福州大學(xué)至誠學(xué)院水體綜合治理項目方案設(shè)計研究

溫 和

（北方工程設(shè)計研究院有限公司，福建 福州 350000）

1 項目概況及項目區(qū)水環(huán)境現(xiàn)狀

1.1 項目概況

項目位于福建省福州市福州大學(xué)至誠學(xué)院，坐落于風(fēng)景秀麗的閩江之畔。福州市水網(wǎng)密布，至誠學(xué)院作為福州市重要內(nèi)河支流，由于近年來福州內(nèi)河整治，該湖泊未列入市政河道治理范疇，所以將該湖泊與外面的河道堵住了，目前該湖泊水體不能流動，多年的污染物累積導(dǎo)致水體嚴重富營養(yǎng)化，出現(xiàn)了嚴重水華現(xiàn)象，水中無水生植物，魚類也因水華全部死亡。因此，項目不僅能消除至誠學(xué)院內(nèi)河河道水質(zhì)黑臭問題，恢復(fù)河流水體正常功能，強化保護和修復(fù)水系的生態(tài)功能，構(gòu)建綠色安全的生態(tài)水系，還推進實現(xiàn)人水和諧，實現(xiàn)河流更清，城市更美，提升人居環(huán)境品質(zhì)和城市生態(tài)環(huán)境，促進經(jīng)濟社會和諧發(fā)展。

1.2 項目區(qū)水環(huán)境現(xiàn)狀

1.2.1 駁岸及底泥現(xiàn)狀

至誠學(xué)院水體已經(jīng)有非常完備的駁岸，以及駁岸兩邊的景觀建筑和綠化，駁岸均由石塊砌成。通過對現(xiàn)場的底泥和水位勘測，該湖泊岸邊附近底泥在0.3 m左右，但中間位置的底泥淤積嚴重，達到1 m深。旁邊的河道淤泥淤積平均0.8 m。

至誠學(xué)院水體是人工湖泊。湖底本屬于硬質(zhì)湖底，但是經(jīng)過十多年的沉積，湖底已經(jīng)淤積了一些底泥。本次勘測在取水點位置分別進行了底泥取樣，并對泥樣進行檢測，主要數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 至誠學(xué)院水體底泥檢測表

1.2.2 水質(zhì)現(xiàn)狀

2018年10月26日對至誠學(xué)院進行了現(xiàn)場勘察和水質(zhì)，底泥取樣，并送福州大學(xué)治水新技術(shù)研發(fā)中心聯(lián)合實驗室對水質(zhì)的主要指標(biāo)進行了檢驗。結(jié)果如表2所示。

表2 至誠學(xué)院水體水質(zhì)監(jiān)測表

1.2.3 河道污染源分析

至誠學(xué)院水系污染源主要就是面源和內(nèi)源性污染。

（1）生活污水污染

生活污水所含的污染物主要是有機物和大量病原微生物。存在于生活污水中的有機物極不穩(wěn)定，容易腐化而產(chǎn)生惡臭。經(jīng)與學(xué)校咨詢了解到，至誠學(xué)院實行了雨污分流，污水均通過市政管網(wǎng)接入污水廠，雨水均通過雨水管道直接排入該水體中。經(jīng)過實地考察，至誠學(xué)院運動場西側(cè)內(nèi)湖旁邊有個公共廁所排水外，其余沒有除顯的排水口。

（2）內(nèi)源污染

內(nèi)源污染主要指進入水體中的營養(yǎng)物質(zhì)通過各種物理、化學(xué)和生物作用，逐漸沉降至湖泊河流底質(zhì)表層。積累在底泥表層的氮、磷營養(yǎng)物質(zhì)，一方面可被微生物直接攝入，進入食物鏈；另一方面，可在一定的物理化學(xué)及環(huán)境條件下，從底泥中釋放出來而重新進入水中，形成內(nèi)污染負荷。

至誠學(xué)院湖泊底泥的深度平均達到0.5 m，河道的淤泥深度達到0.8 m，淤泥中含有大量的有機物和氮磷，也會嚴重影響水體水質(zhì)。

2 疏浚清淤工程

疏浚清淤工程主要是河湖底泥清淤，對小微黑臭水體，尤其是重度黑臭水體淤泥進行清理。調(diào)查淤泥污染狀況，合理控制淤泥清理深度和清理范圍，合理選擇淤泥清理時間，充分考慮淤泥堆放和運輸風(fēng)險，按規(guī)定采取安全處理處置方式。

至誠學(xué)院水系底泥污染嚴重，部分底泥發(fā)黑發(fā)臭，底泥中的污染物質(zhì)釋放到上覆水體，會造成二次污染。結(jié)合水系的實際情況，對河湖采取環(huán)保疏浚清淤方式，通過底泥治理方案的論證環(huán)保清淤采用絞吸式挖泥船進行清淤。清淤平均深度約0.5 m，清淤面積15 260 m2，清淤工程量約7 630 m3。

