第一篇：金相燦：城市河流水污染控制及生態(tài)修復基礎與技術

金相燦：城市河流水污染控制及生態(tài)修復基礎與技術

金相燦，中國環(huán)境科學研究院水所所長、研究員。

國際湖泊環(huán)境委員會常務理事、聯(lián)合國全球陸地觀測系統(tǒng)專家組成員，國際水污染研究與控制協(xié)會中國委員。國際雜志：《LAKES RESERVOIRS》, 國際湖泊環(huán)境委員會主辦 編委。

中國科技部“863“主題專家組專家，中國環(huán)境學會水環(huán)境分會理事長，中國疏浚協(xié)會副理事長，全國環(huán)境監(jiān)測技術委員會委員，中國環(huán)境地學專業(yè)委員會委員。主持多項國家863項目，多次獲得國家級、部級科學技術進步獎獎。

摘 要：城市河流是水環(huán)境的重要組成部分，我國城市河流的水質(zhì)及水生生物環(huán)境隨著近二三十年城市化的迅速發(fā)展而嚴重惡化。本文從城市河流治理理念與思路角度，闡述了城市河流的問題診斷、城市河流污染治理思路、控源對策、城市河流生態(tài)修復技術以及城市河流的管理對策。

關鍵詞：城市河流；污染控制；生態(tài)修復

1、城市河流的概述

城市河流是我國水環(huán)境的重要組成部分，是廣大城市居民生活生產(chǎn)的水資源基礎，也在社會經(jīng)濟發(fā)展中發(fā)揮著巨大的作用，城市水環(huán)境質(zhì)量的好壞會直接制約地區(qū)乃至全國整個國民經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展。

一般認為，河流指地表上有相當大水量且常年或季節(jié)性流動的天然水流；而對于城市河流，有的學者認為是指發(fā)源于城區(qū)或流經(jīng)城市區(qū)域的河流或河流段，也包括一些歷史上雖屬人工開挖、但經(jīng)多年演化已具有自然河流特點的運河、渠系，也有研究者認為城市河流水環(huán)境是指城市中的線狀水體(自然河流、人工渠道、護城河)及其水循環(huán)空間。

但對于城市河流的環(huán)境修復而言，城市河流應理解為一個流域的或區(qū)域的概念，在隨著區(qū)域的城市化與土地利用改變，河流的基本形態(tài)、水動力、補給來源與方式、水功能、水質(zhì)量以及水生態(tài)均會發(fā)生變化，因此在研究城市河流環(huán)境時，應當考慮地區(qū)性與整體性，以及綜合性。在對城市河流水污染研究及生態(tài)修復的此討論中，認為河流不僅指水體本身，也包括河岸環(huán)境、河道周邊環(huán)境、河流水體的循環(huán)空間（包括地下水源）、補給區(qū)的城市化建設；同時，由于城市河流所

處位置的特殊性，對城市河流的研究必須與城市社會經(jīng)濟、生產(chǎn)力的發(fā)展以及人類活動及干擾等綜合起來一并進行，才能比較準確的把握其真蒂與內(nèi)在規(guī)律。

2、我國城市河流的主要環(huán)境問題

城市河流是隨著近二三十年以來城市迅速發(fā)展而出現(xiàn)一系列環(huán)境問題，據(jù)調(diào)查，我國城市河流、湖泊及景觀水體普遍出現(xiàn)水污染與生態(tài)退化等問題，有的城市河流問題呈現(xiàn)越來越嚴重的態(tài)勢，突出表現(xiàn)為水質(zhì)惡化乃至黑臭、水生態(tài)嚴重退化甚至破壞、堤岸人工化、河流形態(tài)幾何化、城市水災頻發(fā)、河流景觀極大傷害，成為我國水環(huán)境污染中的重災區(qū)。

實際上，城市河流的環(huán)境問題的出現(xiàn)并不能簡單地歸結(jié)為排污的后果，我國70年代隨著改革開放，城市化進程加速發(fā)展，帶來人口壓力增強，城市地面硬質(zhì)化地面比例增加，自然植被覆蓋率下降，地下水位降低，水資源過度開發(fā)，城市污水排放量急劇增加等一系列后果。

由于城市河流水質(zhì)惡化，很多城市將河流覆蓋變成地下暗河，或修建直立岸、河道人工化、物理化，河岸緩沖帶減少，水域棲息生物減少或消失；河濱生物棲息地網(wǎng)絡被分割、孤立，河岸自然生物群落消失、綠地人工化，生物多樣性受損。城市人口的增加，經(jīng)濟的發(fā)展，使城市非透水地面增加，造成地下水補充不足，城市地表徑流增加，因此該城市帶來水災，在北京，每年暴雨季節(jié)都會發(fā)生雨水淤積，進而影響交通，造成大量的經(jīng)濟損失，并給人們的生活帶來不利影響。

隨著城市化步伐的加快，城市河道基本功能受到損害，大量工業(yè)廢水、生活污水不經(jīng)處理直接排放到城市河流中，致使城市水體水質(zhì)迅速下降。目前,全國80%以上的城市河流受到污染。據(jù)全國2222個監(jiān)測站的統(tǒng)計,在138個城市河段中, 符合Ⅱ、Ⅲ類水質(zhì)標準的僅占23%，超過Ⅴ類水質(zhì)的占到38%。歸納起來，我國城市河流所面臨的主要環(huán)境問題有：

（1）水質(zhì)污染嚴重，COD、BOD5、氨氮、總氮、總磷等超標嚴重；

（2）水體溶解氧低下，部分區(qū)域已經(jīng)處于厭氧狀態(tài)，河流自凈能力喪失；

（3）堤岸硬質(zhì)化，城市河流面積減少；

（4）河流生態(tài)退化甚至遭到破壞，生物多樣性減少；

（5）河道透明度下降，河流景觀差。

3、城市河流的治理理念與思路

河道是城市生命有機體的重要組成部分，使城市居民與認為活動的綜合結(jié)果，城市河流的治理應從城市高度與流域范圍進行思考、規(guī)劃、設計、實施。城市河流的修復則應以控源為主，生態(tài)修復要以自然修復為主。

（1）綜合規(guī)劃，合理布局

首先，城市規(guī)劃與社會經(jīng)濟結(jié)構(gòu)應合理布局；實行控源，改善城市河流水質(zhì)，生態(tài)修復，景觀重建，進行長效管理最終達到城市河流功能的恢復。

（2）確定近期與遠期目標

城市河流治理與修復應當統(tǒng)一規(guī)劃，分期實施。對于污染嚴重的河流，目標制定可分為近期與遠期。這樣有利于治理信心的建立與資金的投入。

近期目標為：解決河水的黑臭問題，提高河水透明度，改善水體水質(zhì)，建設生態(tài)堤岸，改善河區(qū)生態(tài)景觀。

長遠目標為：水質(zhì)潔凈優(yōu)良；生態(tài)系統(tǒng)良性；河流防洪安全；景觀文化永續(xù)。

（3）目標制定的依據(jù)

水生生態(tài)保護與修復的目標可依據(jù)河流目前的狀況確定。對自然環(huán)境良好的河流，應以與河流密切相關的指標優(yōu)先如：固有物種、一旦破壞很難恢復的物種、生態(tài)機能高，影響生物多樣性的物種等；對污染嚴重的河流，則采用類比的方法確定目標如：過去清潔時期河流的指標、鄰近地區(qū)污染較輕河流的指標以及同一條河流上下游污染較輕段的指標。

4、城市河流問題診斷

城市河流的治理與修復的前提是對城市河流問題進行診斷。只有深入了解城市河流的主要環(huán)境問題及其原因，才可能做到“對癥下藥”，有的放矢地進行河流污染控制及生態(tài)恢復。

河流問題的診斷應從以下幾個方面來進行：

（1）河流的歷史沿革；

（2）城市化進程的發(fā)展；

（3）河流污染源調(diào)查；

（4）水質(zhì)下降和惡化過程；

（5）土地利用的改變；

（6）地形地貌調(diào)查；

（7）河流水動力學變化過程。

在診斷的基礎上, 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應分類進行，對于不同污染程度的河流或河段應采用不同的治理方法和手段。

（1）輕度污染河流

對城市輕度污染河流采取的治理對策有：沿河污染源控制對策（村鎮(zhèn)污水土壤凈化槽、面源控制、人工濕地等）；河水水質(zhì)改善對策（河水增氧、生態(tài)礫石床、富營養(yǎng)化水華防治等）；河流生態(tài)修復對策（生態(tài)堤岸、岸邊帶、生物多樣性建設等）；河道防洪對策（與城市防洪規(guī)劃相結(jié)合）；文化景觀與景觀保護對策（水文化、文化古跡、生態(tài)景觀）以及生產(chǎn)與消費結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整（促進綠色消費、清潔生產(chǎn)）。

