城市內河生態(tài)修復的技術對策及實證

俞 曉

（寧波甬綠環(huán)境保護技術工程有限公司，寧波 315041)

城市內河是城市的血脈，是城市的一道風景線，她的健康和美麗關系著一個城市的形象和容貌，也是生態(tài)環(huán)境的重要內容。城市內河生態(tài)治理是衡量一個地區(qū)綜合實力的重要指標，決定著一個地區(qū)的經濟發(fā)展后勁和發(fā)展活力。

近年來，我國的城市內河生態(tài)治理工作受到了各級人民政府的普遍重視，取得了顯著成績，城市內河生態(tài)治理水平有了很大提高。從新世紀開始，我國將進入全面建設小康社會，加快推進社會主義現(xiàn)代化建設的新的發(fā)展階段，隨著我國城鎮(zhèn)化水平的不斷提高，越來越多的人口將轉向城鎮(zhèn)生活和工作，對城市生態(tài)環(huán)境的壓力也將越來越大，這就對城市內河生態(tài)治理提出了更高和更加迫切的要求。

本文初步探討了城市內河生態(tài)修復技術的目標、技術及論證，并以2012年度慈溪市城區(qū)河道生態(tài)修復工程為實例，進行城市內河生態(tài)修復技術的實證，以期對同類項目有所借鑒。

1 城市內河生態(tài)修復目標

1.1 總體目標

在保證水利要求的基礎上，通過一系列現(xiàn)代環(huán)保工程技術、生物工程技術、物理工程技術的綜合應用，控制治理段的水質穩(wěn)定，持續(xù)改善水質，進行水環(huán)境生態(tài)式綜合整治。通過水生動、植物定向培養(yǎng)、建立起穩(wěn)定的人工生態(tài)體系，實現(xiàn)人工生態(tài)體系向自然生態(tài)體系的演替，恢復水體生物多樣性，并充分利用自然系統(tǒng)的循環(huán)再生、自我修復等特點，實現(xiàn)水生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)。

同時，恢復引進水生觀賞植物、水培花卉、陸生花卉結合周邊環(huán)境造景。強調"綠化"與環(huán)境的協(xié)調性、景觀的功能實用性和景觀自身的可觀賞性。水體景觀設計目標：以"人文、人性、自然和生態(tài)"為原則，以江南水鄉(xiāng)格調為特色，水生植物為主，盆花植物為輔，力圖創(chuàng)造一個自然的、生態(tài)的、和諧的獨具水鄉(xiāng)風格的人性化的生態(tài)景觀。

1.2 內河水質目標

水質感觀目標：水體無黑臭、無異味，水面潔凈，無藻類等漂浮物聚集，水體顏色正常。

治理段水生態(tài)系統(tǒng)食物鏈中的生產者具有多樣性種群，暖季、寒季植物能自然更替，建立以水生維管束植物為優(yōu)勢種群的穩(wěn)定的植物群落。

建立底棲動物種群，以消耗浮游生物（特別是浮游植物）、有機碎屑、腐碎、巨大的微生物生物量，建立起較為復雜的水生生物食物鏈，增強生態(tài)系統(tǒng)的抗沖擊能力，維持生態(tài)系統(tǒng)的動態(tài)平衡。

在保證水體環(huán)境自然性的基礎上，進行水面"景觀綠化"。強調"綠化"與環(huán)境的協(xié)調性、景觀的功能實用性和景觀自身的可觀賞性。

2 城市內河生態(tài)修復專項技術

2.1 生物膜技術

采用生物柵、人工水草、漂浮濕地浮體等高比表面積材料，使有水質凈化作用工程菌、原生動物、后生動物等附著在材料表面上并生長繁育，形成膜狀微生物層。受污染水體與生物柵、人工水草、漂浮型人工濕地浮體接觸時，水體中的有機污染物、氮、磷等營養(yǎng)物首先被其上的微生物大量分解、轉化成CO2、N2等無氣味氣體釋放出水體（異化作用）和少量吸收成為自身的組成部分并繁殖（同化作用），之后通過水體中食物鏈使同化作用部分的元素不斷地從水體中去除，使水體得到凈化，同時也為水體生態(tài)系統(tǒng)構建提供了大量初級的生產者。這種處理方法能夠有效的去除污水中污染物，使水體得到凈化。生物柵、人工水草、漂浮型人工濕地載體還為水生動物提供良好的棲息環(huán)境和隱蔽場所，有益于水體生態(tài)系統(tǒng)的構建。

2.2 水生植物凈化技術

水生植物凈化技術主要是指利用在水體中種植水生植物，通過水生植物的生長吸收、水生植物與水接觸面的生物膜形成和其他物理、化學作用達到凈化水體作用的技術，與水生植物種植相關的水生植物培育技術也是該技術組成部分。

本設計中采用了吸污耐污能力較強的水生植物品種，同時兼顧水體水面景觀要求，其中：挺水植物采用漂浮濕地、淺難濕地種植，浮水植物采用凈化浮島種植，沉水植物種植于水面較淺、陽光充足的水域。

