某河輕度黑臭河水生態修復研究

徐大川

(山東省水利工程局有限公司，山東 濟南 250013)

1 引言

城鎮生態環境建設已經越來越受到重視，水環境是城市環境治理的重要工作內容[1-2]。在城市的快速發展過程中，城市水環境受到了不同程度的污染，甚至一些城市河道已經發展成為黑臭水體，嚴重影響到當地的人居環境[3-4]。因此，有許多的城市采取了水環境治理、恢復工程措施，改善了當地的河道環境，取得了良好的經濟、社會、生態效益[5-6]。

2 工程概況

項目位于安徽省某市，治理河道河長1170 m，河道平均寬度20 m，其中最寬27 m，最窄13 m，河道水深2 m～3.5 m，常水位2 m～3.5 m，東市河的新坊橋至通關門這段河道河底淤泥最深達1.2 m，河水自西向東流向，周圍水體主河道有京杭大運河，支流有北市河、西市河。河道黑臭、水體環境遭到破壞，同時大量污染物附著沉淀至河床，河床底泥中污染物向上覆水體釋放，如此循環，水體污染加劇，所以恢復生物床自凈能力是目標。

3 黑臭河水生態修復

3.1 河道生態船和生態修復劑配套技術

3.1.1 技術簡介

生態修復船與生態修復劑完美配套實施生態治理修復的新技術進行泥水同步治理，對底泥(有機質黑臭淤泥)、水、修復劑三者實施充分攪拌，經過材料間凝聚、吸附、電化學、螯合固定和分離、沉淀等過程，再把含水率90%以上的有機質黑臭淤泥膠原狀大分子鏈進行破壁，即大分子分解為小分子，同步析出90%的水，通過生態修復劑一系列物化反應提高水體的活性因子，10%的有機質淤泥經過物化反應對其進行螯合、固化、沉淀、達到泥水分離，澄清水質。利用該技術，3個月內可以達到Ⅴ類水質，水質清澈透亮，能見度達到50 cm以上。

3.1.2 實施方案

1)污染水體的預處理。清理河床垃圾及水草清理、安裝生態修復沙濾裝置和生態攔截網,通過人工對河道的清理，以達到恢復河道表觀美化程度，同時去除垃圾及水草可能腐質對水體產生的影響。

2)水環境生態修復治理。通過配套專用設備投加生態修復劑，進行泥、水強制修復治理。生態修復劑用量需要根據河道不同段的水質現狀確定，根據相關工程經驗，按照230 g/m2劑量投加較為合理。操作人員將配置好的生態修復劑裝載至船上，通過投加系統將修復劑均勻噴灑至水體。

3)深度治理。通過配套專用設備投加生態修復劑同時產生超聲波物理反應起到曝氣增氧過程，進行泥、水深度治理。

4)營造生態鏈。選擇性種植水生植物、投放生物菌種，重建水體生態系統。本設計強調注重對原有自然河道、駁岸自然形態，運用沉水植物和挺水植物的搭配，凈化水質的同時有效提高東、南市河河道兩岸的生態景觀。

3.2 仿生修復

為了提升水體自凈能力，提高水體環境容量；輔助“仿生態系統”，彌補環境容量不足。仿生系統主要由以下裝置組成：(1)雙模智能生態凈水裝置；(2)高效精濾凈水裝置；(3)各種應用場景類型高效曝氣設備；(4)水生植物類生態系統。仿生修復總體方案見圖1、圖2。

圖1 河道生態船和生態修復劑配套技術實施方案

圖2 河湖治理方案

3.2.1 雙模智能生態凈水裝置

雙模智能生態凈水裝置，采用新型高效BAFF工藝包，以優化的高效曝氣生物濾池為核心，結合精密快濾技術，有針對性地凈化水質(特別是對氨氮的去除)和快速去除懸浮物；實現水質應急模式時，各處理單元同步并聯運行過濾模式，保證大處理量的出水和高效去除懸浮物，快速提高水體透明度；水質提升模式時，各處理單元串聯運行，高效去除氨氮與有機物。