（2）重度污染河流

對城市重度污染河流或河段（黑臭水體）的治理概念則應包括：嚴格控源；入流水體控源對策；水體宏觀層面的改善對策；局部水質(zhì)強化凈化對策；水體生態(tài)修復對策；景觀建設與保護管理對策。

黑臭段水體的治理手段主要有：河濱污水凈化系統(tǒng)；河道曝氣增氧；河道陸生浮床；網(wǎng)狀生物膜；生態(tài)修復與凈化。對于中污染段河道水體的治理手段主要有：除沙/藻技術；河濱污水凈化系統(tǒng)；河道曝氣增氧；河道陸生浮床；生態(tài)護岸景觀恢復。

通過以上手段，使大部分水體達到地表水規(guī)劃目標。

6、控源(控制污染源)對策

造成河流水污染的主要原因是外界環(huán)境輸入到河流的污染物質(zhì)過量，在河流中累積，因而最根本的控制措施是減少河流污染負荷的輸入量，即通過對河流外

源負荷和內(nèi)源負荷的控制來實現(xiàn)的。

① 減少COD與氮、磷的入河排放量

首先應該計算河流COD與氮、磷環(huán)境容量，采取總量控制。削減點污染源和非點污染源的入河負荷，采取有效措施解決污染源入河的根本問題。② 控制河內(nèi)污染源

河流內(nèi)源是河流污染的又一重要污染源，控制河內(nèi)污染底泥、旅游污染、船舶污染和養(yǎng)殖污染等是控制河內(nèi)污染源的主要任務。

7、城市河流生態(tài)修復技術

生態(tài)修復是城市污染河流控制必不可少的措施，建立健康的生態(tài)系統(tǒng)的良性生態(tài)平衡。也是城市河流治理的最終目標。生態(tài)修復對策應包括河流陸域和水體兩部分：

① 恢復河流水體生態(tài)系統(tǒng)，包括河流濱岸帶生態(tài)恢復和淺水區(qū)沉水植物生態(tài)恢復，它們是巨大的污染物的累積場所并具有凈化作用，對波浪的緩沖、生態(tài)系緩沖和泥沙的緩沖等功能，恢復生物棲息場所(產(chǎn)卵場、生物多樣性)等。

② 恢復河流沿岸上生態(tài)系統(tǒng)

保護河區(qū)周圍及上游的森林植被，防止營養(yǎng)物質(zhì)的過多流失，減少非點源的污染物入湖量。

主要的城市河流治理的生態(tài)修復技術有：增氧曝氣技術、生態(tài)浮床技術、生態(tài)復合填料技術、河道生態(tài)礫石床、河道的生態(tài)修復、生態(tài)堤岸修復、以污泥作基底的直立堤岸植物修復技術以及河流灘潭水質(zhì)凈化技術。

8、城市河流的管理對策

河流污染治理既需要工程措施又不缺少管理對策，因此，根據(jù)國情和經(jīng)濟實力提出切實可行的、有效的管理對策，也是城市河流污染控制的關鍵任務之一。首先應對河流制訂出水質(zhì)管理規(guī)劃，確定水環(huán)境和河流生態(tài)目標，同時制訂保護河流的法規(guī)，加強對群眾的宣傳教育，建立河區(qū)管理機構(gòu)，制定保護河流的法規(guī)條例, 切實保證治理措施和管理措施的實施。

特別應當指出的是，對于污染已經(jīng)相當嚴重的河流應當進行綜合的工程治理和有效的管理，這是河流水質(zhì)修復最有效的措施。

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第二篇：流域水污染修復理論與技術

流域水污染修復理論與技術

學科：環(huán)境工程 學號： 姓名： 指導教師：

摘 要

水資源對于人們生存和發(fā)展的重要性是眾所周知的，而當代流域水環(huán)境被破壞污染已經(jīng)是不爭的事實。流域水環(huán)境中河流、湖泊水庫、濕地和地下水與人類生產(chǎn)生活密切相關，本文對該4種水環(huán)境類型的修復技術分別進行了介紹，并簡要分析了每種水環(huán)境類型較為有效的技術方法。

1、引言

水生態(tài)系統(tǒng)是指自然生態(tài)系統(tǒng)中由河流、湖泊等水域及其濱河、濱湖濕地組成的河湖生態(tài)子系統(tǒng)其水域空間和水、陸生物群落交錯帶是水生等生物群落的重要生境。然而，大量的污水排放和水庫堤壩建設造成了水生生物生長環(huán)境的惡化和重要生境的喪失帶來一系列的水生態(tài)問題如：江河源頭區(qū)水源涵養(yǎng)能力降低，水生態(tài)功能衰退水資源過度開發(fā)河湖生態(tài)用水被擠占，嚴重時造成河道斷流、綠洲和濕地萎縮、湖泊干涸與咸化、河口生態(tài)惡化等等。實踐表明，如果不采取人工輔助措施減少或消除這些問題僅憑水生態(tài)系統(tǒng)自身恢復需要相當長的時間，甚至永遠也無法恢復原有的生態(tài)平衡。

水在其自然邊界內(nèi)循環(huán)和匯集，形成流域。水環(huán)境是流域內(nèi)儲存、傳輸和提供水資源的水體，是水生生物生存與繁衍的空間，也是各種污染物的最終歸宿。

根據(jù)水的地理位置，將流域中的水環(huán)境分為地表水環(huán)境和地下水環(huán)境。地表水環(huán)境指河流、湖泊、水庫、海洋、沼澤、冰川等以暴露在地面的水為主的水域；地下水環(huán)境指泉水、淺層地下水、深層地下水等存在于包氣帶以下底層空隙的水域。

2、流域水環(huán)境修復技術概念

一般而言，水環(huán)境修復指的是依靠生態(tài)系統(tǒng)的工作機理，運用相關的技術方法，改善水的質(zhì)量，以求達到修復生態(tài)的目的，使其中的各種生物及其系統(tǒng)都能夠做到自我修復和調(diào)整，最終達到和諧狀態(tài)。水環(huán)境修復的對象不僅包括水體，還有水體相關的生物地理環(huán)境。而不同的水域形式，因其物理環(huán)境、化學環(huán)境以及生物環(huán)境的不同，需要不同的修復技術體系。河流、湖泊水庫、濕地和地下水是與人類生產(chǎn)生活密切相關的水環(huán)境，本文將從這四個方面，介紹其水環(huán)境修復技術。

3、運用河流修復技術的重要性

水資源對于人類生存與發(fā)展的重要性不言而喻，水為生命提供滋養(yǎng)，同時也洗去生活中產(chǎn)生的臟亂之物，在工業(yè)農(nóng)業(yè)等等行業(yè)上的運用更是數(shù)不勝數(shù)。正因為水的妙用無窮，所以過度的開采和使用更是讓水資源面臨枯竭的窘境。加上現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，對水資源的浪費，對各種水體的污染十分嚴重。流域水環(huán)境的治理，正是解決這一問題的良策，它可以在很大程度上拯救面臨污染和干涸的水域，這既有利于生態(tài)系統(tǒng)的良性發(fā)展，更是促進人類社會可持續(xù)發(fā)展的必然措施。

4、河流修復技術

一般河流生態(tài)修復的目標主要包括河岸帶穩(wěn)定，水質(zhì)改善，棲息地增加，生物多樣性的增加，漁業(yè)發(fā)達及美學和娛樂，以期河流能夠更加自然化，這是修復工程的一個最普遍的目標。

河流修復技術多種多樣，物理技術：河道引水技術、生態(tài)防滲技術、底泥疏浚與物理覆蓋技術、人工增氧技術等；化學技術：投加絮凝劑促進污染物沉淀、投加石灰脫氮、投加化學藥劑除藻、調(diào)節(jié)pH值對重金屬進行化學固定、原位化學反應技術等；生物生態(tài)技術：微生物修復技術、水生動植物修復技術、人工濕地技術以及多自然型河流構(gòu)建技術等。本文選擇較為有效的方法：河道引水技術、原位化學反應技術和水生植物修復技術進行詳細分析。

（1）河道引水技術

河道引水技術是指引進外部清潔水源來改善河道水質(zhì)，在水源允許的情況下，引進外部清潔的水源，增加河水水量，不僅可以人為地縮短水在河道中的停留時間，增加浮游植物的生物量，使污染河水不易黑臭，同時水體復氧量也會增加，提高河道自凈能力。利用調(diào)水改善河道水質(zhì)是一種投資少、成本低、見效快的處理工程。

（2）原位化學反應技術

原位化學反應技術是指通過化學反應和生物反應（氧化、還原、吸附、沉淀、有機金屬絡合等），在受污染的地點，原地使重金屬離子固定下來的方法。常用的物質(zhì)包括石灰[Ca(OH)2]、灰燼(KOH)、硫化鈉(Na2S)等。此外，化學氧化可以將有機物轉(zhuǎn)化為無毒或者毒性比較小的化合物，常用的氧化劑為二氧化氯、次氯酸鈉或者次氯酸鈣和臭氧等。（3）水生植物修復技術

