1.4 国内外对入河径流污染物的强化净化技术现状
对受污染的河流水体进行修复，已是社会经济发展及生态环境建设的迫切需要。我国的江河湖库水体污染主要包括氮磷等营养物和有机物污染两方面。目前国际上采用的净化技术主要有三类：①物理方法；通过工程措施，进行机械除藻、疏挖底泥、引水稀释等方式降低水中污染物的浓度，但往往治标不治本；②化学方法；如加入化学药剂杀藻、加入铁盐促进磷的沉淀、加入石灰脱氮等，但是易造成二次污染；③生物-生态方法；如放养控藻型生物、构建人工湿地和水生植被等技术。
开发生物-生态水体修复技术，是当前水环境技术的研究开发热点。董哲仁等［38］认为其实质上是按照仿生学的理论对自然界恢复能力与自净能力的强化，这是人与自然和谐相处的合乎逻辑的治污思路，也是一条创新的技术路线。达良俊和颜京松［39］指出“生态系统循环法”是进行“近自然型”水系和水景水质综合控制的重点技术。它通过构建“生产者—初级消费者—高级消费者—分解者”的完整水生生物链，将水中污染物质迁移出水体，起到净化和改善水质的作用。目前国内外使用最多的生物净化技术是投菌技术、曝气技术、生物膜技术、水生植物栽植技术等。
1.4.1 投菌技术
投菌技术是直接向污染水体中投入外源的污染降解菌，利用投加的微生物唤醒或激活水体中原本存在的可以净化的但却被抑制而不能发挥其功效的微生物。通过它们的迅速增殖，强有力地钳制有害微生物的生长和活动，从而消除水体有机污染和富营养化。该技术效果显著，操作简便，但需定期投药维持，且价格偏贵。
1.4.2 曝气技术
曝气技术是根据受污染河流缺氧的特点，人工向河道内充入空气，加速水体复氧过程，以提高水体的溶解氧含量，恢复水体中好氧微生物的活力，使水体自净能力增强。该技术设备简单、易于操作，被许多国家优先选用净化河流，但其需要持续耗能。
1.4.3 生物膜技术
生物膜法净化河流是根据天然河床上附着的生物膜的过滤作用及净化作用，人工填充滤料和载体，利用滤料和载体比表面积大，附着生物种类多、数量大的特点，从而使河流的自净能力成倍增长。目前可采用的方法主要有人工填料接触氧化法、薄层流法、伏流净化法、砾间接触氧化法、生物活性炭净化法等，田伟君［40］还开发了固定于河底的仿臭轮藻（Chara foetida）生物填料。其中，砾间接触氧化法使用天然材料为接触材，花费少，净化效果好，因此得到最广泛的应用。
砾间接触氧化法是根据河床生物膜净化河水的原理设计而成，通过人工填充的砾石，使水与生物膜的接触面积增大数十倍，甚至上百倍。水中污染物在砾间流动过程中与砾石上附着的生物膜接触、沉淀，进而被生物膜作为营养物质而吸附、氧化分解，从而使水质得到改善。
位于日本江户川支流坂川的古崎净化场，是采用生物-生态方法中的卵石接触氧化法对河道水体进行修复的典型工程，于1993年投入运行。坂川水质恶化，为治理坂川，采取工程设施将坂川改道，先流入古崎净化场。古崎净化场建在江户川的河滩地下，充分节省了土地，是地下廊道式的治污设施。净化场主体结构是高4.5m，长28m的地下矩形廊道，内部放置直径15～40cm不等的卵石。用水泵将河水泵入栅形进水口，经导水结构后水流均匀平顺流入甬道。另外有若干进气管将空气通入廊道内。表1.4列出了几项污染主要指标，经过古崎净化场后，坂川的污染减少了60%～70%，水质明显提高。
表1.4 水质变化情况 Tab.1.4 Water quality of inflow and outflow
韩国良才川水质生物-生态修复工程和日本野川水质生物-生态修复工程也采用了与古崎净化场相同的卵石接触氧化法。与日本古崎净化场采用水泵引水相比，良才川利用拦河橡胶坝产生水压来引水，这种净化装置的优点是几乎不耗能，所以运行成本很低。与良才川采用拦河橡胶坝产生水压来引水相比，野川取水是因地制宜地利用自然水位差来实现的，不需动力，且减少了工程资金投入，更具有在性价比上的优越性。同时野川净化场还在地下结构上面覆盖土砂，改造成为居民游憩的公园。
1.4.4 水生植物栽植技术
植物净水工程是以水生植物为主体，应用物种间共生关系和充分利用水体空间生态位和营养生态位的原则，建立高效的人工生态系统，以降解水体中的污染负荷。其中生态浮岛和浮床技术较人工湿地技术而言，其最大的优点就是不另外占地，较适合我国大多数河流无滩涂空间利用的特点。
生态浮岛是绿化技术与漂浮技术的结合体，植物生长的浮体一般由发泡聚苯乙烯制成，质轻耐用。岛上植物可供鸟类休息，下部植物根系形成鱼类和水生昆虫生息环境，同时还能吸收引起富营养化的氮和磷。璃因玛逊生态工程技术是对生态浮岛技术的扩展，其是在满足河道纳污排洪需要的前提下，利用生物链浮岛净化系统技术，在水面上种植经过严格筛选的多种当地植物，在水中放养或让其自然生成各种动物和微生物，使河流得到自净，恢复其自然生态。该技术已经在包括我国福州市白马支河在内的世界多个国家和地区得到应用。白马支河是福州市区内长547m的“断头河”。生态浮岛上栽培有沙草、蒙草、三白草、马齿苋和福州市常见的水竹、美人蕉等近40种植物，试验河道形成的绿地面积达2352m2。该试验河道每天排入的污水约5000t，进水水质BOD为80～120mg/L，经处理后的BOD小于11mg/L，昔日的恶臭已基本消失，河道内多样性的生物链已经形成，一个水上湿地公园初现雏形。采用该技术治理生活污水与传统的二级活性污泥处理技术相比有以下优点：一是不另外占地，处理设施就浮在水面上；二是减少了城镇污水管网建设和运转费用，污水可以直接排入内河进行处理；三是建成的人工湿地为城镇增添了新的景观。
植物浮床技术是采用生物调控法，利用水上种植技术，在以富营养化为主的污染水体水面种植粮食、蔬菜、花卉等各类适宜的陆生植物和湿生植物。在收获农产品、美化环境的同时，通过植物根系的吸收和吸附作用，富集氮、磷等元素，同时降解和富集其他有害物质，并以收获植物体的形式将其搬离水体，从而达到变废为宝、净化水体的目的。1999年中国水稻研究所在太湖水污染重灾水域五里湖内实施治污工程，建立了3600m2独立于大水体的试验基地，利用美人蕉、旱伞草等陆生植物治理湖泊富营养化获得成功，水质均由原来的劣于Ⅴ类上升到Ⅲ类。