福州大學至誠學院水體綜合治理項目方案設計研究

溫 和

（北方工程設計研究院有限公司，福建 福州 350000）

1 項目概況及項目區水環境現狀

1.1 項目概況

項目位于福建省福州市福州大學至誠學院，坐落于風景秀麗的閩江之畔。福州市水網密布，至誠學院作為福州市重要內河支流，由于近年來福州內河整治，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致水體嚴重富營養化，出現了嚴重水華現象，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院內河河道水質黑臭問題，恢復河流水體正常功能，強化保護和修復水系的生態功能，構建綠色安全的生態水系，還推進實現人水和諧，實現河流更清，城市更美，提升人居環境品質和城市生態環境，促進經濟社會和諧發展。

1.2 項目區水環境現狀

1.2.1 駁岸及底泥現狀

至誠學院水體已經有非常完備的駁岸，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。

至誠學院水體是人工湖泊。湖底本屬于硬質湖底，但是經過十多年的沉積，湖底已經淤積了一些底泥。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，主要數據如表1所示。

表1 至誠學院水體底泥檢測表

1.2.2 水質現狀

2018年10月26日對至誠學院進行了現場勘察和水質，底泥取樣，并送福州大學治水新技術研發中心聯合實驗室對水質的主要指標進行了檢驗。結果如表2所示。

表2 至誠學院水體水質監測表

1.2.3 河道污染源分析

至誠學院水系污染源主要就是面源和內源性污染。

（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定，容易腐化而產生惡臭。經與學校咨詢了解到，至誠學院實行了雨污分流，污水均通過市政管網接入污水廠，雨水均通過雨水管道直接排入該水體中。經過實地考察，至誠學院運動場西側內湖旁邊有個公共廁所排水外，其余沒有除顯的排水口。

（2）內源污染

內源污染主要指進入水體中的營養物質通過各種物理、化學和生物作用，逐漸沉降至湖泊河流底質表層。積累在底泥表層的氮、磷營養物質，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及環境條件下，從底泥中釋放出來而重新進入水中，形成內污染負荷。

至誠學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。

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險，按規定采取安全處理處置方式。

至誠學院水系底泥污染嚴重，部分底泥發黑發臭，底泥中的污染物質釋放到上覆水體，會造成二次污染。結合水系的實際情況，對河湖采取環保疏浚清淤方式，通過底泥治理方案的論證環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 生態修復工程

至誠學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 沉水植物群落構建

沉水植物是水體生物多樣性賴以維持的基礎。沉水植物營造的生物環境可以有效增加空間生態位，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沉積物中補充不足的營養，在水生植物群落中占據營養競爭優勢。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，根據現場勘察結果，整個水體均有種植條件。

本方案依據至誠學院內湖水體面積，設計沉水植物種植的區域以及面積。沉水植物群落構建參考類似工程經驗，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

首先，為了保證水生植物群落能夠快速建立，應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。在水生植物群落恢復的同時，向水體中投放濾食性魚類和一些底棲動物，在提升水生態系統生物多樣性的同時，減小藻類繁殖對水質的影響。待水生植物群落構建完成之后，對形成的水生態系統進行調查評估，根據實際情況適量增投肉食性魚類對水生物群落進行調控。

本工程方案規劃在水體中魚類按400尾/畝密度放養，其中鰱魚、鳙魚以及其它濾食性魚類投放比例為6：3：1。設計向水體中投放的底棲動物主要為當地螺、蚌，按50 kg/畝密度放養。

3.3 微生物群落構建

微生物群落構建通過投放微生物菌種對水質進行水質調節。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，水體富營養化嚴重，影響內湖水體感官及水體生物光合作用，經過清淤、水生態建設以及人工增氧工程可基本消除水體富營養化問題。但是，為了使水體長期不滋生過多藻類，建議建設除藻設備。

建立最佳的藻類控制，LG聲波系統使用“綜合”超聲波頻率，由特定的傳導器在水中發射。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定可以直接作用于藻類細胞內部結構。水中的藻類數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，河流曝氣對水體復氧促進上下層水體的混合，使水體保持好氧狀態，以提高水中的溶解氧含量，加速水體復氧過程，防止水體黑臭現象的發生，恢復和增強水體中好氧微生物的活力，使水體中的污染物質得以凈化，從而改善河湖的水質。

4.1 曝氣設備

人工增氧一般用于水體流動緩慢、水質較差的河道。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、底泥修復和抑藻作用，是水體增氧的主要方法。河道生態治理常用曝氣增氧形式主要有射流式、造流式、葉輪式及轉刷式等。

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治理常用技術要點養護要求手冊》，如下：

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

4.3 工程設計

根據項目點實際情況，內湖泊內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而研制開發設計的增氧、造流、循環、凈化水質的高效節能的水處理設備。通過增氧、造流、循環、凈化水質，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酵產生的黑臭現象，極大地增加了湖泊的氣質和裝飾性。

運行方式：近期內，河道生態系統的恢復構建需要一定的時間，為確保河道水體水質，提高水體含氧量，需要進行曝氣復氧。遠期入河污染物負荷會減小，水質會改善，并且隨著河道生態系統的逐漸恢復完善，遠期根據水質情況可減少曝氣復氧量。在水質達標后，主要保障河道水體溶解氧或水質不因降雨或納污等原因惡化，其運行隨水質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院秋實路兩側湖泊連通、秋實路北側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。通過建設互通管加強水系生態補水保障。工程系至誠學院內部水系連通，以建設內湖互通管為依托，以滿足內湖生態需水量為前提，構建“互聯互通，互相調劑”的格局，同時結合水生態修復工程建設，保障生態環境。本工程主要為互通管道建設。經過計算，管道采用DN300，流速0.8 m/s，管材采用HDPE纏繞結構B型管。

6 水質檢測結果

由第三方水質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，共設置了8處監測點進行了持續檢測，整治后指標數據見表3。可以看出，水質指標均滿足不黑不臭要求，達到了《地表水環境質量標準》（GB3838—2002）Ⅴ類水標準，實現了工程目標。

表3 水質檢測指標

7 結論與建議

（1）本項目的實施，可帶動環境效益、社會經濟效益和生態效益全面協調可持續發展。在環境效益方面，經過河道生態修復工程，整個流域水環境質量得到明顯改善和提升。在社會經濟效益方面，本工程通過內源治理、水質凈化和生態修復等綜合工程，極大的改善區域面貌，提升了城市形象，增加城市發展的吸引力和號召力，為城市發展注入新活力。在生態效益方面，通過水質凈化、河道清淤等綜合整治措施，將大大改善河道的水生態狀況，促進水體的生態恢復，確保生態系統的平衡和穩定。

（2）詳細的場地基礎信息調查是其設計和建設成敗的一個關鍵因素。建議有關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查和分析，為下一步工程的開展奠定扎實的基礎。考慮到本工程的長久生態效益和巨大的社會效益，建議各有關部門能夠給予資金和政策上的支持，加強河道管理。