城市河涌污染及悬浮式膜法治理工艺

城市河涌作为城市水系的重要组成部分，其污染问题日益突出。根据最新监测数据，我国南方城市河涌水质普遍较差，约23.8%的河涌存在黑臭现象，部分区域劣Ⅴ类水质比例高达83.33%。河涌污染呈现复合型特征，主要包括有机污染、氮磷富营养化以及重金属污染等多重问题。

河涌污染具有明显的时空差异性。时间上，污染程度随枯水期、平水期、丰水期的变化而波动；空间上，人口密集区和产业集聚区的河涌污染更为严重。污染来源主要包括生活污水直排（氨氮浓度最高达16.1mg/L，超地表水Ⅲ类标准15.1倍）、工业废水偷排、农业面源污染以及底泥内源污染等。特别是合流制排水系统在雨季易发生溢流，导致大量污染物直接进入河涌，成为治理难点。

悬浮式膜法治理工艺原理

悬浮式膜法是一种将生物膜技术与膜分离技术相结合的创新工艺。该技术以比重接近于水的特殊填料作为微生物载体，通过曝气和水流作用使填料处于流化状态，形成高效的生物膜反应系统。与传统生物膜法相比，悬浮式设计具有更大的比表面积（可达2500m²/m³）和更好的传质效率。

工艺核心在于生物膜-膜分离协同作用：生物膜上的微生物群落（以细菌为主，成熟后出现钟虫、累枝虫等原生动物）降解水中有机污染物；超滤/微滤膜组件则通过物理筛分作用截留悬浮物和部分大分子有机物。最新研发的纤维膜载体具有环境友好、抗冲击性强等优点，在河涌治理中表现出良好适应性。

关键技术及运行参数

悬浮式膜法系统的挂膜启动是关键环节。研究表明，溶解氧浓度控制在1.8-2.5mg/L时挂膜效果最佳，挂膜时间可缩短至10天左右。成熟生物膜的微生物量可达5.37-3.01mg/cm²，形成以氨氧化菌（AOB）为主的微生物群落结构。

工艺运行参数需根据河涌水质动态调整：

水力停留时间（HRT）：一般控制在4-6小时，对CODcr去除率可达71%

曝气强度：气水比维持在5:1-8:1，既能满足微生物需氧量，又可维持填料流化状态

膜通量：超滤膜通量宜保持在15-20L/(m²·h)，平衡处理效率与膜污染控制

针对不同污染特征的河涌，可采用组合工艺增强效果：

预处理+悬浮式膜法：对高悬浮物河涌增设筛滤或沉淀单元

臭氧-悬浮式膜法：利用臭氧氧化难降解有机物，提高膜通量

生态浮岛-悬浮式膜法：通过植物吸收强化氮磷去除

工程应用与治理效果

广东某河涌治理工程采用悬浮式膜法工艺，设计处理规模100m³/d。系统配置3kw微孔曝气设备3套、人工水草填料3150m²，形成完整的生物膜-膜分离体系。运行数据显示：

有机物去除：CODcr从100mg/L降至30mg/L以下，达到地表水Ⅳ类标准

氨氮转化：NH3-N去除率稳定在36%左右

生态恢复：水体透明度提高30cm以上，水生生物多样性显著增加

与传统工艺相比，悬浮式膜法具有占地面积小（仅为活性污泥法的1/3）、抗冲击负荷强（流量波动±30%时出水水质稳定）以及污泥产量少（减少40%以上）等优势。但需注意膜污染控制，定期进行反冲洗和化学清洗，维持系统长期稳定运行。

技术挑战与发展趋势

当前悬浮式膜法在应用中仍面临膜污染控制、运行成本优化和复杂水质适应性等技术挑战。特别是对于高硬度、高盐度河涌水，膜组件易结垢污染，需开发新型抗污染膜材料。

未来发展方向包括：

智能化运行：引入物联网技术实现DO、pH等关键参数在线调控

新型膜材料：石墨烯改性膜、导电膜等可提高分离效率和抗污染性

工艺耦合创新：光电催化-膜生物反应器组合工艺有望实现难降解污染物高效去除

随着《水污染防治行动计划》的深入推进，悬浮式膜法将在城市河涌治理中发挥更大作用。通过技术创新和工程优化，该技术有望成为黑臭水体治理和生态修复的核心解决方案，为城市水环境质量提升提供有力支撑。