滇池流域典型河道原位生態(tài)礫石層凈化效果研究

段怡君，楊逢樂，張春敏，葉金利，張 濤，陳 晨，王舒婷，王 統(tǒng)，周 曼

（1.云南省環(huán)境科學(xué)研究院，云南 昆明650000；2.云南省重金屬污染控制工程技術(shù)研究中心，云南 昆明650000）

1 工程概況

新運(yùn)糧河主干渠西北沙河及7條支流溝渠總長度17.542km，全線為明河。在研究區(qū)域內(nèi)設(shè)置5個水質(zhì)監(jiān)測斷面。一號采樣點(diǎn)設(shè)置在大普吉路與昆沙公路交叉口；二號采樣點(diǎn)設(shè)置在距采樣斷面A西南方約420.28m處的上下游跌水之間的平臺處；三號采樣點(diǎn)設(shè)置在距采樣斷面B西南方約291.83m處的上下游跌水之間的平臺處；四號采樣點(diǎn)設(shè)置在距采樣斷面C西南方約418.69m處的黑林鋪鎮(zhèn)上沙河村村尾跌水平臺處；五號采樣點(diǎn)設(shè)置在二號公路與十七號公路交叉處、距采樣斷面D約342.66m的下沙河村村口的跌水平臺。

新運(yùn)糧河西北沙河A段兩岸河幫內(nèi)側(cè)建設(shè)生態(tài)河道主要采用四段階梯式礫石護(hù)岸系統(tǒng)，整個系統(tǒng)采用混凝土構(gòu)建河幫與河底結(jié)構(gòu)，由5～10cm的公分石填充搭建四段階梯，用防銹包膜鐵絲防護(hù)網(wǎng)固定礫石床。河道底部未填充石礫，河水在旱季時基本沒有流速，即使是雨季也流速緩慢，流水烏黑渾濁，河道已堆積淤泥與河沙，隱約可見混凝土河底，水面漂浮污物，河道中心自然生長雜草，如圖1。

新運(yùn)糧河西北沙河B、C、D、E段兩岸河幫內(nèi)側(cè)建設(shè)生態(tài)河道主要采用斜披式護(hù)岸手法，其特點(diǎn)是將種植方法簡單粗放，以緩坡為主的土框架種植槽護(hù)岸種植方式及斜披式淺層生態(tài)礫石床護(hù)岸手法有效結(jié)合，如圖2。其中在護(hù)坡的上下坎間的上端1/3處用混凝土澆筑成網(wǎng)格狀的護(hù)坡板，在板槽中填土、種植；在護(hù)坡的上下坎間的中下端2/3處于預(yù)制或現(xiàn)澆的混凝土護(hù)坡板中填充生態(tài)礫石（采用本土的較大粒徑的礫石填料填充），將防銹包膜鐵絲防護(hù)網(wǎng)固定礫石床，在河道底部鋪設(shè)生態(tài)礫石淺層，河水在床體的填料縫隙中流動或在床體表面流動，增加接觸面積及能量交換。針對城市河流流量小，如果采樣機(jī)械表面曝氣復(fù)氧運(yùn)行維護(hù)難，造價高的特點(diǎn)，在西北沙河道中設(shè)置分段式跌水，如圖2所示。

2 水質(zhì)監(jiān)測

2.2 采樣點(diǎn)位布設(shè)與頻率

在課題研究區(qū)域內(nèi)設(shè)置5個水質(zhì)監(jiān)測斷面。一號采樣點(diǎn)設(shè)置在大普吉路與昆沙公路交叉口；二號采樣點(diǎn)設(shè)置在距采樣斷面A西南方約420.28m處的上下游跌水之間的平臺處；三號采樣點(diǎn)設(shè)置在距采樣斷面B西南方約291.83m處的上下游跌水之間的平臺處；四號采樣點(diǎn)設(shè)置在距采樣斷面C西南方約418.69m的跌水平臺處；五號采樣點(diǎn)設(shè)置在距采樣斷面D約342.66m的跌水平臺。

3 水質(zhì)分析結(jié)果與討論

水質(zhì)監(jiān)測期間，2010年8月至9月昆明雨水極少，屬于旱季水質(zhì)情況。2010年10月后降雨量有所增加，但全年降雨量都少于預(yù)期，研究區(qū)域內(nèi)5個位點(diǎn)的水體溶解氧量，都介于1～12mg/L之間，通常都介于4～8 mg/L之間，基本呈充氧狀態(tài)，平均情況優(yōu)于《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中DO濃度；pH值在7.26～7.36范圍內(nèi)，水體基本處于中性狀態(tài)。

3.1 生態(tài)礫石床對SS、COD及BOD5的去除效果分析

5個位點(diǎn)中SS、BOD5和CODcr的濃度變化趨勢基本一致，可見其中懸浮物主要是由水體中的不可溶性有機(jī)物構(gòu)成；其穩(wěn)定性、SS、BOD5和CODcr的濃度從高到低的順序依次是：位點(diǎn)E＞位點(diǎn)D＞位點(diǎn)C＞位點(diǎn)B＞位點(diǎn)A。研究區(qū)域內(nèi)主要受農(nóng)村生活污水，農(nóng)業(yè)面源污染的影響，水體的可生化性良好。于采樣點(diǎn)E所測得CODcr平均濃度基本優(yōu)于地表水IV類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，且優(yōu)于其他采樣點(diǎn)A、B、C、D的CODcr平均濃度。由于降雨量少，水流較緩，生態(tài)礫石層對SS的去除沉淀效果明顯。

