爱华网受污染感潮河道综合治理技术浅析
杜河清
摘 要：根据对珠江三角洲地区感潮河流的治理实践经验，简单的采用一种技术不能达到良好的治理效果，需要多种治理技术的创新集成，才能达到理想效果。本文浅析了在河流截污的情况下，实行底泥环保清淤技术、水动力控导技术、生态修复技术的创新集成，为改善水环境，修复水生态，提供更为实用的新技术和新方法。
关键词：污染；感潮河流；综合治理技术集成
1 研究背景
珠江三角洲是我国经济最发达、发展速度最快的地区之一。随着城市人口的增多、经济的发展，各种工业废水和生活污水大量排入河网，水环境质量日益恶化，成为制约经济可持续发展的一个主要问题。工业废水和生活污水排入河道，造成珠江三角洲地区大量城市河流被严重污染。河道的水质恶化对供水水源地和水环境、水生态产生了许多不利影响；与此同时，珠江三角洲地区的大多数水库也出现了富营养化现象，对饮水安全也产生了威胁。
随着珠江三角洲城市河道综合整治工作的开展，大部分河涌已实现沿岸截污，但水质并未达到如期的改善，河道依然黑臭。河道治理效果不好的原因主要是，珠江三角洲城市河流多为感潮性河流，枯水期基流量小，河道主要以排污为主，河流每天随潮汐涨落，从外江置换部分水体；但潮汐为往复流，水动力不足，使污水不能顺利的排入外江，污染物易产生沉积；水体内溶解氧含量不足，有利于厌氧微生物的繁殖，使河水发黑发臭。另外，污染物在固液界面上的累积和释放平衡过程出现逆转，使表层底泥中的污染物向上覆水中释放，形成了内源污染。
多年的治理经验告诉我们，简单的采用一种治理技术不能达到良好的效果，需要采取综合治理措施，改善感潮河流水环境。
2 相关技术要点
城市污染河道水体修复技术种类较多，从其原理出发，可分为物理、化学和生物-生态三类：
⑴物理方法主要包括：①引水补源，增加水体循环；通过水利设施(闸门、泵站等)的调控，引外江水入污染水域冲刷稀释污染水域；并利用潮汐动力，增强水动力，改善水环境质量。②人工增氧（曝气）。通过对重污染水体进行曝气可以快速增加溶解氧、抑制藻类、改善底质、优化生态群落，并能起到一定的脱氮作用。③底泥疏浚。通过清理受污染水体的底泥，解决内源污染问题，改善河道水质。
⑵化学方法：目前运用于城市污染水体修复的化学方法主要有化学药剂除藻与絮凝沉淀固磷等。
⑶生物-生态方法：其方法是利用植物及微生物对污染物的净化作用对城市污染水体进行修复，主要有①水生植物净化。②微生物制剂与促生剂。③生物膜法。④人工浮岛。⑤人工湿地等方法。
各种处理技术都有其优缺点，本次主要研究在对于感潮河道完全截污之后，采用底泥环保疏浚+水力控导系统+生态修复等技术组合、延伸与集成。
3 相关技术分析研究
3.1底泥环保清淤技术
由于潮汐为往复流，水动力不足，使污水不能顺利的排入外江，污染物易产生沉积；珠三角洲河道长期积累的底泥污染，清淤量大，清出的淤泥体积庞大，如果不能有效脱水，其处置和出路问题将使清淤措施无法实施。
目前国内普遍采用的清淤方法主要有“抓斗挖泥+自然干化”和“绞吸挖泥+围堰自然干化”两种方式，工程实施较粗放，占用大量土地资源，并且对土壤造成二次污染，处理效率低。国外普遍采用“绞吸挖泥+机械脱水”方式，不占用土地资源，处理效率高，综合成本低。借鉴国外的先进经验，我们自主研发了底泥环保清淤机械系统，带式污泥脱水机也已经实现了小型化、高效率、高产量、低能耗。其系统主要包括：
⑴绞吸清淤系统
利用机械式的挖泥刀具对土层绞割，通过离心式泥浆泵把挖掘的泥浆吸入并提升，将挖掘、输送、排出和处理泥浆等疏浚工序一次完成，并进行机械脱水处理，减少二次污染。
⑵固体垃圾分离系统
分离去除底泥中的块石和泥沙。
⑶箱式污泥脱水系统
污泥脱水船装置了、加药絮凝设备、污泥脱水设备、泥水处理设备及干污泥输送设备等，其中污泥脱水设备采用箱式密闭结构。机械脱水后底泥的含水率小于40%，机械脱水可减少底泥的运输量和减少二次污染。
⑷尾水处理系统
