導讀：隨著經濟社會的快速發展，水污染不斷加劇，已成為制約我國經濟社會可持續發展的重大“瓶頸”問題。河湖水體治理修復，是社會經濟發展及生態環境建設的迫切需要。
　　　　
　　我國地表水污染現狀
　　
　　目前我國七大江河流域均已受到不同程度的污染，特別是在全國138個城市河段中，流經繁華區域的絕大部分水體均污染嚴重，其中低于國家《地表水環境質量標準》V類水體的占38%。
　　
　　2012全年共監測地表水五大水系88條河段，長2048.2公里，IV類、V類水質河長占監測總長度的4.3%；劣V類水質河長占監測總長度的42.1%。
　　
　　河湖水污染生態修復技術
　　
　　目前，國內已廣泛使用的河湖污染水體生態治理技術主要有五項：生物膜修復技術、人工濕地技術、生態浮島技術、固定化生物酶技術以及曝氣增氧技術。
　　
　　生物膜修復技術核心在于微生物生境載體材料的選擇。生物膜修復材料一般分為孔性材料、聚合物膜材料、有機/無機凝絮劑、光催化材料、氧化劑五大類，市面上常見的有仿水草式填料、辨帶式填料、環狀懸浮式填料、懸浮球狀填料、復合式填料等。
　　
　　人工濕地技術主要利用土壤、人工介質、植物、微生物的物理、化學、生物三重協同作用，對污水、污泥進行處理。其作用機理包括吸附、滯留、過濾、氧化還原、沉淀、微生物分解、轉化、植物遮蔽、殘留物積累、蒸騰水分和養分吸收及各類動物的作用。
　　
　　生態浮島技術是利用植物生態原理來降解水中的COD、氮、磷的含量。它能使水體透明度大幅度提高，同時水質指標也得到有效的改善，特別是對藻類有很好的抑制效果，同時浮島植物也營造了水面的景觀。
　　
　　固定化微生物技術是將特選的微生物固定在選證的載體上，使其高度密集并保持生物活性，在適宜條件下能夠快速、大量增殖的生物技術。
　　
　　固定化酶技術是用載體把酶約束在一定的區域中進行催化反應，使反應后的酶可以反復使用的一項技術。
　　
　　曝氣增氧是一種增加水中含氧量的方法，河湖曝氣對水體復氧促進上下層水體的混合，使水體保持好氧狀態，以提高水中的溶解氧含量，加速水體復氧過程，抑制底泥N、P的釋放，防止水體黑臭現象的發生。恢復和增強水體中好氧微生物的活力，使水體中的污染物質得以凈化，從而改善河湖的水質。
　　
　　河湖治理關鍵技術
　　
　　北京市水處理環保材料工程技術研究中心經過多年的技術研發和工程實踐，已經形成6項河湖治理關鍵技術。
　　
　　（1）碳纖維污水體凈化技術
　　
　　中心自主研發用于水生態修復的碳纖維材料，主要是生態碳纖維復合材料和高強度生物纖維草兩種，他們具有高比表面積、強吸附能力等特點。經實驗研究與工程運用證明與美國的阿科蔓生態基相比較該碳纖維材料具有更好的水處理效果和更低的成本優勢。該材料是凈化受污染水域、修復水環境生態的*選擇，能夠實現環境*與生物安全。
　　
　　（2）碳纖維雙層平板膜技術
　　
　　工程中心通過產學研聯合，研發HTH系列一體化設備，該設備是以膜生物反應器工藝為主體的新型污水處理設備。膜生物反應器zui大的特點便是用膜組件代替傳統工藝中的二沉池進行固液分離以得到澄清的出水。看似簡單的一加一，其帶來的效應卻遠遠不止二。MBR具有以下明顯優勢：
　　
　　污染物去除率高，出水水質好；
　　
　　負荷變化適應強，耐沖擊負荷；
　　
　　污泥排放量小；
　　
　　工藝流程短，系統設備簡單緊湊，占地省；
　　
　　易實現自動化控制，維護簡單，節省人力；
　　
　　系統啟動速度快，水質可以很快達到處理要求。
　　
　　（3）強化人工濕地技術
　　
　　強化人工濕地技術主要包括功能強化、結構強化、填料強化、生物強化、過程強化五個環節。
　　