3.2 生態(tài)礫石床對總氮、氨氮的去除效果分析

由圖3氨氮的變化趨勢在A、B、C、D、E五個采樣點(diǎn)中并未在生態(tài)礫石床的作用下依次消減，甚至水體中氨氮的濃度依次變大。其中，生態(tài)礫石床對TN的去除效果不佳，但在監(jiān)測后期TN濃度趨于穩(wěn)定（圖4），且平均濃度變化是：位點(diǎn)E＞位點(diǎn)B≈位點(diǎn)C≈位點(diǎn)D＞位點(diǎn)A。這是由于采樣斷面C：流經(jīng)農(nóng)田耕種區(qū)，監(jiān)測期間沿河北岸有少部分農(nóng)作物耕種，農(nóng)田施肥。采樣斷面D：監(jiān)測期間正在施工修建武昆高速公路。河道緊接壤農(nóng)田帶，均有農(nóng)作物栽種。采樣斷面E：河道南端村落依河而建，河道北端緊接農(nóng)田區(qū)，均有農(nóng)作物栽種。經(jīng)實地走訪，該村的生活污水通過自家管道匯集溝渠直接排入白沙河，故該段河流主要污染源為生活污水及農(nóng)田灌溉。由于自第一次采樣（8月16日）后，昆明一直沒有大范圍降雨，近一個月的干旱導(dǎo)致河道周圍農(nóng)田無農(nóng)溉用水，村落無生活污水溢流到西北沙河中，使氨氮、硝態(tài)氮（圖5、圖6）和總氮的變化趨勢自8月16日后降至最低，直至9月26日前后的雨水沖刷使農(nóng)田和道路路面的可溶性污染物溢流進(jìn)入西北沙河導(dǎo)致河水中氮的濃度回升。

3.3 生態(tài)礫石床對總磷的去除效果分析

如圖7所示PO3-4的濃度隨時間的推移隨有波動，但逐漸趨于平穩(wěn)，A、B、C、D、E五個采樣點(diǎn)的平均濃度也隨時間有所下降；如圖8所示，A、B、C、D、E五個采樣點(diǎn)總磷平均值的變化曲線從高到底的順序是：位點(diǎn)A＞位點(diǎn)C＞位點(diǎn)D＞位點(diǎn)B＞位點(diǎn)E，說明生態(tài)礫石淺層能有效去除水體中的磷。其中，濃度的波動是由于降雨條件影響使農(nóng)田的地表和地下徑流中的磷元素沖刷溢流進(jìn)入河水造成得響應(yīng)關(guān)系。而B點(diǎn)底濃度的穩(wěn)定是由于采樣斷面B位于西白沙河穿過云冶專用鐵路南側(cè)，緊靠西山云興倉儲有限公司及云南云冶鋅業(yè)股份有限公司冶煉廠。經(jīng)過實地走訪，云南云冶鋅業(yè)股份有限公司項目的廢水主要是在凈化過程中產(chǎn)生的廢水，產(chǎn)生的廢水經(jīng)過廢水處理站采用石灰石中和，石灰-鐵鹽法進(jìn)行兩次處理后，可完全達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996），然后通過外排水截流泵站排到螳螂川。生產(chǎn)中產(chǎn)生的潔凈生產(chǎn)廢水送到鋅冶煉沖渣系統(tǒng)中循環(huán)使用，徹底截污，對西白沙未造成污染。

4 結(jié)語

目前國內(nèi)外對運(yùn)用各種生態(tài)工程技術(shù)治理污染水體的研究較多，并且取得了較好的效果。但在新運(yùn)糧河上游西北沙河河道的實際水治理工作中采用的淺層礫石床生態(tài)技術(shù)手段比較單一，因此，開發(fā)多維的生態(tài)技術(shù)，積極導(dǎo)入并合理構(gòu)筑生態(tài)系統(tǒng)，使各種技術(shù)相輔相成，相得益彰，同時克服各種單項技術(shù)的弊端，充分體現(xiàn)多種生態(tài)工程技術(shù)結(jié)合所帶來的強(qiáng)大生態(tài)功能，更有利于凈化污染水體，更好發(fā)揮生態(tài)凈化功能，更有利于去除富營養(yǎng)化水域中的氮、磷元素，保證水質(zhì)改善效果。

［1］林 武，陳 敏，羅建中，等 .生態(tài)工程技術(shù)治理污染水體的研究進(jìn)展［J］.廣東化工，2008，35（180）：42～46.

［2］五華區(qū)入湖河道綜合整治指揮部辦公室 .五華區(qū)新運(yùn)糧河及支流溝渠綜合整治情況通報［R］.昆明：五華區(qū)入湖河道綜合整治指揮部辦公室，2010.

［3］羅英明 .河道人工建筑物對復(fù)氧及溶解氧擴(kuò)散影響的研究［D］.成都：四川大學(xué)碩士學(xué)位論文，2003.

［4］李偉華，袁 仲，張慎舉 .農(nóng)業(yè)面源污染現(xiàn)狀與控制措施［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2007，35（33）：10784～10786.

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