水生植物在水環(huán)境修復中的作用方式主要包括物理過程、吸收作用、協(xié)同作用和化感作用。水生植物修復技術利用水生植物及其共生的微環(huán)境去除水體中的污染物質(zhì)并恢復永生生態(tài)系統(tǒng)。水生物修復技術的核心是將植物漂浮種植到水面上，利用植物生長從水體中吸收利用大量污染物，例如鳳眼蓮、浮蓮、水鱉、浮萍等水生植物能夠很好地去除河流中的氮磷等營養(yǎng)物質(zhì)。生物浮床是其典型的技術應用之一。

5、湖泊水庫修復技術

湖泊是地球上重要的淡水蓄積庫, 地表上可利用的淡水資源 90%都蓄積在湖泊里。因此湖泊與人類的生產(chǎn)、生活密切相關, 具有很重要的社會、生態(tài)功能, 如調(diào)水防洪, 生產(chǎn)、生活水源地, 水產(chǎn)養(yǎng)殖, 觀光旅游等。隨著我國社會經(jīng)濟和城市化進程的快速發(fā)展, 湖泊水環(huán)境污染問題日益突出。根據(jù)全國水資源綜合規(guī)劃評價成果, 全國84個代表性湖泊營養(yǎng)狀況評價結(jié)果表明: 全年有 44 個湖泊呈富營養(yǎng)化狀態(tài), 占評價湖泊總數(shù)的52.4%, 其余湖泊均為中營養(yǎng)狀態(tài)。湖泊的主要污染問題有：富營養(yǎng)化、湖泊有毒有機物污染、重金屬污染、湖泊酸化等。

湖泊污染源可分為外源和內(nèi)源。從一開始, 湖泊外源污染的控制和治理就引起人們的重視。經(jīng)過多年的研究和實踐, 外源控制技術已取得了一定實效。但外源控制并沒有實質(zhì)性改變湖泊受污染的狀況, 很多研究表明, 這是由于湖泊沉積物中污染物的釋放造成的, 特別是內(nèi)源磷釋放造成的湖泊富營養(yǎng)化問題。因此, 內(nèi)源控制技術逐漸引起人們的重視。

不同污染物內(nèi)源釋放機制不同, 如沉積物中氮釋放主要與沉積物中有機氮化合物的分解程度、速率以及隨后細菌參與的無機形態(tài)氮的相互轉(zhuǎn)化有關;沉積物中磷、重金屬元素與沉積環(huán)境的氧化———還原條件有關;生產(chǎn)力高的富營養(yǎng)化湖泊表層有機質(zhì)分解的磷釋放可能是沉積磷活化更新的主要機制;而沉積物中的持久性有毒有機污染物則與底棲生物毒性暴露和食物鏈傳遞有關。不同類型湖泊中, 污染物的影響方式和程度也不同, 淺水湖泊中風浪引起的懸浮作用是沉積物中污染物釋放的主要過程, 而深水湖泊中污染物的釋放主要與物質(zhì)形態(tài)、湖泊季節(jié)性分層和理化性質(zhì)有關。因此, 不同類型、主要污染因子不同的湖泊, 其內(nèi)源控制技術及污染恢復技術也不同。根據(jù)近年來的研究和實踐, 主要有以下幾種污染恢復技術。

（1）湖泊沉積物疏浚

湖泊沉積物疏浚被認為是降低湖泊污染物負荷最有效、直接的措施。瑞典 Trummen湖通過疏浚工程降低90%總磷負荷,而美國的Lilly湖疏浚后總磷的消減率達到55%。但是，并不是所有的疏浚都能達到理想的效果, 1998年南京玄武湖清淤,采取沿湖污水停止輸入、抽干水清淤的方法,清淤后半年內(nèi)湖水的透明度、COD 和總磷基本不變。疏浚底泥的環(huán)境效果與疏浚方法有關,疏浚主要考慮降低沉積物中的污染負荷。因此,要對沉積物中的污染物種類、含量分布、剖面特征、沉積速率、化學及生態(tài)效應有詳細的調(diào)查和分析,確定疏浚的范圍和深度。

（2）沉積物覆蓋技術

在污染沉積物表面覆蓋一層物質(zhì),把沉積物和水體隔開,達到控制污染物釋放的目的。覆蓋物可以是低污染的沉積物、沙礫,或各種材料組成的復合層。起作用的機制主要是顆粒物對污染物的吸附作用,減少水動力或生物擾動,覆蓋層造成的無氧環(huán)境利于某些厭氧細菌對有機污染物的降解。覆蓋技術相比別的控制技術,花費低,適用于有機、無機處理,對環(huán)境潛在的危害小;但其工作量大,需要大量的清潔泥沙,來源困難。同時覆蓋會增加底泥的量,使湖泊庫容變小,因而該技術不太適用于湖泊底泥污染的治理。

（3）湖泊理化性質(zhì)改善

湖泊的理化性質(zhì)影響著湖泊中各種物理、化學及生物過程, 進而影響各種污染物的內(nèi)源釋放。通過投加一些化學試劑以改善湖泊的理化性質(zhì),如酸堿度和溶解氧含量,以達到控制內(nèi)源釋放的目的。向湖泊投加鐵鹽、鋁鹽,可以通過吸附或絮凝作用與水體中的無機磷酸鹽共沉淀;但沉淀的鐵磷化合物在還原條件下有可能重新活化再次釋放。而鋁鹽與磷酸鹽結(jié)合相對牢固,可在變化范圍較大的水環(huán)境中穩(wěn)定存在,甚至在完全氧化的環(huán)境中也較穩(wěn)定。如果鋁的加入量足夠大, Al(OH)3可在沉積物表層形成“薄層”,從而阻止磷釋放。

（4）污染湖泊的生態(tài)恢復

湖濱帶生態(tài)恢復。湖濱帶是湖泊水域與流域陸地生態(tài)系統(tǒng)間的過渡帶, 是湖泊重要的天然屏障,不僅可以有效滯留陸源輸入的污染物,還有凈化湖水水質(zhì)的功能。湖濱帶生態(tài)恢復的目的是恢復湖泊的完整性,包括湖濱帶物理環(huán)境的修復、挺水植被的快速組建和水生群落的優(yōu)化三大方面。

水生生態(tài)恢復。湖泊水生植被是由生長在湖泊淺水區(qū)和湖周灘地上的沉水植物群落、浮葉植物群落、漂浮植物群落、挺水植物群落及濕生植物群落共同組成。水生植被的演化隨湖泊環(huán)境的變遷而演化,同時也能反作用于湖泊環(huán)境,在一定程度上影響湖泊環(huán)境的演化方向和速度。因此,湖泊水生植被恢復是根據(jù)湖泊生態(tài)環(huán)境條件和需要,在生態(tài)系統(tǒng)受損的湖泊環(huán)境基礎上重構(gòu)良性的水生生態(tài),包括湖泊環(huán)境的工程改造和水生植物恢復兩方面內(nèi)容。

6、濕地修復技術

濕地是處于陸地生態(tài)系統(tǒng)和水生生態(tài)系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換區(qū)，具有獨特水文、土壤、植被與生物特征的生態(tài)系統(tǒng)。濕地修復指通過生態(tài)技術或生態(tài)工程對退化或消失的濕地進行修復或重建再現(xiàn)干擾前的結(jié)構(gòu)和功能，以及相關的物理、化學和生物學過程，使其發(fā)揮應有的作用。

濕地修復技術可按照物理、化學和生物技術進行劃分。物理技術包括土壤滲濾法、調(diào)水沖洗法；化學技術包括混凝法、中和法、氧化還原法、吸附法、離子交換法、電滲析法；生物技術包括濕地植物凈化、生物膜吸附等。由于化學方法容易對濕地生態(tài)系統(tǒng)造成新的污染，所以相關技術應用不廣泛。土壤滲濾法和生物膜吸附法是兩項比較新的技術，應用性也較強。

（1）土壤滲濾法

濕地土壤是濕地植物生長發(fā)育的基質(zhì)，在此發(fā)生了各種物理化學反應，利用濕地土壤對水環(huán)境污染物的濾過特性，可以達到水環(huán)境改善的目的。研究表明，濕地土壤在垂直方向上對氮和磷有很強的濾過截留作用。對氮素濾過、截留起主要影響作用的土壤因子是粘土含量、有機質(zhì)含量和TN含量，對磷素起主要影響作用的土壤因子是粘土含量、有機質(zhì)含量、p H值和含水量。該技術具有簡單易行、費用低的特點，應用性較強。

