摘 要 受污染水體的生物－生態污水修復技術的原理是利用培育的生物或培養、接種的微生物的生命活動，對水中污染物進行轉移、轉化及降解作用，從而使水體得到恢復。本質上說，這種技術是對自然界恢復能力和自凈能力的一種強化。本文簡要介紹瞭生物－生態水體修復技術的原理和工藝方法。通過對日本、韓國的工程實例介紹，說明瞭這種治污技術的特點及應用前景。

1 概述

我國的江河湖庫水體污染主要包括氮磷等營養物和有機物污染兩方面。另外，湖泊水庫藍藻及赤潮給水域生態、人體健康也造成瞭嚴重危害。對於富營養化的控制，發達國傢以控制營養鹽為主，大多采取“高強度治污－自然生態恢復”的技術路線，即控制外源磷污染負荷並配合生態恢復措施，在這方面已經取得較大成效。

去除藻類與控制其生長是湖泊水庫水體恢復與保護的難題。目前國際上采用的技術主要有三類：1〕化學方法：如加入化學藥劑殺藻、加入鐵鹽促進磷的沉淀、加入石灰脫氮等，但是易造成二次污染；2〕物理方法：疏挖底泥、機械除藻、引水沖淤等，但往往治標不治本；3〕生物－生態方法：如放養控藻型生物、構建人工濕地和水生植被。開發生物－生態水體修復技術，是當前水環境技術的研究開發熱點。實際上，大自然在發展變化的長期過程中，本身已經具備瞭自我凈化、自我完善的強大能力，使得自然界得以持續而有序地運行。其中水體的自然生物凈化能力，在人類出現之前的遠古時期，就保證瞭自然界江河湖泊的水體潔凈。目前開發的水體生物－生態修復技術，實質上是按照仿生學的理論對於自然界恢復能力與自凈能力的強化。可以說，按照自然界自身規律去恢復自然界的本來面貌；強化自然界自身的自凈能力去治理被污染水體，這是人與自然和諧相處的合乎邏輯的治污思路，也是一條創新的技術路線。2.1 生物膜法處理技術

生物膜法是指用天然材料（如卵石）、合成材料（如纖維）為載體，在其表面形成一種特殊的生物膜，生物膜表面積大，可為微生物提供較大的附著表面，有利於加強對污染物的降解作用。其反應過程是：1〕基質向生物膜表面擴散；2〕在生物膜內部擴散；3〕微生物分泌的酵素與催化劑發生化學反應；4〕代謝生成物排出生物膜。生物膜法具有較高的處理效率。它的有機負荷較高，接觸停留時間短，減少占地面積，節省投資。此外，運行管理時沒有污泥膨脹和污泥回流問題，且耐沖擊負荷。土地處理技術是一種古老、但行之有效的水處理技術。它是以土地為處理設施，利用土壤－植物系統的吸附、過濾及凈化作用和自我調控功能，達到某種程度對水的凈化的目的。土地處理系統可分為快速滲濾、慢速滲濾、地表漫流、濕地處理等幾種形式。國外的實踐經驗表明，土地處理系統對於有機化合物尤其是有機氯和氨氮等有較好的去除效果。德、法、荷蘭等國均有成功的經驗。

3.1 日本坂川古崎凈化場位於日本江戶川支流坂川古崎凈化場，是采用生物－生態方法對河道大水體進行修復的典型工程，從1993年投入運行至今已有8年的運行歷史，觀測結果表明，河道的微污染水體的水質有瞭明顯改善。7—卵石；8—排水渠；9—管道；10—江戶川河；11—河漫灘；12—堤防。