3 生態(tài)修復(fù)工程

至誠學(xué)院水體駁岸均為石塊砌成，岸邊水深超過1 m，沒有淺灘，不具備種植挺水植物的條件。由于面積不大，也不適合種植浮島，浮葉植物等景觀。整個水體最適合種植沉水植物。

3.1 沉水植物群落構(gòu)建

沉水植物是水體生物多樣性賴以維持的基礎(chǔ)。沉水植物營造的生物環(huán)境可以有效增加空間生態(tài)位，抑制生物性和非生物性懸浮物，同時改善水下光照，通過光合作用增加水體溶解氧。沉水植物能夠從底質(zhì)沉積物中補充不足的營養(yǎng)，在水生植物群落中占據(jù)營養(yǎng)競爭優(yōu)勢。沉水植物群群落的形成還能提升水底的景觀效果。沉水植物的種植水深一般為0.5 m～3 m，根據(jù)現(xiàn)場勘察結(jié)果，整個水體均有種植條件。

本方案依據(jù)至誠學(xué)院內(nèi)湖水體面積，設(shè)計沉水植物種植的區(qū)域以及面積。沉水植物群落構(gòu)建參考類似工程經(jīng)驗，按水體面積100%比例種植，總種植面積約15 260 m2。本方案主要種植的品種有苦草、金魚藻、狐尾藻等。

3.2 沉水動物群落恢復(fù)

首先，為了保證水生植物群落能夠快速建立，應(yīng)先將原有自然水體中的魚類進行捕撈，以防止草食性魚類影響水生植物群落的恢復(fù)。在水生植物群落恢復(fù)的同時，向水體中投放濾食性魚類和一些底棲動物，在提升水生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性的同時，減小藻類繁殖對水質(zhì)的影響。待水生植物群落構(gòu)建完成之后，對形成的水生態(tài)系統(tǒng)進行調(diào)查評估，根據(jù)實際情況適量增投肉食性魚類對水生物群落進行調(diào)控。

本工程方案規(guī)劃在水體中魚類按400尾/畝密度放養(yǎng)，其中鰱魚、鳙魚以及其它濾食性魚類投放比例為6：3：1。設(shè)計向水體中投放的底棲動物主要為當(dāng)?shù)芈?、蚌，?0 kg/畝密度放養(yǎng)。

3.3 微生物群落構(gòu)建

微生物群落構(gòu)建通過投放微生物菌種對水質(zhì)進行水質(zhì)調(diào)節(jié)。通過微生物分解水中的污染物，藍藻尸體，同時微生物的胞外殼聚物可以具備生物絮凝作用，通過絮凝將水中的固態(tài)懸浮物進行絮凝沉淀，從而達到凈水的效果。同時微生物還可以在底泥中繁殖，對底泥進行改良，消解泥中的有機物，代謝出養(yǎng)分和微量元素，促進沉水挺水植物的生長。

3.4 除藻工程

本工程藻類滋生，水體富營養(yǎng)化嚴重，影響內(nèi)湖水體感官及水體生物光合作用，經(jīng)過清淤、水生態(tài)建設(shè)以及人工增氧工程可基本消除水體富營養(yǎng)化問題。但是，為了使水體長期不滋生過多藻類，建議建設(shè)除藻設(shè)備。

建立最佳的藻類控制，LG聲波系統(tǒng)使用“綜合”超聲波頻率，由特定的傳導(dǎo)器在水中發(fā)射。這將提高超聲波處理的特定性和可選性。精確頻率的超音波設(shè)定可以直接作用于藻類細胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)。水中的藻類數(shù)量減少和得到高效控制，成效高，并能抑制其再生成。綠藻層消失，生物膜的形成被阻止了，水體外觀和水潔凈度明顯改善。連續(xù)使用此裝置，可防止水再次被污染。

4 人工增氧工程

人工增氧是一種增加水中含氧量的方法，河流曝氣對水體復(fù)氧促進上下層水體的混合，使水體保持好氧狀態(tài)，以提高水中的溶解氧含量，加速水體復(fù)氧過程，防止水體黑臭現(xiàn)象的發(fā)生，恢復(fù)和增強水體中好氧微生物的活力，使水體中的污染物質(zhì)得以凈化，從而改善河湖的水質(zhì)。