（2）生物膜吸附法

在一定的酸堿條件下，生物膜對于濕地水環(huán)境中的重金屬具有一定的吸附作用。根據(jù)濕地的理化性質(zhì)設計生化池，可采用連續(xù)水的動態(tài)自然掛膜培養(yǎng)方式，微生物在填料上緩慢生長和繁殖，生物膜會逐漸變厚。生物膜上含有豐富的藻類和原生動物，先吸附原水中的有機物、氨氮等污染物，再進一步為膜上的微生物分解、吸收、代謝而得到去除。

7、地下水修復技術

地下水是指存在于地表以下巖（土）層空隙中各種不同形式水的統(tǒng)稱。地下水具有多種功能，與人類生活密切相關。近年來,由于大量工農(nóng)業(yè)廢棄物不合理地進行填埋,污染物事故性排放以及地下儲油設施泄漏,各種有機物、重金屬及放射性有害物質(zhì)進入地下系統(tǒng),地下水污染狀況日益嚴重。修復已被污染的地下水,加強地下水環(huán)境的保護,已成為當前國內(nèi)外環(huán)保研究的熱點。目前,較典型的地下水污染修復技術主要有以下3種：

（1）抽出處理修復技術

P&T技術是最早出現(xiàn)的地下水污染修復技術,也是地下水異位修復的代表性技術。自20世紀80年代開展地下水污染修復至今,地下水污染治理仍以P&T技術為主。傳統(tǒng)的P&T技術是把污染的地下水抽出來,然后在地面上進行處理。近年來,隨著污染治理研究的不斷深入,該技術已有了更廣泛的含義,只要在地下水污染治理過程中對地下水實施了抽取或注入的,都歸類為P&T技術。P&T技術概 念模型見圖1。

P&T技術的修復過程一般可分為兩大部分:地下水動力控制過程和地上污染物處理過程。該技術根據(jù)地下水污染范圍,在污染場地布設一定數(shù)量的抽水井,通過水泵和水井將污染了的地下水抽取上來,然后利用地面凈化設備進行地下水污染治理。在抽取過程中,水井水位下降,在水井周圍形成地下水降落漏斗,使周圍地下水不斷流向水井,減少了污染擴散。最后根據(jù)污染場地的實際情況,對處理過的地下水進行排放,可以排入地表徑流、回灌到地下或用于當?shù)毓┧取&T技術適用范圍廣,對于污染范圍大、污染暈埋藏深的污染場地也適用。但其自身也存在一些局限性:①當非水相溶液出現(xiàn)時,由于毛細張力而滯留的非水相溶液幾乎不太可能通過泵抽的辦法清除;②該技術開挖處理工程費用昂貴,而且涉及地下水的抽提或回灌,對修復區(qū)干擾大;③如果不封閉污染源,當停止抽水時,拖尾和反彈現(xiàn)象嚴重;④需要持續(xù)的能量供給,以確保地下水的抽出和水處理系統(tǒng)的運行,同時還要求對系統(tǒng)進行定期的維護與監(jiān)測。

（2）監(jiān)測天然衰減修復技術

MNA技術出現(xiàn)的時間較晚,于20世紀90年代才開始正式用于地下水污染治理。該技術基于污染場地自身理化條件和污染物自然衰減能力進行污染修復,從而達到降低污染物濃度、毒性及遷移性等目的。另外,MNA技術還必須根據(jù)污染區(qū)域的治理目標,采用相應的監(jiān)測控制技術,對地下水的自然修復過程進行監(jiān)測評價。實施監(jiān)測的目的主要有以下幾方面:①證明污染物的自然衰減與預測相符合;②能夠監(jiān)測影響自然衰減能力的環(huán)境變化因素(如:水文地質(zhì)條件、地球化學條件、微生物等);③能夠監(jiān)測出所有潛在的有毒或易遷移轉(zhuǎn)換的污染產(chǎn)物;④證實污染暈在縱、橫、垂向上沒有進一步擴展;⑤確定該修復過程對下游不會造成不良影響;⑥驗證該修復是否達到修復目標。

采用MNA技術進行地下水污染修復,一般不會產(chǎn)生次生污染物,對生態(tài)環(huán)境的干擾程度較小;并且該技術工程設施簡單,修復費用遠遠低于其他修復技術。但該技術適用范圍較窄,對區(qū)域環(huán)境和污染物自然衰減能力要求較高,一般僅適用污染程度較低、污染物自然衰減能力較強的區(qū)域。

（3）空氣注入修復技術

AS技術是在土壤氣相抽提Soil Vapor Extraction技術(簡稱SVE技術)的基礎上發(fā)展起來的,20世紀80年代中期最早應用在德國,隨后迅速發(fā)展至美國以及歐洲的其他國家。近年來,AS技術已成為地下水原位處理技術的首選。其概念模型見圖2。

該技術通常用來治理地下飽和帶(飽水帶及毛細飽和帶)的有機污染,一般與SVE技術聯(lián)合使用,其修復原理為:通過向地下注入空氣,在污染暈下方形成氣流屏障,防止污染暈進一步向下擴散和遷移,在氣壓梯度作用下,收集地下可揮發(fā)性污染物,并以供氧作為主要手段,促進地下污染物的生物降解。修復過程中發(fā)生的質(zhì)量遷移轉(zhuǎn)化機制較復雜,在不同的修復階段,控制修復速率和效率的機理也不同。另外,隨著場所地質(zhì)條件的變化,各種機理對AS技術修復作用的貢獻也不同。

AS技術具有如下特點:①設備簡單,安裝方便,易操作;②修復效率高,治理時間短,一般情況下修復期為1～ 4 a;③更適于消除地下水中難移動處理的污染物(如Dense Non-aqueous Phase Liquid,簡稱DNAPL,密度大于1的非水相溶液);④現(xiàn)場原位修復,對修復點干擾小。該技術的局限性主要有以下幾點:①對于非揮發(fā)性的污染物不適用;②受地質(zhì)條件限制,不適合在低滲透率或高黏土含量的地區(qū)使用;③不能應用于承壓含水層及土壤分層情況下的污染物治理。

8、結(jié)語

河流、湖泊水庫、濕地和地下水的修復技術繁多，主要均圍繞著物理方法、化學方法和生物-生態(tài)方法這3 類展開，方法有所重疊。有的技術方法對于某一種水環(huán)境類型的修復適用，但對另一種水環(huán)境類型并不一定是最佳選擇，例如底泥疏浚對于河流的修復存在一定的風險，但對湖泊水庫修復卻是一種很好的方法。在對流域水環(huán)境進行治理和管理時，應綜合分析水環(huán)境的類型和狀況，優(yōu)先選擇最合適的技術進行修復，以最小成本、最快速度達到水環(huán)境結(jié)構(gòu)和功能恢復的目的。

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第三篇：《水污染控制技術》課程課堂教學改革與實施

《水污染控制技術》課程課堂教學改革與實施

《水污染控制技術》是環(huán)境監(jiān)測與治理技術專業(yè)的主干專業(yè)課程，本文通過對課程教學內(nèi)容、教學方法、教學手段等做了一些經(jīng)驗總結(jié)。

水污染控制技術 課堂教學 改革

《水污染控制技術》是環(huán)境監(jiān)測與治理技術專業(yè)的主干專業(yè)課程，其教學效果和教學改革直接關系到該專業(yè)學生的理論知識水平和工程技能水平。同時，水污染控制技術新理論和新技術不斷涌現(xiàn)、城鎮(zhèn)污水排放標準被修訂和執(zhí)行，而相應的教材卻未能及時跟上，從而對專業(yè)主干課程《水污染控制技術》的課程教學帶來了很大的影響。為應對這種挑戰(zhàn)，改善《水污染控制技術》的教學效果，我們對課程教學內(nèi)容、教學方法、教學手段等進行了一些研究探索和實踐，取得了一些效果，并作必要的總結(jié)。

一、該課程課堂教學存在的問題

1.教學內(nèi)容多

本課程教學內(nèi)容方面主要是《水污染控制技術》基礎理論知識，講解有關污水處理的各種方法及其原理，污水廠的設計、工作程序，污水廠平面及高程布置原則，單體構(gòu)筑物設計要點等幾部分內(nèi)容。由于學時少、內(nèi)容多，要求教師既要精簡課堂內(nèi)容又要達到教學目標，因此在教學過程中不可避免地存在一些的矛盾。

2.教學方法落后

傳統(tǒng)的傳授式教學方法注重教師的“教”而忽視了學生的“學”，沒有發(fā)揮學生的主體地位，結(jié)果教師教得很累而教學效果卻不一定很好。

3.教學手段單一

一般專業(yè)課的教學都是采用傳統(tǒng)教學方式，教師在講臺上講，學生在下面記，課堂信息量有限，板書的圖形示意也很難反映復雜的空間概念，容易造成學生對某些知識點的困惑，從而影響其學習的積極性和效果。

