治理河湖水体污染的新净化技术

1/6治理河湖水体污染的新观念与净化技术河流、湖泊等地表水体是排放各种污水的汇集地，由于人类的生产、生活活动的加剧，污水排入增多，河湖的稀释净化作用已大为削弱，超出了河湖水体的自净能力界限，因而使污染物沉积在水中，一方面使水体污浊、黑臭，一方面造成藻类疯长泛滥。面对河湖污染的现状，我国在河湖水体治理方面，一般采用截污和清淤两种方法，但实际上，这两种方法都存在很大的局限性。首先，截污后集中建污水处理厂的建设和运行费极高。即使在发达国家日本，生活污水集中处理率也只有60％，特别是在5万人口以下的小城镇普及率只有24％。而我国城市的生活污水集中处理率只有10％多，要达到日本目前的普及率恐怕还得需要10多年的努力。而我国只能拿极有限的资金进行局部治理，可见河湖水体严重污染的状况还将很长时间存在下去。其次，从技术上讲，即便进行了彻底的截污和清淤，由于河湖是一个开放的水环境，城镇污水处理厂处理后排放的达标废水，工业企业和畜禽集中养殖场产生的污水经处理后排放的达标废水，仍然含有一定的污染物；而广大农村散养的畜禽粪便，以及地表土壤中的有机污染物随雨、雪等大气降水流入，以及人为的垃圾丢弃难以避免，时间一久河湖水体的水质会重新被污染，因此并不能一劳永逸地解决河湖水体污染问题。2/6鉴于现有的大部分河湖水体已被严重污染，且污染仍将长期存在的现状，对已污染的河湖水体迫切需要实施直接治理对策。河湖水体污染直接净化治理的新观念既然河湖水体中面源污水的流入不可避免，那么就没有必要把全部精力放在堵截污染物上，何不换个角度，对含有污染物的河湖水域水体进行原位处理直接净化呢？所谓原位处理直接净化，是指直接在河床、湖泊里或其附近（转位）采取一些净化处理措施，就地治理。对于某些污水比例不是太高的河湖，甚至不用建设截污管网和修建污水处理厂。如果能不建污水处理厂，直接在河床或湖泊水体里直接进行原位就地治理，则能大幅度压缩开支。因此，原位处理直接净化技术是河湖水体水质治理领域中非常具有生命力的前沿技术。目前在国际上最广泛采用的河湖水体原位直接净化法为架挂填料的生物接触氧化法。在污水处理行业，人们早就用诸如活性污泥法、生物滤池法、生物接触氧化法等各种生物法来处理污水，这些方法技术成熟，处理效果也非常好。但在我国这些方法只限于用在集中式污水处理厂和污水处理设施构筑物等处，其实完全可以把河床、湖泊当做天然的处理地，将填料和曝气设备就近设置在河床或湖泊的水体里。生物接触氧化法是最适合河湖水体这种地表水域特性，只要把适当的填料浸到河湖水体中，再采取适当的曝气或充氧措施，就能满足生物接触氧化法的特征要求。当然考虑到河湖水体的野外露天环境，曝气或充氧方式应该与污水处理厂有所不同。3/6对于湖泊、水库，河道的水闸门前蓄水区等水体而言，一般为封闭性和非流动性的死水特征。水质更容易腐败发臭，而且水藻在静止的水体中也更容易疯长。要净化水体水质首先需要在水中造流，使死水变为活水，以强化水体的自净作用。在流动起来的水域中再敷设填料和曝气设备，因其水量庞大，因而人工造流设备必须做到大流量、低能耗，否则运营成本太大难以承受，好在国外和国内都有公司已经解决了这个问题。针对半封闭性的河流和封闭性的湖泊、水库等水体，由于氮、磷等营养盐超标导致藻类疯长问题，国内做了不少直接净化的尝试：主要有使用水生植物的营养元素吸收排除法、食藻鱼除藻法、微生物菌治藻法等。但水生植物净化法对氮、磷的吸收率低，需要大面积实施才能有一定效果，微生物菌治藻法小范围应用效果不错，大水面治理时投加量很大，大幅降低成本是今后要解决的问题。