古崎凈化場是一座利用生物－生態水體修復技術的水凈化場。其原理是利用卵石接觸氧化法對水體進行凈化。古崎凈化場建在江戶川的河灘地下，充分節省瞭土地，是地下廊道式的治污設施（圖1）。水凈化場結構十分簡單，主體結構是高4.5m，長28m的地下矩形廊道，內部放置直徑15-40cm不等的卵石。用水泵將河水泵入柵形進水口，經導水結構後水流均勻平順流入甬道。另外有若幹進氣管將空氣通入廊道內。凈化作用主要由以下三方面組成：1〕接觸沉淀作用：污水經過卵石與卵石間的間隙，水中的漂浮物觸到卵石即沉淀；2〕吸附作用：由於污染物自身的電子性質，或由於卵石表面生物膜的微生物群產生的黏性產生吸附作用；3〕氧化分解作用：卵石表面形成一種生物膜。生物膜的微生物把污染物作為食物吞噬，然後分解成水和二氧化碳。表1列出瞭幾項污染主要指標，其中BOD反映有機物的含量。SS反映浮遊於水中的固體物，造成水體渾濁。由於該地區的市鎮下水設施落後，造成糞便及生活污水排入河道是產生氨的主要原因。2－MIB反映水中藍藻類物質，藍藻類異常繁殖是造成水體腐臭的主要原因。由表1可以看出，通過凈化場後，水質明顯提高，效果十分顯著。

表1 水質變化情況

mg/l2-MIB

μg/l

處理前24

5.79.1渡良瀨蓄水池位於日本栃木縣，是一座人工挖掘的平原水庫，總庫容2640萬m3，水面面積4.5km2 ,水深6.5m左右。這座蓄水池平時為茨城縣等六縣市64萬人口供水，日供水量21.6萬m3。蓄水池周圍是渡良瀨川的滯洪區，汛期時洪水由溢流堤流入蓄水池，此時蓄水池用於調洪，提供調洪庫容1000萬m3。

由於近年來上遊用水造成生活污水以及含氮、磷的水流入，致使渡良瀨蓄水池出現黴臭等水質問題。為保護蓄水池的水質，自1993年起在蓄水池一側滯洪窪地上建人工濕地，這是一座設有人工設施的蘆葦蕩。將蓄水池的水引到蘆葦蕩，通過吸附、沉淀及吸收作用，去除水中的氮、磷及浮遊植物，達到對水體進行自然凈化的目的。這種凈化過程循環進行，確保蓄水池水質潔凈。這種凈化方式類似醫學對病人血液體外透析處理。蘆葦具有十分好的凈化功能，污染物與其莖部接觸產生沉淀作用，蘆葦的根部與莖部可吸收某些污染物。另外，附著在莖部上的微生物可對污染物產生吸附分解作用。圖2 渡良瀨蓄水池人工濕地平面圖人工濕地的平面佈置見圖2。在蓄水池出水口建高3.5m、寬40m的充氣式橡膠壩，用以控制出水口。水流經引水渠到達設於地下的泵站。其所以設於地下，是為滿足景觀的要求。泵站安裝單機流量為1.25m3/s的兩臺水泵,水體加壓後流入箱形涵洞,再流入蘆葦蕩。蘆葦蕩占地20hm2，最大凈化水體能力為2.5m3/s。蘆葦蕩分為3個間隔，水流通過33個擋水堰流入。水流在蘆葦蕩中蜿蜒流動，以增加凈化效果，遂從33處出口匯入集水池，再由渡良瀨蓄水池的北閘門回到蓄水池，完成一次凈化循環。人工濕地內主要種植蘆葦，高2-3m，可收獲用於編葦簾。此外，還種植同屬稻科的荻，高度為1.0-2.5m。自1993年開始建設人工濕地，不隻水質得到改善，動植物的生態系統也得到極大改善。生物多樣性有所恢復（見表2）。　19科，45種

45科，116種為凈化渡良瀨蓄水池的水體，還在蓄水池中部建一批人工生態浮島，種植蘆葦等植物，其根系附著微生物，可提供充足氧氣，並通過遷移、轉化水中的氮、磷等物質，降解水中有機質。浮島還設置為魚類產卵用的產卵床，也為小魚設有棲身地，水中的浮遊植物成瞭魚餌。人工生態浮島保證瞭蓄水池水質的潔凈。3.3 韓國良才川水質生物－生態修復設施

處 理 前

處 理 率

附圖1：日本坂川古崎凈化場平面圖

返