二、課堂教學改革與實施

1．改革教學內(nèi)容

在《水污染控制技術》教學中，一是應重視本專業(yè)相關課程的知識整合與銜接，加大理論學時，加厚基礎理論學習。通過對流體力學、化工原理等課程理論知識的回顧，對水泵運行特征、水頭損失和流量計算、水泵選型以及水泵站聯(lián)合運行的水力學計算等進行系統(tǒng)的對比歸納，引導學生把不同水泵類型與污水泵站、雨水泵站的選型有機結(jié)合起來；二是多綜合，重能力，把現(xiàn)代技術與先進的理論適時適地地傳授給學生。結(jié)合水污染控制理論和工藝技術的進步，以及我國規(guī)范、標準的改進，及時更新過時工藝技術，壓縮了AB法、生物轉(zhuǎn)盤、污泥厭氧消化等教學時數(shù)，增補了生物脫氮理論、化學除磷技術(包括一級強化工藝)、曝氣生物濾池等新技術，并對人工濕地的技術經(jīng)濟性進行了分析。同時結(jié)合近年畢業(yè)設計中工藝方案選擇、構(gòu)筑物計算與圖件繪制等方面存在的共性問題，針對性地進行了城市生活污水和工業(yè)廢水工藝方案選擇的教學討論和工程設計出錯的原因剖析。

2．重視教學方法

為深入開展《水污染控制技術》教學改革，教師應一直積極從事本課程建設，堅持教學研究，逐步形成了嚴謹?shù)闹螌W氛圍。主講教師認真?zhèn)湔n、進行多媒體課件制作，精心設計板書、課堂提問、討論、案例教學、習題課等各個教學環(huán)境，并通過創(chuàng)新思維、嚴謹治學、生動教學駕馭課堂，啟發(fā)、教育和感染學生；在教學中，倡導少、精、新的教育理念，改變傳統(tǒng)的傳授式教學，將啟發(fā)式、互動式和開放式的教學方法應用于課堂，通過歸納對比精簡知識點，提供精心組織的教學內(nèi)容，增補具有前瞻性的新理論和實用工藝技術，組織學生課上交流和課下討論，布置大作業(yè)，引導學生歸納和消化所學知識，形成了師生互動交流和同學間的合作，提高了學生的學習興趣，培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新思維和團隊精神，并借助參觀――學習――實踐(含課程設計)的教學過程，把水污染控制理論和工程設計緊密地聯(lián)系起來，提高教學效果。此外，在教學中有針對性的進行教學問卷調(diào)查，檢查教學中存在的不足，并及時改進教學。

3．營造多元教學模式

為營造多元教學模式，我們將多媒體教學和常規(guī)教學有機結(jié)合起來，合理選擇和應用現(xiàn)代多樣化教學手段組織教學。為提高多媒體質(zhì)量，課件設計制作嚴格以教學大綱、適宜教材、成熟教案為基礎，充分整合課程體系的知識結(jié)構(gòu)和理論體系，使教學內(nèi)容具有科學性、先進性和創(chuàng)新性。由于《水污染控制技術》為專業(yè)技術課，我們在教學中采用了傳統(tǒng)板書輔以多媒體課件進行教學，工整板書和推導計算利于學生充分理解和消化課堂知識。同時，公式和工藝流程多，基本原理和工程技術應用多，針對這一特點，教學中選擇了傳統(tǒng)板書和多媒體課件并重的教學方式，以加大教學信息量；同時課堂視頻播放單體構(gòu)筑物、污水處理廠工藝流程、工業(yè)廢水處理站工藝流程等教學DV片，提高課堂教學直觀性、動態(tài)性和交互性，拓展學生積累知識和利用知識的能力，改善學生的主動學習狀態(tài)，從而提高教學效率和教學質(zhì)量。

4．強化實踐教學

推進實踐教學模式改革，引導學生主動實踐、創(chuàng)造性實踐。實踐教學模式改革的措施包括，不斷優(yōu)化實驗教學內(nèi)容，及時將科研成果引入教學，開發(fā)、增設綜合性、設計性實驗，在實驗過程中，鼓勵學生充分發(fā)揮想象力和創(chuàng)造力；鼓勵獨創(chuàng)性實驗，支持以問題為中心的團隊探究性實驗；通過引導大學生參與教師科學研究項目或自主確定選題開展研究等多種形式，進行探索性研究工作等。

實驗方案的確定：實驗分組進行，各實驗小組根據(jù)實驗要求，自行設計實驗方案，在與老師進行討論的基礎上，確定實驗方案，然后進行實驗；對實驗數(shù)據(jù)進行整理與分析；最后在實驗討論課上進行報告。教師職責引導和啟發(fā)：學生分組進行實驗，理論課主講教師在實驗課前與每組學生進行方案討論；實驗現(xiàn)場指導實驗，及時解答學生問題；參與課堂討論，點評學生實驗。這種開放和研究型的實驗教學模式，可收到良好的教學效果。學生通過自己對實驗的設計和分析，加深對理論課基本原理的理解。同時學生還擴充自學許多課外知識，擴展了知識面，提高了分析問題和解決問題的能力，對主講教師提出了更嚴格的要求。很多學生認為這種開放型實驗教學非常有趣，提供了充分發(fā)揮才能和創(chuàng)新性思維的空間，激發(fā)了學習興趣和主動性。

參考文獻：

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第四篇：清華大學：城市水環(huán)境整治水體修復技術的發(fā)展與實踐

清華大學：城市水環(huán)境整治水體修復技術的發(fā)展與實踐

清華大學環(huán)境學院 劉翔

我國城市河流有90%左右受到污染，出現(xiàn)水體滯流、多處于厭氧狀態(tài)、復氧能力差、淤積嚴重、透明度低、甚至發(fā)生黑臭等現(xiàn)象。由于城市水體污染負荷遠遠超過城市有限受納水體的環(huán)境容量和自凈能力，導致河水中COD、NH3—N等污染物嚴重超標，水生生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)破壞，生物多樣性銳減，城市水體的生態(tài)功能和使用功能日益衰退，水體修復和水生態(tài)功能恢復的難度明顯加大，城市河流水環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)處于失衡狀態(tài)。同時，城市污水中氮磷污染物未經(jīng)有效去除，又成為城市水體發(fā)生富營養(yǎng)化的重要誘因，造成水體生態(tài)功能的衰退甚至喪失，水生生態(tài)環(huán)境的破壞已經(jīng)成為城市生態(tài)文明建設的主要障礙。“有水皆污”、“河道黑臭”已經(jīng)成為許多城市面臨亟待解決的環(huán)境頑疾。城市水環(huán)境綜合整治和水體修復技術是破解上述難題的有效方法，國家重大水專項城市主題在“十一五”期間重點針對城市水體修復技術開展了研究集成和示范應用，突破了44項關鍵技術，建立了25項示范工程，取得了良好的效果，為我國水體修復積累了技術集成方案和工程實踐經(jīng)驗。1城市水體修復的科學原理與技術思路

城市水體修復技術是指根據(jù)生態(tài)學和環(huán)境學的原理，綜合運用水生生物和微生物的方法，使污染水體得到改善或恢復所采用的技術。其特點是充分發(fā)揮現(xiàn)有水環(huán)境工程的作用，綜合利用流域內(nèi)的濕地、灘涂、水塘、堤坡及水生生物等自然資源及人工合成材料，對城市水域自恢復能力和自凈能力進行強化恢復或提升。

生態(tài)修復是相對于生態(tài)破壞而言的，生態(tài)破壞就是生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的破壞，因而生態(tài)修復就是恢復生態(tài)系統(tǒng)合理的結(jié)構(gòu)、高效的功能和協(xié)調(diào)的關系，就是重建受損生態(tài)系統(tǒng)的功能以及相關的物理、化學和生物特性。其本質(zhì)是恢復系統(tǒng)的必要功能并使系統(tǒng)達到自我維持的狀態(tài)。修復的目的就是要再現(xiàn)一個自然的、能自我調(diào)節(jié)的生態(tài)系統(tǒng)，使它與它所在的生態(tài)景觀形成一個完整的統(tǒng)一體。但要將一個受損的生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能恢復到受損前的水平是一項艱巨、困難和漫長的工作。從一定意義上講，修復又可定義為使受損的生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能最大限度地接近受損前的水平。就是針對具體受損的生態(tài)系統(tǒng)，找出目前環(huán)境條件的限制性因素，根據(jù)生態(tài)工程學原理，對該系統(tǒng)實施種群組建或重建，恢復其原有的生物 多樣性，使其達到具備自我維持與自我調(diào)節(jié)的能力。因此，要從生態(tài)、社會需求出發(fā)，實現(xiàn)生態(tài)修復所期望達到的生態(tài)-社會-經(jīng)濟效益；恢復能夠達到上述效益的生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能;通過對系統(tǒng)物理、化學、生物甚至社會文化要素的控制，帶動生態(tài)系統(tǒng)的恢復，達到自我維持的狀態(tài)。