3.2.2 高效精濾凈水裝置

高效精濾凈水裝置不同于傳統的過濾，以微混凝+接觸過濾工藝技術為核心，過濾單元采用多層復合精細濾料技術，以多種自然礦物質作為濾料，并按比重大小、粗細程度由上至下分層排列組成的復合濾層，過濾精度極高?？梢匀コ廴舅w中的顆粒狀、膠質狀有機物和無機顆粒，處理后水質較好，出水濁度最好可以達到1NTU，水處理過程對水體無二次污染，不會對周圍環境造成影響?；驹硪妶D3。

圖3 高效精濾凈水裝置原理

3.2.3 各種應用場景類型高效曝氣設備

(1)固定式高效微氣泡曝氣裝置

該裝置的主要原理是文丘里管射流曝氣原理。通過裝置內的潛水泵射流，形成真空吸力，從而將空氣中的氧氣充分溶解在水中，從而達到河道充氧、增強河道水動力的作用。為了提高增氧和凈水功能，裝置內設置流線型噴口吸氣部件、獨特氣水旋流溶入腔室部件、氣水切割裝置等。見圖4(a)。

(2)漂浮式高效微氣泡曝氣裝置

漂浮式高效微氣泡曝氣裝置工作原理及特點與固定式高效微氣泡曝氣裝置相類似，僅安裝方式不同，使用條件不一樣。見圖4(b)。

(3)微孔曝氣裝置

微孔曝氣裝置是一種鼓風曝氣。其主要原理是利用空壓機或者鼓風機產生的壓縮空氣，通過輸氣管道輸送至水體中的擴散裝置內，從而將空氣以微氣泡的形式擴散在河水中，利用微氣泡增加河道的含氧量，同時曝氣氣泡也可使得河道上、下層水體的循環加強；另一方面，氣泡破裂后的造波作用，也有助于提高河道水體的溶解氧。見圖4(c)。

(4)噴泉式生物曝氣裝置

采用噴泉+生物降解的組合結構，合理利用噴泉的“呼吸”以及水動力和生物凈化的作用，對局部水域進行凈化，而且在河道上造就人工噴泉水景，使水體增加動感和靈性。見圖4(d)。

(5)潛水式生態曝氣裝置

該裝置可充分利用微生物的捕捉作用，可提高氧的利用率，同時，該裝置可作為微生物的培養基地?？刹粩嘞颉胺律毙迯吞峁┪⑸?，從而，實現“仿生態”系統長效發揮作用。在潛水式生態曝氣裝置基礎上增加一套氣液混合推流裝置，使曝氣裝置產生的微氣泡充分與水相溶，快速提高水體中溶解氧濃度。見圖4(e)。

(a)固定式高效微氣泡曝氣裝置

3.2.4 水生植物類生態系統

(1)生態浮島

生態浮島是浮島與微生物處理裝置有機結合的產物。生態浮島可依據河道情況、景觀方案組合成不同的形狀，通過種植具有凈水功能的植物，合理打造河道景觀效果。微生物處理裝置一般懸掛于浮島的下部，通過懸掛多孔隙的材料，為微生物生長、繁殖提供了良好的環境。生態浮島充分利用了微生物降解河道中的有機物，從而凈化河水，改善河道水質。在生態浮島中添加升降機，可保證浮島適應河道水位的變化，同時也可保持優美的外觀。見圖5(a)。

(2)水下森林

水下森林主要選取沉水植物。這類型植物的全部(或者大部分)植株沉于水下，可為水生生物多樣性提供大量的能量，恢復河道沉水植物是河道生態系統恢復的重要工作內容，沉水植物的生態環境效益是十分巨大的。水下森林恢復，不但可以營造河道良好的水下景觀，同時也為實現河道從濁水到清水轉變奠定了重要的基礎。沉水植物對富營養化水體的凈化效果最好，優于浮葉、漂浮、挺水植物。見圖5(b)。

(a)生態浮島

4 結論

為了改善某河水生態環境，首先采用生態船和生態修復劑對河道淤泥、水華等污染物進行處理，初步恢復河道水質，同時結合仿生系統對東市河生生態功能進行恢復，營造河道景觀效果，達到長效治理效果，可為城鎮河道生態恢復提供參考。