惠州市某城區(qū)河涌黑臭水體整治工程研究

秦建橋，黃潔妮

（1.深圳市自由度環(huán)?？萍加邢薰荆瑥V東 深圳 518100；2.肇慶學院 環(huán)境與化學工程學院，廣東 肇慶 526061）

1 引言

城市水體在城市生態(tài)系統(tǒng)中扮演著不可或缺的角色，其主要功能有凈化空氣、減少粉塵、降低噪音、有效調節(jié)城市溫濕度、減輕城市熱島效應等[1]。隨著社會經濟快速發(fā)展，城市人口不斷增長，城鎮(zhèn)水體污染大多較重。河流的黑臭污染不僅加劇了水資源危機，損壞了河涌生態(tài)系統(tǒng)的完整，更干擾了人們的生活，甚者危害了居民的身體健康。因此，河流黑臭污染治理刻不容緩。為了達到《水污染防治行動計劃》的目標，在加強控制污染源排放的同時，對黑臭河道進行以生態(tài)恢復為主的組合整治技術也是實現(xiàn)污染治理目標的有效方法。

生物—生態(tài)修復法可從根本上改善水質和恢復河涌的生態(tài)系統(tǒng)，目前在國外已取得了顯著成效，在我國也成為主要治理黑臭河涌的一種方法，其通過栽培的水生植物或人工篩選微生物的新陳代謝來轉移、轉化和降解水中的污染物，使河涌水質變好，同時重建的河涌生態(tài)系統(tǒng)不僅具有完整的食物鏈和食物網，還從根本上恢復了河涌生態(tài)系統(tǒng)的自我調節(jié)功能，具有長效持久、工程成本較低、綠色環(huán)保和景觀優(yōu)化有機結合等特點[2]。

2 項目基本情況

2.1 項目概況

惠州市某城區(qū)木瀝涌起源于三棟鎮(zhèn)上洞村雞籠坑水庫，流經上洞村、陶前村、木瀝村和官橋村，從龍皇廟閘出西枝江和淡水河交匯。河涌全長約7km，年平均流量約為2.7m3/s。河涌主要作用為排洪及灌溉，河道從上游至下游寬度在5～25m。河涌兩岸較大的工業(yè)集中區(qū)主要為某工業(yè)園區(qū)。上游兩岸多為民居、廠房，河涌惠南大道以西河段兩岸多為農田，火燒橋至泰安路河段兩岸多為民居，泰安路至惠大高速崩達橋河段兩岸多為廠房，下游兩岸多為農田。河涌途經惠南大道及惠大高速局部路段。河涌中下游的水體有異味、水面漂浮物，岸邊綠化帶植被茂密，常見生活垃圾，難見水生動物。河涌上游的透明度較高，而惠大高速區(qū)域水色略黑，河涌透明度較低。

2.2 黑臭水體級別判定

該河涌下游2017年6月檢測數據見表1。

根據《城市黑臭水體整治工作指南》，在檢測點4項特征指標中，當1項指標大于60%的數據或≥2項指標大于30%的數據在“重度黑臭”范圍內的，則該點應被評為“重度黑臭”，否則可評為“輕度黑臭”[3]。故該河涌水體為輕度黑臭水體。

表1 河涌檢測數據

3 工程整治方案

3.1 常見生態(tài)修復技術

常見的生態(tài)修復技術有岸帶修復、生態(tài)凈化和人工增氧[3]，見表2。

表2 常見生態(tài)修復技術

3.2 整治技術選擇原則

城市黑臭水體整治技術的選擇應遵循“適用性、綜合性、經濟性、長效性和安全性”等原則[3]。根據治理目標，結合該河涌的實際情況，確定的治理技術方案為：先使用人工曝氣增氧，對河道水體增氧，使其維持高溶氧狀態(tài)，使用微生物組合菌群馴化培育優(yōu)勢微生物，并通過種植合適的水生植物和投放合適的水生動物，人為建立生態(tài)系統(tǒng)，使其慢慢自我過渡到自然生態(tài)系統(tǒng)，恢復河涌物種多樣性，并通過生態(tài)系統(tǒng)自我恢復的能力，逐漸實現(xiàn)該河涌自然生態(tài)系統(tǒng)的自我循環(huán)。

3.3 整治方案

3.3.1 人工曝氣增氧

人工曝氣增氧主要是為了提高河涌的DO，提高河涌好氧微生物的活力，從而促進微生物消耗有機污染物[4]。

由于曝氣并非長期措施，主要用于施工運維初期、突發(fā)強降雨過后或大量污水突然涌入期間運行，根據項目需求和周邊環(huán)境，參考表3，采用以鼓風曝氣為主的方式，選用低噪音設備，鼓風機設置在遠離人群的位置，同時覆蓋隔音吸音材料，降低噪聲音量。

