北京轉(zhuǎn)河水質(zhì)改善工程效果分析

齊 雯

(北京市城市河湖管理處，北京 100043)

1 工程背景

2008年6月底，轉(zhuǎn)河的北展后湖至松林閘段受降雨及排污影響，水體渾濁，大量的營(yíng)養(yǎng)鹽等有機(jī)污染物排入河道。伴隨著氣溫的升高、光照增強(qiáng)，光合作用增強(qiáng)，水體中的藻類繁衍速度明顯加快，造成單一藻體的過(guò)度繁殖，以致局部水域形成明顯的藻體聚集。北展后湖至東小村橋局部水域有藻顆粒，東小村橋至松林閘段藻類相對(duì)較多。

轉(zhuǎn)河，古稱高粱河。位于西直門至新街口之間，西起北京展覽館后湖，東到新街口北護(hù)城河，為內(nèi)城河湖的上游河段，通過(guò)鐵靈閘向內(nèi)城供水。因此轉(zhuǎn)河水質(zhì)直接影響內(nèi)城水質(zhì)。轉(zhuǎn)河全長(zhǎng)3.7km，水體12.30萬(wàn)m3，底部為水泥及部分沙石，呈硬質(zhì)底泥。受水資源短缺影響，流速很小，基本不穿流，水體基本不流動(dòng)。

轉(zhuǎn)河段水源除上游來(lái)水外，還有少量雨水。該水域污染源包括雨污合流排放帶入的氮、磷等營(yíng)養(yǎng)鹽；河道邊排污口未完全截住的生活污水、廢水；河面漂浮的垃圾等有機(jī)雜物、河道底泥釋放有機(jī)污染物等。其中，北展后湖至東小村橋由于受供排水影響，除總氮較高外，其他指標(biāo)相對(duì)較低，屬于Ⅳ類水；東小村至鐵靈閘水質(zhì)較差，屬于Ⅴ類和劣Ⅴ類水，隨著氣溫的升高隨時(shí)都有可能發(fā)生大面積水華。

2 工程實(shí)施方案

據(jù)轉(zhuǎn)河現(xiàn)場(chǎng)情況，污染源勘查和治理要求，利用控藻技術(shù)(GCP)—生物調(diào)衡(BE)—生物多樣性(投加微生物制劑)的生物處理措施，對(duì)此河道進(jìn)行治理。首先采取了抑藻措施，有效控制藻類的生長(zhǎng)和繁衍；之后對(duì)水體進(jìn)行干預(yù)，逐步使水體恢復(fù)自身生態(tài)多樣化特征，建立生態(tài)平衡。治理河段治理技術(shù)如圖1所示。

圖1 治理河段治理過(guò)程及技術(shù)示意圖

圖2 治理初期與后期的藻種對(duì)比圖

為有效控制藻類的生長(zhǎng)和繁衍，降低水體葉綠素含量，按照水量和水質(zhì)指標(biāo)計(jì)算藥量，使用控藻劑GCP進(jìn)行抑藻，以一周為一個(gè)治理周期：6月2日—6月4日連續(xù)3天，對(duì)整個(gè)水域投放500公斤的抑藻劑[1]；抑藻后期，6月5日，投灑了高效微生物[2]50升，6月9日，又投加了生物促生劑[3]50升，配合使用生物制劑和生物促生劑。一周投灑生物制劑種類及數(shù)量見表1。

表1 一周投灑生物制劑量統(tǒng)計(jì)表

3 工程實(shí)施過(guò)程的跟蹤監(jiān)測(cè)方案

于2013年5—10月期間，對(duì)轉(zhuǎn)河水質(zhì)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。由于6月為工程實(shí)施階段，可認(rèn)為5月的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)反應(yīng)工程實(shí)施前的水質(zhì)狀況，6—10月所獲取的數(shù)據(jù)可反映轉(zhuǎn)河水質(zhì)修復(fù)變化過(guò)程。取東小村橋和鐵靈閘兩個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。由于北展后湖至東小村橋?yàn)檗D(zhuǎn)河上游，水質(zhì)除總氮較高外，其他指標(biāo)相對(duì)較低，水質(zhì)相對(duì)較好，因此取東小村橋上游為監(jiān)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)北展后湖至東小村橋水質(zhì)狀況，每月一次；東小村至鐵靈閘為轉(zhuǎn)河下游，水質(zhì)較差，因此選取鐵靈閘上游為第二個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)東小村橋至鐵靈閘水質(zhì)狀況，每月兩次。