　　1、功能強化，是指通過對濕地系統的物理作用、化學作用和生化反應的強化，提高濕地去除污染物的凈化功能；2、結構強化，是指濕地防滲、基質、腐殖、水生植物和水體等層次結構穩定性與預處理、床體、布水、根系和集水等系統結構動力學協同性；3、填料強化，是指強化高爐渣、鋼渣、無煙煤等13種經驗填料與碳纖維生態草等高科技填料的混合吸附能力；4、生物強化，是指以蘆葦等經驗植物去污為基礎，擴充浮水、挺水和沉水植物種類，強化根區微生物在好氧、兼氧、及厭氧條件下對污染物的降解及吸附能力5、凈化過程強化，是指強化基質填料-水生植物-根區微生物凈化過程，包括其厭氧、兼性和好氧三種凈化及沉積、過濾、吸附、降解轉化、硝化和反硝化作用。
　　
　　（4）碳纖維生態浮島技術
　　
　　湖泊、河流等由于面積大等原因只能采用原位生態修復法來進行改善，利用一般工業或者生活污水采用的工藝不現實，所以選擇生態浮島工藝，在凈化水質的同時也能起到景觀的效果。由于植物吸收能力有限，再加上根系上微生物量和種類有限等原因，導致這種傳統的浮床工藝處理效果受限。鑒于生物接觸氧化工藝恰到好處能彌補這一點不足，工程中心提出采用人工浮島生物接觸氧化的組合工藝處理河流、湖泊等微污染水體。本組合工藝有以下幾點優點：
　　
　　生物碳纖維具有高比表面積、吸附性能強、適應微生物生長及高強度等特點，完*了傳統的生態浮島存在的問題；
　　
　　生物碳纖維材料的性狀與水生植物的根系有很好的相似性，利用水生植物和纖維填料附著的生物膜，強化植物與微生物之間的協同作用，提高微生物對水體的凈化效果；
　　
　　生物碳纖維與床體的組合中放置于水中的纖維會受到水的牽引力，使得浮島整體不容易移動，提高了浮島的穩定性和牢固性。
　　
　　（5）微生物掛膜菌劑BABRC-1
　　
　　該產品能夠同時處理污染水體中的有機物、氨氮及亞硝氮，并能顯著提高碳纖維生物膜反應器的掛膜效率和污染物去除率，用于碳纖維水處理可以提高過濾系統掛膜效率，改善水體環境，降低生產成本。該產品是的活性微生物和酶的混合體。在使用過程中，可以迅速分解有機物質，并且能夠衍生出更多的有用的菌種，減少病原菌和寄生蟲的生成。
　　
　　（6）微納米曝氣
　　
　　微納米氣泡技術有效解決了氣泡在水體中的接觸面積問題，由于微納米氣泡的表面積能有效增大，因此可以大大提高溶氧效率。同時，由于氣泡的細小且具有良好的氣浮性，可以在污水中長時間停留從而能夠達到實現較好曝氣效果的目的。
　　
　　中心在河湖生物生態修復領域獲得國家發明若干項，包括生態碳纖維材料、生物纖維草、生物碳纖維雙層平板膜等技術。多次主持召開河湖生物生態修復科技成果鑒定會，并引來相關媒體的報道。
　　
　　工程運用
　　
　　北京市水處理環保材料工程技術研究中心在總結多年的科學研究和工程經驗的基礎之上提出了河湖水污染綜合生態治理思路。它主要包括源頭強制性達標排放、河道排污口截污、河湖水生態修復、河湖斷面水質凈化四大部分。
　　
　　源頭強制性達標排放是針對排污源頭企業廢水、農村污水進行物化與生化處理，實現達標排放；要求COD和氨氮去除率為30-40%。相關的工程運用有企業污水處理廠穩定達標和水質提標、市政污水處理廠水質提標工程。
　　
　　排污口截污針對入河生活排污口、工業排污口、養殖排污口和混合排污口不同水質特性采用生物濾池、人工濕地、碳纖維泛氧化塘、碳纖維一體化膜反應器等技術，實現清水入河，要求COD和氨氮去除率為10-20%。
　　
　　河湖水生態修復通過底泥清理、投放微生物制劑、水生植被栽植與引入螺、貝、魚、蝦類等水生動物，實現河湖水生態系統恢復，要求COD和氨氮去除率為10-20%。典型工程有吉林四平人工濕地強化、遼寧錦州人工濕地強化、南京幸福河水生態修復，幸福河修復主要包括河流底質改造、沉水植物投放和水生動物投放，通過動物、植物和微生物的共同作用來重現清流。
　　
　　河湖斷面水質凈化采用碳纖維浮島進行原位-移動修復，實現河道水質達標回用和景觀效益，要求COD和氨氮去除率40%以上。代表性的示范工程有：南京南湖東河生態浮島示范工程、烏梁素海水質凈化工程、博斯騰湖生態截污綜合治理工程、大山池水質提標凈化工程以及河北衡水湖湖泊淤泥清理工程等。