2.3 微生物循環(huán)馴化技術

微生物循環(huán)馴化技術是利用污染水體中的營養(yǎng)鹽作為培養(yǎng)基，通過特殊技術工藝，將高效微生物菌種進行原位不間斷培養(yǎng)，通過馴化、增氧、生化、循環(huán)等過程，在短時間內降解水體中的污染物，并持續(xù)維持水質治理效果。

如工藝流程如圖1所示，該技術包括在河岸設置生物培養(yǎng)罐，用于高效微生物培養(yǎng)、馴化、繁殖；高效微生物在生物培養(yǎng)罐培養(yǎng)成熟后，定期投加到設置于河道水體中的水下生物培養(yǎng)器，高效微生物在水下生物培養(yǎng)器的環(huán)境中進一步繁殖，并不斷地將高效微生物釋放到河道水體中；進入河道水體的高效微生物通過生物同化、異化作用不斷消耗河道水體中的有機物、氨氮以及其他營養(yǎng)物質，從而達到增加水體自凈功能、改善水體水質的目的。在此過程中，還必需設置鼓風機、推流曝氣機、攪拌機、人工水草等設備，其中鼓風機的作用是為生物培養(yǎng)罐和水下生物培養(yǎng)器提供充足的溶解氧，推流曝氣機的作用是水體造流以及增加水體溶解氧，攪拌機的作用是水體造流以及底泥分解減量，人工水草的作用是增加水體中高效微生物棲息場所以及在水質改善之后為水中高等水生生物提供棲息場所。

2.4 河道造流曝氣技術

河道造流曝氣技術是一種適應于河道特點的專用增氧技術。與一般增氧技術不同，本設計所選用河道造曝氣技術是采用水下推流吸入式曝氣裝置，在獲得高效率增氧效果的同時不占地、噪聲低、裝拆方便、水體流動性好。

河道造流曝氣技術作為一種投資少、見效快的河流污染治理技術，在很多工程被優(yōu)先采用。在河道中進行充氧不但能改善水體黑臭狀況，而且能使上層底泥中還原性物質得到氧化或降解。曝氣在河底沉積物表層形成了一個以兼性菌為主的環(huán)境，并使沉積物表層具備了好氧菌群生長刺激的潛能，從而能夠在較短的時間內降低水體中有機污染物，提高水體溶解氧的濃度，增強水體的自凈作用，改善水環(huán)境。該技術與生物膜技術相結合，生物膜提供充足的水質凈化微生物、河道造流曝氣提供充足的水質凈化微生物所需氧，從而有助于水體自凈能力的提高。

3 專項技術可行性論證實證研究--以2012年度慈溪市城區(qū)河道生態(tài)修復工程為例

3.1 慈溪市城區(qū)河網情況

慈溪市30 km2中心城區(qū)范圍內有主要河道共計92條，總長度約為109 km2。除此之外，另有一些無名支流及斷頭槽，平均河寬5 m。近年來由于慈溪市城市發(fā)展迅速，各類污染排放量也相應增加，其中大量污水排入城區(qū)內河，造成其生態(tài)環(huán)境不同程度惡化。

3.2 慈溪市城區(qū)內河治理現(xiàn)狀

1997年慈溪市開始實施城區(qū)內河治理，到2005年底，以一橫一縱的大塘江、滸山江為骨干，以中心舊城區(qū)為重點完成了一次綜合性治理，共治理城區(qū)內河17條（段）計18 km，建成截污管、渠29 km，拆遷房屋4萬m2，新建大小節(jié)制閘8座、橡膠壩2座，設置排澇和污水提升泵站4座，新增綠化面積2萬m2，累計投入資金2.2億元。其中截污包括污水排放點源治理、污水收集系統(tǒng)建設和城市污水處理廠建設這三個過程。

從2006年～2007年，慈溪市對大塘江、滸山江、邵家路江、城東新村橫河、東城河等河段進行了生態(tài)治理。

根據2009年8月12日水質監(jiān)測數據，未進行水生態(tài)修復河道斷面各類污染物濃度與進行水生態(tài)修復河道斷面各類污染物濃度相比，進行過生態(tài)修復的斷面各項污染物濃度明顯低，其中平均 CODcr降低了 19.70mg/L、BOD5降低了 4.08 mg/L、NH3-N降低了8.01mg/L、TP降低了0.44mg/L，由此可知，水生態(tài)修復能很大程度的提升水體自凈能力，降低水中污染物濃度，見表1、表2。

表1 未進行水生態(tài)修復河道斷面各類污染物濃度 單位：mg/L

表2 進行水生態(tài)修復河道斷面各類污染物濃度 單位：mg/L

2011年慈溪市城市內河生態(tài)治理工程主要以中心城區(qū)內的五灶江、六灶江（虞波江）為治理河道，實施生態(tài)治理措施包括人工濕地、生態(tài)浮島、荷花、睡蓮、人工水草、沉水植物魚類、底棲動物等。同時還實施了慈溪市第一條以水質養(yǎng)護模式建設的城市內河--東城河水質養(yǎng)護工程；該河道實施措施主要為造流曝氣機、人工水草，工程實施以來，東城河基本無黑臭現(xiàn)象發(fā)生。