经过尾水处理系统，排出的尾水达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）二级标准，即CODcr≤110mg/l，ss≤100mg/l，BOD5≤30mg/l。
⑸底泥资源化处置系统
国内外底泥最终处置方式主要有以下几种：综合利用（包括堆肥、焚烧利用、制造建筑材料等）、填埋等。底泥的脱水处理是底泥减量化的关键，也是下一步资源化处置的基础。
3.2水动力控导技术
感潮河道水体发黑发臭的另一个原因是水体流动性差。目前国内外采用造流曝气技术对改善水体的流动性效果有限。因此，采取水动力控技术提高感潮水体更新能力，建立河道和区域的水循环系统，是治理感潮河涌水环境，修复水体中非常重要的技术措施。
水动力控导其概念是对河流的自然水动力过程进行人为的干预，修复被扭曲、破坏的河流水动力过程，适当调整自然状态下河流水动力过程，维持河流生态基流，使之更符合河流健康的水动力结构要求，促进河流水质改善与生态修复，实现人与河流协调发展。
多尺度水动力控导是珠江水利科学研究院在研究珠江河口水问题的一种创新理念，珠江河口的水问题具有多尺度特点，从宏观到局部分别呈现出：流域尺度、三角洲尺度、河口湾尺度、城市区域尺度、局部河流段尺度，多尺度水动力控导就是以珠江河口多尺度自然属性为基础，针对不同尺度的水问题分别实施不同尺度的水动力控导工程，以实现局部尺度水环境治理措施与宏观尺度的治理措施相配合与协调。
在分析感潮河流的水动力特性的基础上，由珠江水利科学研究院设计，利用潮汐水动力加强水体循环在多处示范区取得了成功，在中山市利用顺德均安镇的凫州河水闸、大涌镇全禄水闸、横栏镇白濠头水闸引西江水，配合东西河入水，灌满岐江河后，只开启东河水闸，人为造成岐江河只往东流的流态，变双向流为单项流，从而提高岐江河水的流动性和自净能力，达到改善水生态、水环境的目的。其技术也应用于深圳的凤塘河、新圳河、西乡河的水环境治理中，并都取得了很好的效果。
3.3生态修复技术
河流作为一个生态系统提供了自然资源和生存环境两方面的多种服务功能。生态系统只有保持了结构和功能的完整性，并具有抵抗干扰和恢复能力，才能长期为人类社会提供服务。因此，生态系统健康是人类社会可持续发展的根本保证。健康的河流生态系统的一般特征是恢复力、多样性和生产力。所以采用生物-生态法对河道开展生态修复也十分重要。生物-生态法是利用植物及微生物对污染物的净化作用对城市污染水体进行生态修复，主要包括：①水生植物净化。利用水生植物的自然净化机能，去除富营养化水体中的氮和磷、增加水体溶解氧，且能有效抑制藻类生长。②微生物制剂与促生剂。微生物对于水质净化起很大的作用，通过对污染水体投加合适的微生物菌株和菌群、可以加速污染物的降解，达到改善水质的目的。③生物膜法。利用天然河床上附着的生物膜或人工填充的滤料或载体形成的生物膜，降解污染物。④人工浮岛。人工浮岛借助浮体上栽培的水生植物及与其共生的微生物来净化水质，此外水生植物可抑制藻类进行光合作用，从减少“水华”发生的概率。⑤人工湿地。人工湿地包括有浮现性、浸没式植物、水生动物和根际微生物等不同的组成部分；其净化过程是物化、生物等多方面综合作用的结果。⑥前置库或人工净化湖技术。在河道纳污区域修建人工净化湖作为河道(湖泊)的保护屏障，消减入河污染负荷；等技术工艺。
4 结论
根据对珠江三角洲地区受污染感潮河流的治理实践经验，本文推荐的技术路线是，河流在截污的情况下，实行底泥环保清淤技术、水动力控导技术、生态修复技术的创新集成。
底泥环保清淤技术是清除河流的内源污染，并使底泥减量化，资源化利用。水动力控导技术是，对河流的自然水动力过程进行人为干预，提高感潮水体更新能力，治理感潮河涌水环境。生态修复是利用植物及微生物对污染物的净化作用对污染水体进行生态修复，使河流恢复健康的生态系统。此技术路线已经在受污染感潮河流的治理中取得成功。
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基金项目: 教育部留学归国人员科研启动基金
