北京轉河水質改善工程效果分析

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，大量的營養鹽等有機污染物排入河道。伴隨著氣溫的升高、光照增強，光合作用增強，水體中的藻類繁衍速度明顯加快，造成單一藻體的過度繁殖，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較多。

轉河，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，東到新街口北護城河，為內城河湖的上游河段，通過鐵靈閘向內城供水。因此轉河水質直接影響內城水質。轉河全長3.7km，水體12.30萬m3，底部為水泥及部分沙石，呈硬質底泥。受水資源短缺影響，流速很小，基本不穿流，水體基本不流動。

轉河段水源除上游來水外，還有少量雨水。該水域污染源包括雨污合流排放帶入的氮、磷等營養鹽；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雜物、河道底泥釋放有機污染物等。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，其他指標相對較低，屬于Ⅳ類水；東小村至鐵靈閘水質較差，屬于Ⅴ類和劣Ⅴ類水，隨著氣溫的升高隨時都有可能發生大面積水華。

2 工程實施方案

據轉河現場情況，污染源勘查和治理要求，利用控藻技術(GCP)—生物調衡(BE)—生物多樣性(投加微生物制劑)的生物處理措施，對此河道進行治理。首先采取了抑藻措施，有效控制藻類的生長和繁衍；之后對水體進行干預，逐步使水體恢復自身生態多樣化特征，建立生態平衡。治理河段治理技術如圖1所示。

圖1 治理河段治理過程及技術示意圖

圖2 治理初期與后期的藻種對比圖

為有效控制藻類的生長和繁衍，降低水體葉綠素含量，按照水量和水質指標計算藥量，使用控藻劑GCP進行抑藻，以一周為一個治理周期：6月2日—6月4日連續3天，對整個水域投放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量見表1。

表1 一周投灑生物制劑量統計表

3 工程實施過程的跟蹤監測方案

于2013年5—10月期間，對轉河水質進行實時監測。由于6月為工程實施階段，可認為5月的監測數據反應工程實施前的水質狀況，6—10月所獲取的數據可反映轉河水質修復變化過程。取東小村橋和鐵靈閘兩個監測點。由于北展后湖至東小村橋為轉河上游，水質除總氮較高外，其他指標相對較低，水質相對較好，因此取東小村橋上游為監測點，監測北展后湖至東小村橋水質狀況，每月一次；東小村至鐵靈閘為轉河下游，水質較差，因此選取鐵靈閘上游為第二個監測點，監測東小村橋至鐵靈閘水質狀況，每月兩次。

生物抑藻技術主要是有效控制藻類的生長和繁衍，激發水體中的有機物被好氧有益菌分解，提高微生物對污染物的氧化分解能力，從而使生態平衡。因此，對水體中化學需氧量(CODcr)、透明度(SD)及藻類有明顯影響。同時，總磷(TP)、總氮(TN)等化學性指標是反映水體富營養化的主要因素[4]，因此選取化學需氧量(CODcr)、透明度(SD)、總磷(TP)、總氮(TN)等水質指標進行監測，并進行藻種分析。對測定水質指標按我國GB 3838—2002《地表水環境質量標準》，采取單因子評價方法，對水質類別進行分析。測定項目和測定方法見表2。

表2 測定項目和測定方法

4 生物抑藻技術對內城河湖水質的改善

為改善轉河水質，實施轉河水質改善工程，核心技術為生物抑藻技術，對該技術進行應用效果評估和適用性分析。

取東小村橋和鐵靈閘兩個監測點，于2013年5月進行實時監測，可認為反映治理前的水質狀況。水質監測數據及評價結果見表3。

表3 2013年5月東小村橋及松林閘水質監測數據

4.1 水質改善的評價

透明度顯著提高。通過電子生物顯微鏡觀察，治理初期與后期的藻種對比圖如2所示，在治理前治理河段發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變，藻種以螺旋藻、顫藻為主，達到了調控藻相及生物相的目的，使生物相多樣化，建立一個良好水體生態循環系統。

4.1.1監測點東小村橋

由CODcr監測數值如圖3所示，水體中的CODcr呈下降趨勢，由未治理前的最高值38mg/L(Ⅳ類水質)下降至19mg/L(Ⅲ類水質)。監測數值如圖4—6所示，隨著治理工程的進展，TP的處理效果明顯，數值呈下降趨勢，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月有幾次強降雨，造成了雨污水匯入，從而致使水質指標有所反彈，但經過后期治理，水中營養物質得到了有明顯的降解和消除。由TN監測數值圖5可分析，TN數值呈直線下降趨勢，由治理前的最高值2.8mg/L(劣Ⅴ類水質)降到治理后的1.1mg/L(Ⅳ類水質)，在整個水體的維護治理中，TN治理效果最佳。由監測數值圖6可分析，隨著治理工程的進展，同時受溫度影響，SD提高明顯，由最初的100cm提高到140cm。

圖3 治理過程中CODcr變化圖

圖4 治理過程中TP變化圖

圖5 治理過程中TN變化圖

圖6 治理過程中SD變化圖

4.1.2監測點鐵靈閘

由監測數值圖7分析，CODcr由最高值的95mg/L降到最低值35mg/L，達到地表水Ⅳ類指標。由監測數值圖8分析，TP的處理效果明顯，從最高值的0.48mg/L(劣Ⅴ類水質)降至0.25mg/L(Ⅳ類水質)指標。由監測數值圖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，但是數值下降明顯。治理期間有反彈情況發生，分析是由于8月中旬有幾次強降雨所致，加大了水體中富營養含量。由監測數值圖10分析，隨著治理工程的進展，同時受溫度影響，SD提高明顯，由最初的70cm到中期的90cm再提高到后期140cm。

圖7 治理過程中CODcr變化圖

圖8 治理過程中TP變化圖

圖9 治理過程中TN變化圖

圖10 治理過程中SD變化圖

4.2 技術有效性分析

經過為期6個月的綜合治理，北展后湖至鐵靈閘整個水體的水質得到明顯改善，治理后水體的透明度大大提升，各項水質指標明顯較低，基本達到治理目的。因此根據具體情況，生物措施中采取適合的生物治理技術，選擇性價比高、環境影響小、可操作性強的生物制劑是切實可行的方法。

通過在城市河湖的多年實踐，利用控藻技術(GCP)—生物調衡(BE)—生物多樣性(投加微生物制劑)的綜合生物處理技術對水體進行常規治理具有推廣和示范意義，該技術適用于城市河湖富營養化程度相對較高的水體，治理效果快速明顯，可用于應急治理。該技術具有整治費用少、原生態環境影響小，增強水體景觀等特點。具體有以下優勢：

(1)以生態方法進行水體還原治理，不會對水體造成任何破壞、形成二次污染；

(2)污染物可在原地被降解，處理效果好；

(3)施工操作簡便，對周圍環境干擾少，低耗能；

(4)工程造價相對較低，運行成本低廉。

5 結語

(1)生物抑藻技術對水體進行治理，各項水質指標明顯較低，水質明顯改善。選擇性價比高、環境影響小、可操作性強的生物制劑是切實可行的方法。

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

(3)要從根本上改善水環境，需要多種措施并舉，建立完善、健康的水生態系統，進一步探索和完善適合城市河湖的綜合技術措施，實現水環境的生態和可持續。