基于上述原理，城市水體修復的總體技術思路為：控源為本，調(diào)配優(yōu)先，多元為輔，強化應急，景觀共建。

控源為本：城市水體的水質(zhì)改善應以污染源控制為根本，控源以水環(huán)境容量為目標，在此基礎上實現(xiàn)水體收納污染負荷的總量和濃度控制。

調(diào)控優(yōu)先：大多數(shù)城市水體最主要的問題是由于生態(tài)基流不足而引起的水流緩滯，導致水體的自凈能力退化甚至喪失，進而引發(fā)一系列的水環(huán)境問題。因而水質(zhì)改善最有效的方法就是通過水系調(diào)配或是引入其他水源（例如滿足補水水質(zhì)要求的再生水和城市雨水徑流），改善水動力流態(tài)，實現(xiàn)水體的良性循環(huán)。

多元輔助：在實現(xiàn)控源和調(diào)配目標的基礎上，可以通過多元生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建、河水充氧、底質(zhì)控制等輔助技術促進和提升水質(zhì)改善和生態(tài)修復的效果。

強化應急：人工強化處理方法是針對河水（包括循環(huán)和旁路）的人工處理技術，通常投資和成本較高，一般常用于需要緊急應對的場合（例如污染事故，黑臭河道等）。

景觀共建：城市水體大多具有一定城市景觀功能，在采用生態(tài)處理技術時，可考慮與景觀建設相結(jié)合，起到良好的感官效果。2水體修復技術的研究進展

城市水體修復技術按照治理對象可以分為河道底質(zhì)改善、河道生態(tài)修復、河流水動力調(diào)控和河水強化處理等4類技術，整體技術體系構(gòu)成如圖1所示。2.1城市河流水動力調(diào)控技術

自然狀況下，河流具有一定的自凈能力，水體中的溶解氧足以滿足自凈過程中微生物分解有機物需要的氧量。但是當水體受到嚴重污染或超負荷污染時，過量的有機物排入水中，大氣復氧不能及時補充消耗的溶解氧，溶解氧含量大幅降低，出現(xiàn)缺氧或無氧的河段，從而威脅好氧生物的生存。另外，水體中溶解氧過低，導致厭氧細菌繁殖，形成厭氧分解，產(chǎn)生甲烷、硫化氫等氣體，發(fā)生黑臭問題。此時，必須采取必要的措施以改善水質(zhì)。該類技術包括水量水質(zhì)調(diào)配和曝氣復氧，見圖2。

在污染嚴重的水體中，單靠自然復氧作用，河水的自凈過程非常緩慢。故需要采用人工曝氣彌補自然復氧的不足。河道人工曝氣技術作為一種投資少、見效快、無二次污染的河流污染治理技術在很多場合被優(yōu)先采用。河道人工曝氣技術能在較短的時間內(nèi)提高水體的溶解氧水平，增強水體的凈化功能，消除黑臭，減少水體污染負荷，促進河流生態(tài)系統(tǒng)的恢復；另外，河道曝氣技術因地制宜，占地面積相對較小，投資省、運行成本低，對周圍環(huán)境無不良影響，如果與綜合利用相結(jié)合，還可實現(xiàn)環(huán)境效益與經(jīng)濟效益的統(tǒng)一，有利于工程的長效管理。但是要真正發(fā)揮河流水體人工曝氣復氧技術的實際效益，還必須制訂應用該技術的具體方案，得出可行的增氧量、曝氣方式、季節(jié)最優(yōu)化組合，并充分考慮城市景觀和經(jīng)濟性原則。常用曝氣技術特點見表1。

2.2城市河道底質(zhì)改善技術

在城市河道中，底泥是陸源性入河污染物（營養(yǎng)物、重金屬、有機毒物等）的主要蓄積場所。在不同的環(huán)境影響（溫度、風浪和溶氧等）條件下，底泥既可以凈化湖泊水體，也可以因富含污染物而成為潛在的內(nèi)源性污染源污染水體，增加上層水體污染負荷。底質(zhì)改善技術則是有效遏制這類內(nèi)源污染物釋放的有效手段，常用的有底質(zhì)清淤及原位修復技術、景觀河道生態(tài)修復型底泥疏竣與處理處置技術等。

（1）底質(zhì)清淤及原位修復技術。

底泥生態(tài)清淤采用生態(tài)清淤工程將污染最重、釋放量最大的上層污染底泥依據(jù)環(huán)保要求移出水體，避免因河流、湖泊內(nèi)的底泥釋放和動力作用下的再懸浮和溶出后可能造成的河水富營養(yǎng)化和藻類產(chǎn)生和發(fā)展問題，從而達到控制底泥釋放二次污染的目的。它是控制內(nèi)源污染效果較為明顯的工程技術措施之一。

在采用原位修復技術，利用研發(fā)的環(huán)境友好型雙固定化功能載體及篩選的具有高效凈化性能的功能生物，通過河道底質(zhì)良性生境的構(gòu)建、定向強化凈化及底質(zhì)基質(zhì)促進劑的使用，進行污染底質(zhì)原位生態(tài)固化－覆蓋聯(lián)合修復。

（2）景觀河道生態(tài)修復型底泥疏竣與處理處置技術。底泥也是水生態(tài)系統(tǒng)重要的環(huán)境要素之一，其理化特性直接影響水生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能；可以考慮河湖底泥疏浚與底棲生態(tài)重建的優(yōu)化協(xié)同，避免過量疏浚造成的河湖底泥生態(tài)支持力下降、疏浚底泥易地處理的環(huán)境和經(jīng)濟成本問題，發(fā)展可實施精準疏浚的河湖底泥生態(tài)修復型疏浚技術。

（3）底質(zhì)基改造與污染生態(tài)修復技術。

從單一的清淤、硬底化、引水沖污、曝氣增氧等治理技術研究轉(zhuǎn)為對多項治理技術的集成應用研究，以降低河道治理的投資、運行成本和保證持續(xù)穩(wěn)定的治理效果。對底泥治理技術的研究和應用表明，相對于物理、化學修復，對目前以有機物含量高、Eh 偏低的重污染為特點的城市河道底泥，在改善基底理化環(huán)境基礎上，采用生物修復，特別是植物修復方法可能更加適宜。

（4）疏浚底泥與處理處置技術。

根據(jù)疏浚底泥自然沉降速率設計水力疏浚底泥排泥場，避免水力清淤污泥隨自然澄清液回流再次排入水體。針對清淤污泥，開發(fā)了高效脫水以及制建材、制陶粒等資源化利用技術，實現(xiàn)了疏浚底泥的可持續(xù)管理。

（5）底泥污染抑制劑技術。

針對底泥在厭氧條件下釋放污染物導致水體水質(zhì)惡化的問題，開發(fā)出具有強氧化作用、高效釋氧作用、物理阻隔作用和化學固化作用等的底質(zhì)抑制劑（材料），對抑制黑臭、應對突發(fā)污染事故等具有顯著、快速的控制效果。2.3城市河道生態(tài)修復技術

（1）復合型生態(tài)浮島水質(zhì)改善技術。

以水生植物的優(yōu)選和可修復水體生物多樣性的生態(tài)草植入為主要組成部分，對氮、磷營養(yǎng)物和有機物等均有一定的去除效果，可改善水體水質(zhì)，提高水體透明度，控制水體富營養(yǎng)化（減緩藻類的增長速率、減弱藻類暴發(fā)程度），減少以再生水為補給水源的景觀水體換水 頻率。無外部水源補充條件下，夏季可延緩藻類暴發(fā)時間1~2 d，暴發(fā)峰值也可降低約30％。該技術尤其適合北方地區(qū)以再生水為主要補給水源的滯流/緩流景觀水體水質(zhì)的保持與改善。

（2）多級復合流人工濕地異位修復技術。

通過多級復合流人工濕地的構(gòu)建，解決了傳統(tǒng)人工濕地的運行效果不穩(wěn)定、脫氮效果一般、填料易堵及冬季處理效果差等多項難題，使其出水主要水質(zhì)指標穩(wěn)定達到地表水Ⅳ類標準。該技術對COD、總氮、總磷具有較好去除效果，在進水水質(zhì)波動較大，水質(zhì)較差的條件下，出水水質(zhì)仍可穩(wěn)定達到地表水Ⅳ類要求，多級潛流濕地示范工程在穩(wěn)定運行階段對COD、TN和TP的去除率可達到70%~90%。該技術主要用于景觀水體的水質(zhì)改善及長期保持，適用于征地方便的地區(qū)。

