生態(tài)修復(fù)對(duì)黑臭水體的綜合治理
——以疊滘片區(qū)水環(huán)境綜合治理項(xiàng)目為例

楊金龍

（廣州市綠化有限公司，廣東 廣州 510440）

1 綜合治理的必要性

疊滘龍船賽作為佛山市的非遺項(xiàng)目，自明代興起，到清代興盛，至今已有500 多年歷史，現(xiàn)已成為具有全國(guó)影響力的網(wǎng)紅賽事。近年來，由于多種原因，疊滘片區(qū)內(nèi)的各河涌生態(tài)系統(tǒng)脆弱，河道兩岸植被覆蓋率低，水質(zhì)惡化，水面垃圾漂浮，河道水體渾濁，透明度低。2019 年6 月，疊滘區(qū)水質(zhì)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明疊滘區(qū)河涌水體全部屬于劣Ⅴ類，河涌已達(dá)到輕度黑臭標(biāo)準(zhǔn)的占63%，27 個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位上，氨氮全部超標(biāo)，總磷超標(biāo)24 個(gè)，溶解氧不足17 個(gè)。其中四大賽區(qū)賽道水質(zhì)均屬黑臭水體，主要影響因子為溶解氧，部分時(shí)段氨氮也有超標(biāo)，水質(zhì)長(zhǎng)期在劣Ⅴ類及輕度黑臭之間，嚴(yán)重影響了龍船賽事的舉行以及文化的傳播，周圍居民居住環(huán)境質(zhì)量也因此有所下降，該地區(qū)水環(huán)境的綜合治理已迫在眉睫。

在國(guó)務(wù)院“水十條”發(fā)布后，全國(guó)各地開始大力整治城市黑臭水體[1]。

黑臭水體是水體有機(jī)污染的一種極端現(xiàn)象，泛指呈黑色或泛黑色、異味嚴(yán)重的水體[2]。為有效改善水體生態(tài)，保護(hù)生境多樣性，營(yíng)造良好的生態(tài)環(huán)境，消除城鎮(zhèn)河道黑臭，需要探索構(gòu)建出一種經(jīng)濟(jì)、高效、實(shí)用的組合型生態(tài)修復(fù)體系[3]。

2 污染源控制

要想保證綜合治理的效果，首先，分析導(dǎo)致黑臭水體污染的內(nèi)在根源：①水生態(tài)自凈化體系被破壞。②排入水域的污染物負(fù)荷量太大[4]。其次，根據(jù)調(diào)查結(jié)果采取相應(yīng)的控制措施。

2.1 外源控污工程

疊滘片區(qū)內(nèi)現(xiàn)狀管網(wǎng)基本屬于合流制截污，未實(shí)施雨污分流，雨季時(shí)部分生活污水與雨水一同排入河涌，對(duì)水體有較大的影響；而且小型污水處理裝置服務(wù)范圍內(nèi)部分水量未接入，導(dǎo)致生活污水就近排至河涌。該片區(qū)共約408 個(gè)排口（含雨污合流的拍門和雨水口），其中雨污合流排口約占60%。

疊滘片區(qū)現(xiàn)存有一定范圍的工業(yè)區(qū)及零散的工業(yè)企業(yè)，片區(qū)內(nèi)工業(yè)企業(yè)涵蓋涉及表面處理（酸洗）的金屬加工制造企業(yè)、紡織制衣、家具建材、汽車制造貿(mào)易等。現(xiàn)階段，疊滘片區(qū)內(nèi)重點(diǎn)工業(yè)廢水排放企業(yè)主要有7 家，總廢水排放量為66.5m3/d，排放前已經(jīng)過預(yù)處理，但污染物含量還是較高，依然會(huì)對(duì)河道水質(zhì)造成影響。

疊滘片區(qū)的補(bǔ)水來源于三圣河，五勝河、佛山涌和佛山水道，這四條河除佛山涌桂城段達(dá)到了Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)，其他三條來水均為劣Ⅴ類，氨氮為超標(biāo)因子，區(qū)域缺少優(yōu)質(zhì)水源補(bǔ)充，水質(zhì)易受來水水質(zhì)及水量的影響。