生物抑藻技術(shù)主要是有效控制藻類的生長(zhǎng)和繁衍，激發(fā)水體中的有機(jī)物被好氧有益菌分解，提高微生物對(duì)污染物的氧化分解能力，從而使生態(tài)平衡。因此，對(duì)水體中化學(xué)需氧量(CODcr)、透明度(SD)及藻類有明顯影響。同時(shí)，總磷(TP)、總氮(TN)等化學(xué)性指標(biāo)是反映水體富營(yíng)養(yǎng)化的主要因素[4]，因此選取化學(xué)需氧量(CODcr)、透明度(SD)、總磷(TP)、總氮(TN)等水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并進(jìn)行藻種分析。對(duì)測(cè)定水質(zhì)指標(biāo)按我國(guó)GB 3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》，采取單因子評(píng)價(jià)方法，對(duì)水質(zhì)類別進(jìn)行分析。測(cè)定項(xiàng)目和測(cè)定方法見表2。

表2 測(cè)定項(xiàng)目和測(cè)定方法

4 生物抑藻技術(shù)對(duì)內(nèi)城河湖水質(zhì)的改善

為改善轉(zhuǎn)河水質(zhì)，實(shí)施轉(zhuǎn)河水質(zhì)改善工程，核心技術(shù)為生物抑藻技術(shù)，對(duì)該技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用效果評(píng)估和適用性分析。

取東小村橋和鐵靈閘兩個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，于2013年5月進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，可認(rèn)為反映治理前的水質(zhì)狀況。水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及評(píng)價(jià)結(jié)果見表3。

表3 2013年5月東小村橋及松林閘水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

4.1 水質(zhì)改善的評(píng)價(jià)

透明度顯著提高。通過(guò)電子生物顯微鏡觀察，治理初期與后期的藻種對(duì)比圖如2所示，在治理前治理河段發(fā)生的水華藻種主要為微囊藻[5]，治理后藻體由單一藻種向多元藻種的轉(zhuǎn)變，藻種以螺旋藻、顫藻為主，達(dá)到了調(diào)控藻相及生物相的目的，使生物相多樣化，建立一個(gè)良好水體生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)。

4.1.1監(jiān)測(cè)點(diǎn)東小村橋

由CODcr監(jiān)測(cè)數(shù)值如圖3所示，水體中的CODcr呈下降趨勢(shì)，由未治理前的最高值38mg/L(Ⅳ類水質(zhì))下降至19mg/L(Ⅲ類水質(zhì))。監(jiān)測(cè)數(shù)值如圖4—6所示，隨著治理工程的進(jìn)展，TP的處理效果明顯，數(shù)值呈下降趨勢(shì)，由最初的0.29mg/L(治理前)降到0.09mg/L(治理后)。治理期間，由于7月至8月有幾次強(qiáng)降雨，造成了雨污水匯入，從而致使水質(zhì)指標(biāo)有所反彈，但經(jīng)過(guò)后期治理，水中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)得到了有明顯的降解和消除。由TN監(jiān)測(cè)數(shù)值圖5可分析，TN數(shù)值呈直線下降趨勢(shì)，由治理前的最高值2.8mg/L(劣Ⅴ類水質(zhì))降到治理后的1.1mg/L(Ⅳ類水質(zhì))，在整個(gè)水體的維護(hù)治理中，TN治理效果最佳。由監(jiān)測(cè)數(shù)值圖6可分析，隨著治理工程的進(jìn)展，同時(shí)受溫度影響，SD提高明顯，由最初的100cm提高到140cm。