（3）城市黑臭河道原位生態(tài)凈化集成技術。

包括底泥污染控釋與底質(zhì)生境改善、黑臭河水生物柵凈化與控藻、黑臭河水生態(tài)接觸氧化等。形成了城市黑臭河道原位生態(tài)凈化集成技術體系，將浮船式增氧機作為混凝藥劑的投加、溶解、攪拌、反應的動力設備，從而把增氧和混凝有效地結(jié)合起來；科學控制增氧機與生態(tài)浮床之間的距離，消除增氧機對生態(tài)浮床上植物生長及其凈化污染物的負面影響；利用生態(tài)浮床水下部分的接觸沉淀和物理吸附作用，促進化學混凝后水體的加速和穩(wěn)定澄清，防止增氧機工作及水流攪動引起的絮體再懸浮，保障工程效果的長效性。按該方法設計的技術系統(tǒng)具有集成化程度高、投資和能耗低、易于操作、便于管護、快速長效等優(yōu)點。

（4）景觀河道生態(tài)攔截與旁道濾床技術。

生態(tài)濾床是在自然濕地結(jié)構(gòu)與功能的基礎上通過人工設計的污水處理生態(tài)工程技術，利用系統(tǒng)中的基質(zhì)、水生植物、微生物的物理、化學、生物三重協(xié)同作用，來實現(xiàn)對污染物的高效降解，以達到凈化水質(zhì)的目的，具有投資少、運行維護費用低、管理簡單、景觀生態(tài)相容性好、自然社會效益好等優(yōu)點，已被廣泛應用于處理各類型污水。

生態(tài)濾床一般通過旁河的形式，將河水引入濾床中，系統(tǒng)內(nèi)填充具有脫氮除磷功能較強，且比表面積大的多孔介質(zhì)，使其具備了良好的水力學性能，能較好地截留河水中的顆粒物。通過植物選擇、碳源調(diào)控、溶解氧調(diào)控、前置或后置強化除磷等手段，提高其脫氮除磷效率。（5）生態(tài)護坡技術。

生態(tài)護坡工程是一項建立在可靠的土壤工程基礎上的生物工程，是實現(xiàn)穩(wěn)定邊坡、減少水土流失和改善棲息地生態(tài)等功能的集成工程技術。其目的是為了重建受破壞的河岸生態(tài)系統(tǒng)，恢復固坡、截污等生態(tài)功能。2.4城市河水強化處理技術

（1）城市河湖水系原位強化處理關鍵技術。

開發(fā)緩流水體強化循環(huán)流動和生物接觸氧化技術，強化水體流動，削減水中污染物和營養(yǎng)鹽含量，改善水質(zhì)。提出了不同流速對常見水華藻類和混合藻類的影響，并提出了水華控制流速；對不同填料進行了接觸氧化試驗，篩選了最佳填料，對主要污染物的去除效果進行了研究，主要污染物去除率為葉綠素40%、COD 50%、TN 20%、TP 40%、NH3_N 60%。

（2）河道水體側(cè)溝強化治理集成技術。

針對生活污水、含有大量的工業(yè)廢水、難以生物降解成分含量高、底泥污染嚴重、河道水體黑臭、油類物質(zhì)濃度偏高現(xiàn)象顯著等，提出以側(cè)溝化學絮凝（即一級強化處理）和接觸氧化修復相結(jié)合的方式，對黑臭水體進行處理，可有效抑制黑臭現(xiàn)象。

（3）景觀水體化學-微生物-水生植物復合強化凈化與藻類過度生長控制技術。

針對景觀河道水體自凈能力差、富營養(yǎng)化現(xiàn)象嚴重、藻類過度生長等現(xiàn)狀，通過微生物、化學、水生植物復合強化集成技術進行水質(zhì)凈化及控制的原位修復技術研究，已研發(fā)出“改善景觀水體水質(zhì)的藥劑投加方法及設備”和“富營養(yǎng)化水體治理的方法和設備”，可有效改善水體富營養(yǎng)化狀態(tài)。

（4）污水處理廠尾水人工濕地深度處理技術。

技術從工藝創(chuàng)新、碳源補充、填料選擇、防堵塞等研究，保證反硝化反應的順利進行必須有充足的碳源提供，添加PHA聚羥基脂肪酸酯、PBS聚丁二酸丁二醇酯等五種有機物作為 碳源，研究了各種碳源的反硝化速率以及硝酸鹽氮的去除情況，得到麥稈、PBS和PHA添加后出水符合一級A的標準；在城市污水處理廠尾水達到一級A標準時，出水水質(zhì)可達到：COD為18~32mg/L，氨氮低于0.5 mg/L，總氮為1.5~3.5mg/L，總磷為0.1~0.3 mg/L，除總氮偶爾較高外，達到地表水體V類標準。

（5）污水處理廠尾水多點放流生態(tài)攔截技術。

選取最優(yōu)填料組合，通過生態(tài)攔截填料的攔截吸附降低尾水中的污染負荷，尾水長期流過填料后填料表面的生物膜可以進一步降解尾水中的污染物質(zhì)。污水處理廠尾水排放后由大阻力配水系統(tǒng)將尾水均勻分布到第一級生態(tài)填料區(qū)上，經(jīng)過底部布水廊道升流至第二級生態(tài)填料區(qū)，通過二級填料的尾水最終通過生態(tài)透水磚實現(xiàn)污水處理廠尾水深度凈化后的分散排放。該方法可有效降低污水處理廠尾水排放對河流水質(zhì)產(chǎn)生的不利影響。3城市水體修復技術的實踐與成效 3.1城市水體修復技術的應用

水專項城市主題“十一五”期間建立了示范工程25項，修復城市河流超過50 km，水體總面積超過7 km2，所涉及的流域分布以及所應用的關鍵技術類型分布如圖3所示。

3.2城市水體修復技術應用效果

（1）太湖流域示范區(qū)主要水質(zhì)指標提高一個等級，滿足V類水標準。水體黑臭現(xiàn)象消除，水質(zhì)好轉(zhuǎn)，COD、氨氮、總氮、總磷均有明顯降低，溶解氧有所提高。生態(tài)修復時氮、磷的年去除能力分別達到0.1 kg/m2和0.02 kg/m2。水生生物中浮游植物多樣性及清潔水體指示種增加，浮游動物由原生動物為主轉(zhuǎn)為輪蟲為主,魚類、底棲生物數(shù)量明顯增多。

黑臭河道治理效果：溶解氧由0.5 mg/L提高至6 mg/L(平均)，濁度下降80%，總磷下降60%，COD和氨氮去除50%~60%，氧化還原電位、透明度大幅提高，黑臭得以遏制，原本爆發(fā)性生長的藻類得到有效控制。

（2）海河流域示范區(qū)水質(zhì)均滿足IV類水體標準，水體臭味消失、透明度明顯改善，河道浮萍及藻類生長得到有效抑制，沉水植物開始自我恢復，示范段河道內(nèi)水生動物（如魚類、底棲動物）數(shù)量也明顯增多。

示范工程中集成了噴泉曝氣、潛流濕地及其他幾項關鍵技術，實現(xiàn)了各單項技術的優(yōu)勢互補。經(jīng)過實際運行，對COD、TN、TP年均去除率分別可達80%、90%和75%左右，出水水質(zhì)達到了地表水Ⅳ類要求，優(yōu)勢顯著。

（3）三峽庫區(qū)示范區(qū)污染物減排量（COD）約占2010年三峽庫區(qū)重慶段城鎮(zhèn)污染物排放量的15.1%。庫區(qū)內(nèi)城市水體水質(zhì)提升了一個等級，基本達到了水體功能水質(zhì)要求，水系基本暢通，流速提高近一倍，消除黑臭，與修復前水體表面較臟亂現(xiàn)象對比，修復后，水體清澈，表面無污物。

（4）巢湖流域示范區(qū)水質(zhì)達地表Ⅳ~V類標準，水生濕生植物種類由14種增加到60種，浮游藻類多樣性增加，原生動物的生物量和密度都明顯高于恢復前，底棲動物種類數(shù)量也有較大提升，水生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能逐漸得到恢復。

水體COD、TN和TP分別下降了49.4%、7.5%和66.8%，經(jīng)過生態(tài)工程凈化，COD、TN和TP的去除率分別為22.4%，50.4%和39.1%，水質(zhì)提高一個等級。

（5）溫州九山外河、溫州山下河、南寧可利江河道、南寧心圩江河道、昆明盤龍江示范河段徹底消除了黑臭，主要指標達到V類水標準要求；揚州鴻泰支河、曲江湖、南京江心洲、內(nèi)秦淮河中段等輕度污染景觀水體修復，主要水質(zhì)指標達到IV類，常規(guī)污染物削減率平均達到30%。4展望

