爱尔斯微课堂|黑臭河道治理关键技术与实践（三）

三代末端治理技术

通过源头减排及过程阻断可以完成污染的陆域控制，但陆域不可能不向水体排放污染物，那么就需要河流湖泊的生态原位修复和末端治理。黑臭河道的末端治理经历了三代技术(见下表)。

三代末端治理技术对比表

第一代技术包含物理、化学、生态学方法，以工程师思维为主导。物理方法包括清淤换水、人工增氧等，化学方法包括化学氧化及絮凝沉淀等。生态学方法包括人工湿地，植物净化、土地过滤，还包括重建河湖的生境，配置河滩植物、湿地植物、护岸植物(包括乔木、灌木、地被等)。总体而言，第一代技术的主要特点表现为治理周期较长、费用较高、治污效果不突出。

第二代技术是通过在污染河流中投放固体微生物来进行治理。固化微生物是颗粒状的，投放后通过水体流动和水气交换，不断地散发进入水体，并在水体中不断繁殖，形成优势菌种。通过其对有机物强大的降解能力，快速降解河道中有机污染物和氮、磷的富营养物质，同时可以有效降低底泥中的有害物质，降低底泥厚度，实现城市河道底泥的免清淤。

生物酶水体净化图解

在此过程中将形成完整的水生态循环链条，激发水体自我修复能力。这些微生物会对总氮、总磷及氨氮物质进行吞噬，并且可以有效降低 COD。在微生物吞噬总氮、总磷及氨氮物质之后水体透明度将得以改善。从实践效果来看: 黑臭水的透明度最多达到5cm，但固体微生物投放两月之后，水体的透明度将会大幅度增加1～2 m。透明度提升后，阳光得以照射到水中，水体里固有的植物孢子发生光合作用，水草将会自行生长，包括挺水植物、浮水植物、浮叶植物等，最终形成水生生态系统。

植物系统完善后将进一步吞噬有害物质同时富集营养物，并为动物系统提供饵料。同时这些微生物在新陈代谢的过程中会释放氧气，在植物生长及微生物新陈代谢作用下，黑臭河道溶解氧将迅速上升。溶解氧上升后引发一系列生物学效应: 浮游植物、低栖生物、鱼类都有显著增加，水生动物系统也将更为完善。

此外，微生物在吞噬有害物质的同时，还会吞噬底泥上的厌氧菌包膜，这些包膜释放甲烷、硫化氢、二氧化硫，是河道黑臭的原因之一。吞噬这些包膜会产生三大效果: 

① 生物清淤，微生物投放后可以减少底泥厚度。

 ② 植物系统能够进一步发展，植物系统在黑臭包膜环境下不能扎根，黑臭包膜被吞噬后，土壤颗粒露出本来的颜色，植物更易扎根，更加可持续生长。

③ 土壤颗粒本色漏出来后，动物系统( 贝壳、螃蟹等) 有了栖息地，也可以得到进一步发展。该循环的修复链条得以持续地运转，完成黑臭河道的修复以及健康水生态环境的构建。

第二代技术除固体微生物投放外还包括微生物曝气技术、微生物着床技术、水下森林的修复净化技术等。微生物曝气技术是将电离空气通入曝气薄管，并通过高分子材料合成的薄管挤压、分割以后形成带电的微纳米级别的气泡，其随着水流飘动并被水体中的微生物和动植物利用。空气的利用率可达 60%，耗能仅仅是普通曝气耗能1/3。通过此项技术增加水体中的溶解氧，为挺水植物、浮水植物、浮叶植物及有益微生物提供良好的生活环境。微生物着床技术以及水下森林修复净化技术是针对季节和水质的状况，在河床选择性地种植特有的浮游植物，包括抗污染、前沿性、冷水性沉水植物、冷水性观赏植物、夏季营养掠夺性沉水植物，构建出水下草皮、水下森林，以建立河流生态平衡，恢复自净能力。

爱尔斯奥运龙形水系项目“水下森林”景观

二代技术体系由微生物纳米曝气唤醒技术、底泥修复和消减运行技术、工程微生物引导的水生态修复技术、生态水景观的设计技术等共同构成。在不断排污的背景下，治理的效果仍可达到地表三类水标准，水体透明度达到2m以上，效果可观。

第三代技术是正处于研发中的生物酶激活技术，其将含有多种工具酶以及营养物质的生物促生剂撒入水体中定向刺激污染河道中的土著微生物，让它们以集团形式暴发，使水体自净修复，加速对污染物的分解。目前生物酶激活技术在上海已有成功实践的案例:试验对徐汇区上澳塘黑臭水体投放美国Probi-otic Solutions公司的水体净化促生液。结果表明: 该促生液能够有效保持水体好氧洁净状态，促进生态系统各类微生物的生长及生态区系的良性演替，同时还能够加速水体中有机物的降解，消除水体黑臭，强化水体自我修复能力。

总体而言，末端治理生物技术的第二代及第三代技术有三大效益: ① 提高水体透明度，让阳光照进水体，使水里固有的植物孢子发生光合作用，促进植物生长并自主重建水生生物系统。② 曝氧加上生物体、益生菌本身释放氧气，以及被激活的微生物在新陈代谢过程中不断释放氧气，使水中的溶解氧饱和度提高，进而使浮游植物、低栖生物、鱼类均有显著增加。③ 清理底泥及厌氧菌包膜，消除黑臭，同时生物清淤也将极大降低工程清淤成本。

来源：人民长江  期刊