食藻鱼除藻法是一个很有前途的生物治理手段。目前，在我国一些较大湖泊有试用，且取得了一定效果。食藻鱼能化害为利，将氮、磷、藻类危害转化为鱼肉蛋白。不过为取得明显的治藻效果需要达到一定的养殖密度，而这样一方面在夏季容易出现缺氧问题，另一方面鱼类等构成了新的有机污染源，因此应该同时采取湖泊水体内曝气、湖水BOD直接降解净化等配套治理手段。针对我国常见的湖泊水体湖面水华现象，使用物理法排除或许是个花钱少的好方法。因为水藻就像地上的小草，同属植物，只要有光4/6合作用，有营养元素，就会“野火烧不尽，春风吹又生”。特别是形成水华的厚厚的水藻层，除非喷洒化学药剂，否则很难有办法全部杀死。而采用物理排除法，例如采用全自动的藻类清除机，应该能比较简单地清除水藻漂浮层，省时省力。国外河湖水体直接净化技术和实用实例日本60年代中期，城市水系有机污染问题开始抬头，为此日本政府在水系污染治理上采取了污染源对策和河流环境改善对策。提出的污染源对策包括对排入污水的限制和生活污水集中处理场的修建，河流环境改善对策包括河床的清淤疏浚和引入清洁水体稀释。经治理后水质有所改善，但很多水系仍未达到水质环境标准，并从70年代中期开始，在各地开展了多种河流、湖泊的原位治理直接净化试验。1983年，日本第一个河流原位治理直接净化设施在野川开始正式投入使用，此后在各地逐渐推广，如平獭川、古崎川、高良川、大倔川、富雄川等地都先后开工兴建了河流原位治理直接净化设施。进入90年代，日本建设省在全国范围提出并实施了规模浩大的河流综合水质保障“清流再生21”计划。其主要内容就是直接普及、推广和实施河湖水体水质的原位治理直接净化技术。据统计，在日本全国实施的河流原位治理直接净化项目中有80％采用的是浸渍型接触氧化法，接触时间一般为几个小时，净化效果很好。BOD去除率一般在70－85％之间，悬浮物除去率在75－85％之间，从而实现了河流湖泊水体净化的目的。5/6因为湖泊水不流动，要进行水质原位治理和直接净化必须解决造流问题。国外近年开发了一种先进的大流量造流曝气机，能在水中营造庞大的循环水流，同时还能曝气，用很小的耗能就能将庞大的湖水搅动，在此基础上再在水流的流路上适当铺设一些填料，便在污染湖泊水体里成功地实现了生物接触氧化法治污，可以快速、高效、低耗能地降低湖水中的BOD含量，防止有机淤泥的淤积，消除湖水臭气。同时，造流曝气机和填料全部沉没在水中，丝毫不影响水域水面景观。对于水中的散布状藻类，国外有关科研机构和公司尝试了各种杀灭办法，其中超声波杀藻法是一个比较有前途的新技术。超声波可以将藻细胞中的微气囊击破，使藻细胞团破碎沉于水底，最后被底泥中的微生物所分解。目前该技术在日本千波湖等地已有应用。在我国加快河湖水体水质原位治理直接净化研究和实践的重要意义我国目前所采取的传统河湖水体污染治理方法耗资巨大，污染容易复发，是典型的资金推动型治理措施，大多数中小城市尚无力治理，而且大量的投资都花在工程建设上，很少带动新的高科技环保技术的诞生。从一些水体污染治理工程看，在投资结束后工程也收工，当地并没有诞生在全国乃至世界有竞争力的高科技环保企业，也不能产生有持续性的新的经济增长点，这对于一些投资了几十亿河湖污染治理6/6经费的大城市来讲，确实甚为可惜，因而河湖原位治理直接净化技术处理工作在我国研究和实际应用面还非常小，因而建议各有关方面，在河湖污染治理经费中拿出哪怕百分之几的份额，扶持一下河湖水体原位治理直接净化技术的科研和实践工作，使河湖管理部门更积极实践和采用原位治理直接净化的新技术，摆脱高投入低效益的现状，使我国的河湖迅速走出污染困境。