4.1 曝氣設(shè)備

人工增氧一般用于水體流動緩慢、水質(zhì)較差的河道。水體增氧有多種方法，如植物光合作用增氧、水力增氧、機械曝氣增氧等。其中，機械曝氣能快速提高水體溶解氧、氧化水體污染物，還兼具造流、景觀、底泥修復(fù)和抑藻作用，是水體增氧的主要方法。河道生態(tài)治理常用曝氣增氧形式主要有射流式、造流式、葉輪式及轉(zhuǎn)刷式等。

4.2 需氧量計算

河道治理需氧量計算公式參考《杭州市城市河道生態(tài)治理常用技術(shù)要點養(yǎng)護要求手冊》，如下：

其中，Q為需氧量；V為治理水量（循環(huán)水量）；C0、Ce為分別為治理前和要求達到的標(biāo)準濃度。

4.3 工程設(shè)計

根據(jù)項目點實際情況，內(nèi)湖泊內(nèi)采用太陽能漂浮式噴泉曝氣機，它是專門針對江河湖泊等水體凈化改善水質(zhì)而研制開發(fā)設(shè)計的增氧、造流、循環(huán)、凈化水質(zhì)的高效節(jié)能的水處理設(shè)備。通過增氧、造流、循環(huán)、凈化水質(zhì)，提高水中的溶解氧的含量，提高水體的自凈能力，增加水體的流動性和整體的景觀效果，減少因水中有機物發(fā)酵產(chǎn)生的黑臭現(xiàn)象，極大地增加了湖泊的氣質(zhì)和裝飾性。

運行方式：近期內(nèi)，河道生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)構(gòu)建需要一定的時間，為確保河道水體水質(zhì)，提高水體含氧量，需要進行曝氣復(fù)氧。遠期入河污染物負荷會減小，水質(zhì)會改善，并且隨著河道生態(tài)系統(tǒng)的逐漸恢復(fù)完善，遠期根據(jù)水質(zhì)情況可減少曝氣復(fù)氧量。在水質(zhì)達標(biāo)后，主要保障河道水體溶解氧或水質(zhì)不因降雨或納污等原因惡化，其運行隨水質(zhì)波動情況適度開啟曝氣機。

5 河湖管道互通工程

河湖管道互通工程位于學(xué)院秋實路兩側(cè)湖泊連通、秋實路北側(cè)湖泊下游河道與新西河連通以及體育館旁河道與新西河連通。通過建設(shè)互通管加強水系生態(tài)補水保障。工程系至誠學(xué)院內(nèi)部水系連通，以建設(shè)內(nèi)湖互通管為依托，以滿足內(nèi)湖生態(tài)需水量為前提，構(gòu)建“互聯(lián)互通，互相調(diào)劑”的格局，同時結(jié)合水生態(tài)修復(fù)工程建設(shè)，保障生態(tài)環(huán)境。本工程主要為互通管道建設(shè)。經(jīng)過計算，管道采用DN300，流速0.8 m/s，管材采用HDPE纏繞結(jié)構(gòu)B型管。

6 水質(zhì)檢測結(jié)果

由第三方水質(zhì)檢測單位對新橋河布點檢測，按照《城市黑臭水體整治工作指南》要求，共設(shè)置了8處監(jiān)測點進行了持續(xù)檢測，整治后指標(biāo)數(shù)據(jù)見表3?？梢钥闯?，水質(zhì)指標(biāo)均滿足不黑不臭要求，達到了《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準》（GB3838—2002）Ⅴ類水標(biāo)準，實現(xiàn)了工程目標(biāo)。

表3 水質(zhì)檢測指標(biāo)

7 結(jié)論與建議

（1）本項目的實施，可帶動環(huán)境效益、社會經(jīng)濟效益和生態(tài)效益全面協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展。在環(huán)境效益方面，經(jīng)過河道生態(tài)修復(fù)工程，整個流域水環(huán)境質(zhì)量得到明顯改善和提升。在社會經(jīng)濟效益方面，本工程通過內(nèi)源治理、水質(zhì)凈化和生態(tài)修復(fù)等綜合工程，極大的改善區(qū)域面貌，提升了城市形象，增加城市發(fā)展的吸引力和號召力，為城市發(fā)展注入新活力。在生態(tài)效益方面，通過水質(zhì)凈化、河道清淤等綜合整治措施，將大大改善河道的水生態(tài)狀況，促進水體的生態(tài)恢復(fù)，確保生態(tài)系統(tǒng)的平衡和穩(wěn)定。

（2）詳細的場地基礎(chǔ)信息調(diào)查是其設(shè)計和建設(shè)成敗的一個關(guān)鍵因素。建議有關(guān)部門組織力量對工程擬建地的場地信息做進一步詳細的調(diào)查和分析，為下一步工程的開展奠定扎實的基礎(chǔ)?？紤]到本工程的長久生態(tài)效益和巨大的社會效益，建議各有關(guān)部門能夠給予資金和政策上的支持，加強河道管理。