發(fā)達國家城市河流治理已經(jīng)完成了由污染治理到水體修復的過程，水環(huán)境得到較好的改善，萊茵河、泰晤士河的治理就是成功的案例。近年來，先進國家在河流水污染治理技術方面，已由單純的“污染控制”技術發(fā)展為“水生態(tài)的修復與恢復”，實現(xiàn)由以“水污染控制”為目標向以“流域水生態(tài)系統(tǒng)健康保護”為目標的轉(zhuǎn)變。陸續(xù)開展了生態(tài)河床、生態(tài)堤岸等生態(tài)恢復技術研究工作，如日本的多木川、淀川等多條河流的生態(tài)修復，取得了良好的生態(tài)效益和環(huán)境效益。在技術體系上，河流的水質(zhì)改善技術總體上呈現(xiàn)出多元化、集成化和系統(tǒng)化的發(fā)展趨勢，主要是從流域污染特點出發(fā)，以流域為尺度構(gòu)建水污染控制和水環(huán)境改善的技術體系，從而達到了流域水環(huán)境質(zhì)量改善的最終目的。

我國城市水體修復技術在“十一五”期間得到了全面的發(fā)展和應用，也取得了較好的治理效果，但是還未根本解決城市水體污染問題。在后續(xù)的集成應用和工程實踐中，應遵循“控源為本，調(diào)配優(yōu)先，多元為輔，強化應急，景觀共建”的技術思路，進一步加強對水體修復技術的綜合集成和組合應用，強調(diào)協(xié)同控制作用，注重水體修復工程的運行管理和長效機制，必將推動我國城市水環(huán)境的改善和水生態(tài)文明的建設進入良性循環(huán)的軌道。

本文來源于《給水排水》雜志2015年第5期。

第五篇：油田區(qū)石油污染土壤生態(tài)修復技術與示范重點項目申請-國家科技部

附件1 863計劃資源環(huán)境技術領域“油田區(qū)石油污染土壤生態(tài)

修復技術與示范”重點項目申請指南

一、指南說明

近年來，我國土壤污染問題日益凸現(xiàn)，對生態(tài)環(huán)境、食品安全和人體健康構(gòu)成嚴重威脅。其中，重金屬、石油、多環(huán)芳烴等污染物導致的土壤污染尤為突出。研發(fā)經(jīng)濟高效的污染土壤修復技術是改善我國環(huán)境質(zhì)量的迫切要求，也是世界科技的研究熱點。本重點項目針對不同濃度石油污染土壤，開展生態(tài)修復技術研究和應用示范，形成適合不同油田區(qū)的石油污染土壤生態(tài)修復成套技術，為我國油田區(qū)石油污染土壤修復提供有力的技術支撐。

此次發(fā)布的是本領域“油田區(qū)石油污染土壤生態(tài)修復技術與示范”重點項目申請指南。本重點項目的任務落實只針對項目整體進行，可以由一家單位承擔，也可以由多家共同承擔，項目下設課題數(shù)不超過3個。本項目采取擇優(yōu)委托的方式確定申請項目的研究單位的組合，不針對項目內(nèi)具體課題進行評審。

二、指南內(nèi)容

1．項目名稱

油田區(qū)石油污染土壤生態(tài)修復技術與示范 2．項目總體目標

針對我國油田區(qū)土壤石油污染問題，采用生物、物化方法與技術，研制高效修復功能材料與關鍵設備；開發(fā)具有復合技術協(xié)同的修復工藝，集成適合中低濃度石油污染土壤的植物-微生物聯(lián)合修復技術、高濃度石油污染土壤的物化-生物耦合修復技術；建立油田區(qū)石油污 染土壤生態(tài)修復技術體系并開展工程示范，制定石油污染土壤修復技術規(guī)范。通過項目研究，培養(yǎng)高水平的科技人才和創(chuàng)新團隊，建立具有國際先進水平和引領作用的技術研發(fā)平臺，為我國油田區(qū)污染土壤生態(tài)功能恢復和環(huán)境質(zhì)量改善提供技術支撐。

3．項目主要研究內(nèi)容

（1）針對油田區(qū)中低濃度石油污染土壤，篩選適合不同區(qū)域、不同石油組分的微生物降解菌株，研制高效復合修復菌劑，選育適合油田區(qū)生態(tài)環(huán)境條件的高效修復植物，構(gòu)建植物-微生物聯(lián)合修復技術。

（2）針對油田區(qū)高濃度石油污染土壤，開發(fā)環(huán)境友好的脫附制劑，研發(fā)石油污染物高效物化脫附、分解技術，開發(fā)重組分石油污染物生物降解工藝，構(gòu)建物化-生物耦合修復技術。

（3）研制物化、生物修復關鍵設備，開展植物-微生物聯(lián)合修復、物化-生物耦合修復工程示范，進行環(huán)境風險評估，制定油田區(qū)石油污染土壤修復技術規(guī)范。

4．項目主要考核指標

（1）篩選10-15株高效石油降解菌，研制2-3種適合我國不同油田區(qū)生態(tài)環(huán)境特點的石油污染土壤修復菌劑，制備1-2種環(huán)境友好的石油脫附制劑，篩選4-6種適合不同生物氣候帶的耐油污、耐鹽堿修復植物，開發(fā)2-4套物化和生物修復設備。

（2）開發(fā)針對中低濃度石油污染土壤的植物-微生物聯(lián)合修復成套技術，使石油污染物年降解效率達到40%-70%；開發(fā)針對高濃度石油污染土壤的物化-生物耦合修復成套技術，其中物化段石油脫附率達到60%-90%，生物段年降解率達到30%-60%。

（3）在國內(nèi)不同地理環(huán)境的大型油田建立不同技術類型的示范 2 工程。植物-微生物聯(lián)合修復示范工程面積不小于1公頃，物化-生物耦合修復示范工程面積不小于0.5公頃（或1000噸）。完成環(huán)境風險評估，建立油田區(qū)石油污染土壤修復技術規(guī)范，形成2~3套石油污染土壤生態(tài)修復技術。

（4）申請10-15項發(fā)明專利，其中2項以上獲得授權(quán)。5．項目經(jīng)費來源及構(gòu)成

本項目預算總經(jīng)費為1600萬元，其中國撥經(jīng)費控制額800萬元，示范工程配套經(jīng)費不低于800萬元。

6．項目支持年限：

2007年7月至2010年12月。7．其它需要說明的事項

項目申請單位應具有從事石油污染土壤修復技術研究的豐富經(jīng)驗和良好條件。本項目鼓勵產(chǎn)學研單位聯(lián)合申請。

三、注意事項

1．本重點項目的任務落實只針對項目整體進行，可以由一家單位承擔，也可以由多家共同承擔，項目下設課題數(shù)不超過3個。對于多家共同承擔的，由研究單位自行組合形成項目申請團隊（同一個課題組只能參加一個申請團隊），并提出項目牽頭單位和項目召集人，由項目牽頭單位具體負責項目申請。本項目采取擇優(yōu)委托的方式確定申請項目的研究單位的組合，不針對項目內(nèi)具體課題進行評審。

2.項目申請要提出項目分解（包括任務分解及經(jīng)費分解）方案，并提出項目課題安排及承擔單位建議。

3．凡在中華人民共和國境內(nèi)注冊一年以上,具有獨立法人資格的企業(yè)（不包括外國獨資企業(yè)和外資控股企業(yè)）、事業(yè)單位均可承擔本項目或課題。4．重點項目課題責任人必須是法人，法人是當然的課題依托單位，且須指定一名自然人擔任課題組長。課題組長應具有中華人民共和國國籍，年齡在55周歲以下（截止指南發(fā)布之日），具有高級職稱或博士學位，每年（含跨連續(xù)）離職或出國的時間不超過半年，過去三年內(nèi)沒有863計劃信用管理不良記錄。

5．鼓勵產(chǎn)學研單位聯(lián)合共同申請本重點項目，項目申請單位超過一家時，應確定項目牽頭申請單位和項目召集人，其他單位應與項目牽頭申請單位就項目申請簽訂合作協(xié)議。

6．課題組長申請及負責的科技部三大計劃（863計劃、科技支撐計劃和973計劃）在研課題累計不得超過一項，同時可參加一項課題（申請或在研）；每個參加課題的技術人員最多只能參與三大計劃中兩項課題的工作。科技部及所屬事業(yè)單位借調(diào)的與863計劃相關的人員不能申請或參加申請。

7．申報程序和要求：

本項目通過國家科技計劃項目申報中心統(tǒng)一申報。申請指南在科技部及863計劃網(wǎng)站上公開發(fā)布。

8．咨詢聯(lián)系人及聯(lián)系方式 聯(lián)系人： 柯 兵 張書軍 聯(lián)系電話：010-58884866，58884868 Email: kebing@acca21.org.cn;zhshujun@acca21.org.cn