綜合以上因素，本項(xiàng)目外源污染主要來自生活污水及支流污染，對(duì)其漏排的管網(wǎng)要進(jìn)行截污納管，本項(xiàng)目外源控污工程作為本次整治的配套工程已提前開展，使得控制整治范圍內(nèi)河段的相關(guān)排口實(shí)現(xiàn)旱天無外流，并將雨天外流污染物總量降低到可控范圍內(nèi)。

2.2 內(nèi)源控污工程

內(nèi)源污染主要包括底泥污染和垃圾入河兩個(gè)部分。

現(xiàn)場(chǎng)初步觀察，大部分河道存在底泥淤積情況，厚度約20～50cm，底泥呈黑色。部分河道黑色泥皮上翻現(xiàn)象嚴(yán)重。據(jù)了解，存在定期輪疏制度，但老舊護(hù)岸無法進(jìn)行干式清淤影響清淤效果，導(dǎo)致河道底泥污染未能得到有效控制。區(qū)域水深較淺，稍大的水力攪動(dòng)、環(huán)境變化都可能帶來底泥的上翻，底泥污染釋放影響明顯，如圖1 所示。

圖1 底泥上翻

底泥是河流生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，底泥吸附和微生物降解是河道污染物遷移和轉(zhuǎn)化的主要形式，底泥對(duì)河道自凈功能起著不可替代的作用，污水排入河到后，水中的部分污染物將通過沉淀或者被顆粒物吸附而蓄積在底泥中，其中大量耗氧有機(jī)污染物質(zhì)降解使得底泥溶解氧大量消耗，形成厭氧環(huán)境，有機(jī)污染物繼續(xù)厭氧降解，生成氨、硫化氫、硫醇、硫醚、有機(jī)胺和有機(jī)酸等惡臭物質(zhì)，導(dǎo)致河道劣Ⅴ類的產(chǎn)生。因此，底泥是河道劣Ⅴ類治理中不可忽視的內(nèi)源污染，一般采用底泥疏浚的技術(shù)進(jìn)行治理。本項(xiàng)目采取分段干床清挖徹底去除底泥污染。

垃圾入河，在底泥徹底清理放水后，加強(qiáng)日常的河面垃圾打撈，防止水質(zhì)被污染。

3 生態(tài)修復(fù)措施

3.1 人工水草

人工水草是新型的生態(tài)處理材料，將其設(shè)置在河涌底部，黑臭水體與其接觸后，大量微生物附著在其表面形成生物膜，降解水體中的污染物。本項(xiàng)目在非賽道區(qū)域河道底部，鋪設(shè)辮帶式人工水草填料6500m2（帶浮球，密度10 根/m2）。

（1）利用人工水草進(jìn)行河水凈化，是基于河水原有的自凈作用進(jìn)行生物凈化的方法。人工水草表面積大，其表面可以附著大量微生物，從而提高分解水中污染物質(zhì)的能力。

（2）在人工水草的中心附近，大量微生物消耗水中溶解氧，產(chǎn)生局部厭氧環(huán)境，其中的厭氧微生物可以去除水中的硝酸性氮類，達(dá)到脫氮效果。

（3）這些微生物也成為環(huán)形蟲或水蚯蚓的食物，最終也被魚類捕食掉，通過這樣的食物鏈可以抑制污泥的發(fā)生。

3.2 生物石

底質(zhì)改性生物石是利用生物活化專利技術(shù)加工的新型產(chǎn)品，成分為天然粒塊（粉煤灰加工粒塊、天然礦石、鋼渣粒塊等）及顆粒、粉體，可通過單體或按比例的混合體綜合對(duì)底質(zhì)抑制改性，從而起到對(duì)上部水質(zhì)凈化的作用。首先施用細(xì)粒料使其部分滲入河床內(nèi)部，快速作用以穩(wěn)定底泥。粉料隨細(xì)料一同入水，與污染河水混合捕捉水中懸浮物，將其沉入水底并凈化處理。粗料隨后鋪于上層，既能進(jìn)一步抑制底泥污染物，又能快速并持久提升底層水體的ORP，凈化水質(zhì)，構(gòu)建良好的生態(tài)環(huán)境。