表3 曝氣方式的優(yōu)缺點比較

結合該河涌的流量情況，建設運維初期曝氣機每天運行低強度的曝氣（DO濃度設置在約1mg/L）[5]，加上微生物制劑等補充措施，可提高水體曝氣處理效果，降低能耗。運維期曝氣用于強降雨過后或大量污水突發(fā)涌入河涌引起的應急情況，加速水質恢復[6]。

3.3.2 生態(tài)護岸

根據河涌不同水位的情況，建設相應的生態(tài)護岸。通過護岸改造，不僅保持水陸生態(tài)系統(tǒng)連通性，更是改善了河涌兩岸的環(huán)境。三維土工網墊護坡不僅有利于植物的自然生長，而且在很大程度上可減少工程造價，是首選的環(huán)保材料。

3.3.3 人工水草

人工水草是一種由合成材料制成的新型仿生載體。通過在河道內布置人工水草，為水中多種微生物提供生活載體，使其附著成長進而逐漸形成菌團，菌膠團吸附分解河道中的有機污染物，可有效改善受污染的河道水質，是利用生物接觸氧化或生態(tài)修復處理的一種強而有效的治理技術。根據相關研究，細繩狀人工水草對TP的去除率約為67%，對TN的去除率約為47%，對各項污染物的去除率都較高[7]，故本河涌采用細繩狀人工水草。根據現(xiàn)狀河涌高程和底泥消減程度，細繩狀水草長度約1m。根據現(xiàn)有水質監(jiān)測數據，綜合考慮各河段的特點，人工水草的布置密度為5株/m2。

3.3.4 微生物制劑

微生物制劑是由多種擁有不同功能的有益菌種通過混合培養(yǎng)后組成一個擁有強大性能的菌群，其中主要包括光合菌、乳酸菌、酵母菌、放線菌等多種微生物。其凈水機理是微生物制劑中的微生物經固氮、光合等一系列作用消耗河涌中有機污染物促進自身繁殖生長，同時增加水中的DO[8]，而當水中營養(yǎng)物質被消耗到一定程度時，有效控制富營養(yǎng)化情況，微生物因缺少營養(yǎng)而被抑制活性，并不會造成微生物大量生長繁殖而重新污染河涌。據相關研究，微生物制劑對黑臭水體的COD、NH3-N、TP的去除率達到80%以上[9]。

3.3.5 水生植物

通過實施前期措施，水體透明度有所改善后，開始構建水生植物。其構建以沉水植物為主，與挺水植物、浮生植物和濕生植物相結合。

根據相關研究，金魚藻對NH3-N、TN、TP的去除率分別達78%、80%、80%以上，特別是對比其他沉水植物，金魚藻對NH3-N的去除率較高[10]。根據該河涌污染特征以及生態(tài)系統(tǒng)的結構和功能等要求，為達到水體自凈，沉水植物選擇金魚藻為主，配合黑藻、苦草等耐污以及便于管理的配置物種，形成一年四季常綠的“水生態(tài)系統(tǒng)”。

3.3.6 水生動物

長期方面，水生植物的根部通過吸收底泥及水體中的營養(yǎng)鹽類來抑制底泥再懸浮和減慢底泥向水體釋放營養(yǎng)物的速度，并放養(yǎng)適量的水生昆蟲、蝦類、蟹類、貝類等較小型的水生動物，等待這些小型水生動物的群落穩(wěn)定后再投放適量的魚類等大型水生動物，最后通過及時割取水生植物及抓捕適量的水生動物，從而逐漸減少水中的營養(yǎng)物質，使河涌水質逐漸恢復。

河涌中會構造出藻類→浮游生物→水生動物的食物鏈。通過食物鏈的方式可降低水中營養(yǎng)物質和加強自凈作用，且可以有效利用資源，取得經濟效益和環(huán)境效益的有機統(tǒng)一。

4 結論與建議

根據該河涌黑臭水體的污染情況，結合惠州市城區(qū)水污染治理目標，通過分析不同河段的生態(tài)環(huán)境問題，選擇“人工增氧+生態(tài)護岸+人工水草+微生物制劑+水生植物+水生動物”的組合生態(tài)修復技術。

在綜合治理方案應用中，各單項技術不僅發(fā)揮各自功能，還獲得了協(xié)調共生。人工增氧技術可以迅速提高該河涌的DO，增強水中好氧微生物新陳代謝活動的強度。人工水草為河涌內微生物提供載體，可以有效增大水流與生物膜的接觸面積，加快污染物的分解，投加的微生物制劑可以加快水體凈化速度。而人工種植的水生植物不僅能通過吸收河涌的營養(yǎng)鹽類來降低河涌的氮磷濃度，還能通過光合作用把大量DO帶入底泥，提高底泥中的氧化還原電位，促進底泥中動物及微生物的生長繁殖，促進河涌的物種多樣性。通過水生動物的適當投放來攝食部分水生植物，從而抑制其過度生長繁殖。最后通過及時割取水生植物及捕撈水生動物，取得經濟效益和環(huán)境效益的有機統(tǒng)一。