圖3 治理過(guò)程中CODcr變化圖

圖4 治理過(guò)程中TP變化圖

圖5 治理過(guò)程中TN變化圖

圖6 治理過(guò)程中SD變化圖

4.1.2監(jiān)測(cè)點(diǎn)鐵靈閘

由監(jiān)測(cè)數(shù)值圖7分析，CODcr由最高值的95mg/L降到最低值35mg/L，達(dá)到地表水Ⅳ類指標(biāo)。由監(jiān)測(cè)數(shù)值圖8分析，TP的處理效果明顯，從最高值的0.48mg/L(劣Ⅴ類水質(zhì))降至0.25mg/L(Ⅳ類水質(zhì))指標(biāo)。由監(jiān)測(cè)數(shù)值圖9分析，TN由最初未治理前3.8mg/L降至治理后的2.1mg/L，雖然仍然為Ⅴ類，但是數(shù)值下降明顯。治理期間有反彈情況發(fā)生，分析是由于8月中旬有幾次強(qiáng)降雨所致，加大了水體中富營(yíng)養(yǎng)含量。由監(jiān)測(cè)數(shù)值圖10分析，隨著治理工程的進(jìn)展，同時(shí)受溫度影響，SD提高明顯，由最初的70cm到中期的90cm再提高到后期140cm。

圖7 治理過(guò)程中CODcr變化圖

圖8 治理過(guò)程中TP變化圖

圖9 治理過(guò)程中TN變化圖

圖10 治理過(guò)程中SD變化圖

4.2 技術(shù)有效性分析

經(jīng)過(guò)為期6個(gè)月的綜合治理，北展后湖至鐵靈閘整個(gè)水體的水質(zhì)得到明顯改善，治理后水體的透明度大大提升，各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)明顯較低，基本達(dá)到治理目的。因此根據(jù)具體情況，生物措施中采取適合的生物治理技術(shù)，選擇性價(jià)比高、環(huán)境影響小、可操作性強(qiáng)的生物制劑是切實(shí)可行的方法。

通過(guò)在城市河湖的多年實(shí)踐，利用控藻技術(shù)(GCP)—生物調(diào)衡(BE)—生物多樣性(投加微生物制劑)的綜合生物處理技術(shù)對(duì)水體進(jìn)行常規(guī)治理具有推廣和示范意義，該技術(shù)適用于城市河湖富營(yíng)養(yǎng)化程度相對(duì)較高的水體，治理效果快速明顯，可用于應(yīng)急治理。該技術(shù)具有整治費(fèi)用少、原生態(tài)環(huán)境影響小，增強(qiáng)水體景觀等特點(diǎn)。具體有以下優(yōu)勢(shì)：

(1)以生態(tài)方法進(jìn)行水體還原治理，不會(huì)對(duì)水體造成任何破壞、形成二次污染；

(2)污染物可在原地被降解，處理效果好；

(3)施工操作簡(jiǎn)便，對(duì)周圍環(huán)境干擾少，低耗能；

(4)工程造價(jià)相對(duì)較低，運(yùn)行成本低廉。

5 結(jié)語(yǔ)

(1)生物抑藻技術(shù)對(duì)水體進(jìn)行治理，各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)明顯較低，水質(zhì)明顯改善。選擇性價(jià)比高、環(huán)境影響小、可操作性強(qiáng)的生物制劑是切實(shí)可行的方法。

(2)生物制劑具有見效快、效果好、操作便利等特點(diǎn)，適用于城市河湖富營(yíng)養(yǎng)化程度相對(duì)較高的水體，可用于應(yīng)急治理，具有一定的推廣和示范意義。但內(nèi)城河湖由于地理位置的特殊性，游人眾多，對(duì)景觀要求高，噴灑生物制劑會(huì)降低親水性，因此不宜大面積使用。

(3)要從根本上改善水環(huán)境，需要多種措施并舉，建立完善、健康的水生態(tài)系統(tǒng)，進(jìn)一步探索和完善適合城市河湖的綜合技術(shù)措施，實(shí)現(xiàn)水環(huán)境的生態(tài)和可持續(xù)。