生物石主要作用如下。

（1）抑制和吸收硫化氫的產(chǎn)生。淤泥中最主要的污染成分是硫化氫，人造石有吸附硫化氫的能力。因?yàn)樘岣吡谁h(huán)境的pH，既改變了大量生成硫化氫的酸性環(huán)境，又抑制了硫化氫的產(chǎn)生，長(zhǎng)期而穩(wěn)定。

（2）抑制和吸收氨氮磷酸鹽等營(yíng)養(yǎng)鹽的溶出。生物人造石對(duì)磷和氨氮有長(zhǎng)期而有效的抑制和吸收功效。

（3）促進(jìn)硅藻類（水生植物）的生長(zhǎng)。此生物人造石中會(huì)慢慢溶出水草等硅藻類植物所需的硅酸，能夠促進(jìn)水底水草等的生長(zhǎng)，恢復(fù)水底的生態(tài)環(huán)境。

（4）形成良好的生物膜。因生物人造石體本身含有高效微生物菌群，能夠促進(jìn)微生物生存繁殖及水生植物生長(zhǎng)，同時(shí)粒間的空隙多而大，結(jié)合曝氣措施，能夠讓內(nèi)部保持一個(gè)良好的好氧環(huán)境，從而生物人造石能進(jìn)一步促使原生生物類、原生動(dòng)物類等生物鏈的形成。本項(xiàng)目在底泥徹底清理后，鋪設(shè)生物石原位穩(wěn)定消解措施面積15350m2，生物石體積約2302m3。

3.3 曝氣增氧

河涌水體中的溶解氧對(duì)水質(zhì)及其變化起著決定性作用，通過分析計(jì)算，水體中的溶解氧平衡是反映有機(jī)污染的重要指標(biāo)。當(dāng)大量有機(jī)物排入河流，由于有機(jī)物被好氧微生物氧化分解，水體中的溶解氧將急速下降形成缺氧狀態(tài)，當(dāng)水中的溶解氧耗盡，有機(jī)物又被厭氧微生物分解，發(fā)生腐敗現(xiàn)象，產(chǎn)生甲烷、硫化氫、氨等氣體，使得水體黑臭。由此可見，一定濃度的溶解氧是天然水體自我凈化并維持生態(tài)平衡的基礎(chǔ)。

目前，四大賽區(qū)內(nèi)河段溶解氧整體偏低，低于Ⅴ類水標(biāo)準(zhǔn)2mg/L，水體溶解氧缺乏，水體長(zhǎng)期處于兼氧及厭氧狀態(tài)，水生生物受到影響。對(duì)于該現(xiàn)狀，需采取曝氣增氧措施。

結(jié)合本項(xiàng)目中龍船賽區(qū)河道窄小、水深較淺、兩岸居民密度高距離近的現(xiàn)狀，排除需要在水體表面設(shè)置且曝氣效率較低的涌浪和噴泉曝氣方式，排除占地相對(duì)更高、外觀相對(duì)突兀的鼓風(fēng)曝氣方式；擬采用微納米曝氣作為曝氣增氧設(shè)備。微納米氣泡發(fā)生器因充氧效率高，氣泡在水體中滯留時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)污水處理效果好，且其中的推流式微納米氣泡發(fā)生器設(shè)備可在河道內(nèi)貼岸設(shè)置，占用河道空間最小等特點(diǎn)是最符合本項(xiàng)目現(xiàn)狀的曝氣方式。該設(shè)備對(duì)河道上進(jìn)行充氧曝氣后，微納米氣泡不會(huì)增大，基本不上浮。存活時(shí)間長(zhǎng)，具有表面積大，高界面活性、帶能帶電等特殊的理化特性，與水的接觸面積極大，溶氧率極高。在設(shè)定的水位釋放大量微納氣泡散布到水中每一角落，氧利用可達(dá)50%以上。本類型設(shè)備應(yīng)用純物理方法產(chǎn)生氣泡水，不添加任何化學(xué)物質(zhì)，耗電量與普通曝氣裝置電耗比可以降到1/5，節(jié)能效果明顯。