3.3 實例項目概況

2012年度慈溪市城區(qū)內河生態(tài)修復工程治理方案如表3：

表3 2012年度慈溪市城區(qū)河道生態(tài)修復工程治理方案一覽表

3.4 治理效果

水體中的污染主要由初期雨水、排放或溢流污水、底泥釋放形式進入。水體的水質生物自凈能力主要以各功能植物、人工水草、造流曝氣、微生物循環(huán)馴化及水體其他的功能微生物來實現(xiàn)。

(1)單純設置人工水草對水體凈化:單純設置人工水草可對河道水體中COD降解，可去除大量氮素。不結合造流曝氣人工水草1950 m2，CODcr、TN 去除能力分別為 6474 g/a.m2、324 g/a.m2，年CODcr、TN 去除量 12624 kg、632 kg。

(2)人工水草結合造流曝氣時對水體凈化:結合造流曝氣時，人工水草對河道水體中COD降解能力有較大增強，同時可去除大量氮素。結合造流曝氣的人工水草900 m2，CODcr、TN去除能力分別為 57.6 kg/a.m2、2.56 kg/a.m2， 年 CODcr、TN 去除量 51.84 t、2.3 t。

(3)人工水草結合微生物循環(huán)馴化技術時對水體凈化:結合微生物循環(huán)馴化技術時，人工水草對河道水體中COD降解能力有也較大增強，同時可去除大量氮素。結合微生物循環(huán)馴化技術的人工水草150m2，CODcr、TN去除能力分別為 126.3 kg/a.m2、56.8 kg/a.m2，年 CODcr、TN 去除量 18.95t、0.9t。

(4)功能植物對水體凈化:本工程種植：挺水植物 1500 m2，浮水植物 2500 m2，沉水植物 600 m2。挺水植物平均TN去除能力為38 g/a.m2，TP去除能力為8 g/a.m2；浮水植物平均TN去除能力為72g/a.m2，TP去除能力為17 g/a.m2；沉水植物平均TN去除能力為61g/a.m2，TP去除能力為13g/a.m2；據此計算年植物去除河道水體氮磷量見表4：

表4 項目功能植物對水體凈化貢獻情況一覽表 單位：kg/a

(5)漂浮濕地對水體凈化:漂浮濕地1350 m2，CODcr、TN 去除能力分別為 327 g/a.m2、63.6 g/a.m2，年 CODcr、TN 去除量 441 kg、86 kg。

本生態(tài)治理工程實施后，CODcr年去除量83.86 t，TN 年去除量 3.9 t，TP 年去除量 62.3 kg。

4 結論

2012年度慈溪市城區(qū)內河生態(tài)修復工程，采用了生物膜技術、水生植物凈化技術、微生物循環(huán)馴化技術、河道造流曝氣技術，對慈溪市城市內河進行了有效的生態(tài)修復，城市水環(huán)境質量已有了質的改變與提高。但隨著城市發(fā)展的需要，同時為滿足廣大居民不斷提高的環(huán)境要求，城市內河生態(tài)的修復、治理與保護工作任重道遠，本文僅進行了初步研究，仍然存在一些有待今后探討和改進之處。應在現(xiàn)有成效的基礎上，以創(chuàng)建生態(tài)城市和最佳人居環(huán)境城市為契機，綜合采取多種措施，加大工作力度，最終使城市內河達到“水清、岸綠、景美”的目標。

[1]鄭斐.生物膜法新工藝無泡曝氣膜生物反應器[J].工業(yè)用水與廢水,2004-3.

[2]王藝.水力自旋傳質填料生物膜反應器處理城市污水[J].環(huán)境工程學報.2007-4.

[3]劉松巖.水生植物凈化受污染水體研究進展[J].安徽農業(yè)科學,2006年34期.

[4]夏曉方.水生植物修復污染水體的研究進展[J].重慶工商大學學報（自然科學版）2011-8.

[5]肖作義、王立平.城市污水二級好氧工藝微生物的培養(yǎng)與馴化[J].內蒙古科技與經濟,2003年第5期.

[6]盧萃云.曝氣充氧和人工造流技術修復河道污染水體[J].環(huán)境工程學報,2012年4月.

[7]吳阿娜.城市內河綜合整治效益的后評估方法及實證[J].水利學報,2005-9.

[8]孫國敏.臺州城市核心區(qū)內河水環(huán)境整治措施分析[J].浙江水利水電?？茖W校學報,2008年9月.

[9]李立山.寧波市內河水環(huán)境治理與保護措施研究[J].寧波工程學院學報,2005年6月.

[10]余金星.福州內河水環(huán)境問題及綜合治理建議[J].環(huán)境科學與管理,2006年11月.