高级职称或博士学位，每年（含跨连续）离职或出国的时间不超过半年，过去三年内没有863计划信用管理不良记录。

5．鼓励产学研单位联合共同申请本重点项目，项目申请单位超过一家时，应确定项目牵头申请单位和项目召集人，其他单位应与项目牵头申请单位就项目申请签订合作协议。

6．课题组长申请及负责的科技部三大计划（863计划、科技支撑计划和973计划）在研课题累计不得超过一项，同时可参加一项课题（申请或在研）；每个参加课题的技术人员最多只能参与三大计划中两项课题的工作。科技部及所属事业单位借调的与863计划相关的人员不能申请或参加申请。

7．申报程序和要求：

本项目通过国家科技计划项目申报中心统一申报。申请指南在科技部及863计划网站上公开发布。

8．咨询联系人及联系方式 联系人： 柯 兵 张书军 联系电话：010-58884866，58884868 Email: kebing@acca21.org.cn;zhshujun@acca21.org.cn