本項(xiàng)目在各個(gè)河涌節(jié)點(diǎn)位置設(shè)置19 套微納米曝氣機(jī)，并安裝自動(dòng)啟停裝置，每天定時(shí)曝氣，增加水體溶解氧，改善水質(zhì)。

3.4 生態(tài)護(hù)岸改造

通過對(duì)工藝對(duì)比結(jié)果及其現(xiàn)狀條件考慮，本次項(xiàng)目中賽區(qū)河道窄且直立硬質(zhì)河岸，年代久遠(yuǎn)、部分岸段穩(wěn)定性存疑，周邊岸帶缺少擴(kuò)展空間，不適應(yīng)進(jìn)行大規(guī)模顛覆性的護(hù)岸結(jié)構(gòu)改造，而壘土生態(tài)護(hù)岸不需要對(duì)護(hù)岸的基本形態(tài)進(jìn)行改造且改造后生態(tài)、景觀性提升效果明顯，所以本次選取新型壘土護(hù)岸技術(shù)對(duì)部分具備條件的岸段嘗試進(jìn)行護(hù)岸生態(tài)修復(fù)，面積約400m2。

生態(tài)型壘土護(hù)岸，壘土模塊在不影響河道駁岸結(jié)構(gòu)安全情況下配合壘土工藝構(gòu)件，可實(shí)現(xiàn)裝配式立體或坡度種植植物，壘土具有很強(qiáng)的吸附功能，能夠有效吸附水中的N、P、K 以及重金屬等有害物質(zhì)，可在美觀河道兩岸景觀同時(shí)，又能真正意義上恢復(fù)河道駁岸自然生態(tài)。

4 運(yùn)行維護(hù)及水質(zhì)應(yīng)急處理

通過本項(xiàng)目的綜合治理，消除疊滘龍船賽區(qū)水體淤泥堵塞、黑臭現(xiàn)象，改善現(xiàn)有河道生態(tài)脆弱現(xiàn)狀，建設(shè)生態(tài)河道，初步形成新的河道水生態(tài)系統(tǒng)，河道水質(zhì)提升，河道自凈能力大幅提高。但由于疊滘河涌水環(huán)境污染特殊性，需要持續(xù)對(duì)不斷進(jìn)入河道的污染物進(jìn)行治理，削減入河污染物，提升水質(zhì)。因此，本著從根本上改善疊滘河涌水環(huán)境目的，需要對(duì)疊滘賽區(qū)河涌水環(huán)境進(jìn)行持續(xù)有效的水環(huán)境維護(hù)。

運(yùn)行維護(hù)內(nèi)容主要包括巡查打撈水面垃圾，壘土護(hù)岸植物定期維護(hù)，曝氣設(shè)備巡查維護(hù)，重大活動(dòng)創(chuàng)建和檢查期間水質(zhì)應(yīng)急處理。

雨季汛期時(shí)往往會(huì)有大量污染物排入河涌，待水位恢復(fù)正常后，增加曝氣時(shí)間，并投放水質(zhì)凈化劑，主要成分為天然沸石、高嶺石、膨潤(rùn)土粉末，應(yīng)急治理時(shí)，加水，用汽油泵均勻噴灑到水面，可在2h 內(nèi)完成應(yīng)急治理，水色恢復(fù)正常。

5 治理成效

以下是完工養(yǎng)護(hù)一年后，東勝涌的水質(zhì)與治理前的對(duì)比，如表1 所示。

表1 東勝涌水質(zhì)對(duì)照

6 結(jié)語

黑臭水體治理是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需根據(jù)項(xiàng)目所處位置、水源情況等綜合因素，系統(tǒng)分析污染成因，制定針對(duì)性方案[5]。本項(xiàng)目施工完成后，養(yǎng)護(hù)期為3 年，在此期間，多次抽查水質(zhì)，全部指標(biāo)均優(yōu)于Ⅴ類水標(biāo)準(zhǔn)。由此可知，本項(xiàng)目采取的以生物石為核心的綜合治理措施對(duì)黑臭水體的修復(fù)有顯著效果，值得推行。