城市内河生态修复的技术对策及实证

俞 晓

（宁波甬绿环境保护技术工程有限公司，宁波 315041)

城市内河是城市的血脉，是城市的一道风景线，她的健康和美丽关系着一个城市的形象和容貌，也是生态环境的重要内容。城市内河生态治理是衡量一个地区综合实力的重要指标，决定着一个地区的经济发展后劲和发展活力。

近年来，我国的城市内河生态治理工作受到了各级人民政府的普遍重视，取得了显著成绩，城市内河生态治理水平有了很大提高。从新世纪开始，我国将进入全面建设小康社会，加快推进社会主义现代化建设的新的发展阶段，随着我国城镇化水平的不断提高，越来越多的人口将转向城镇生活和工作，对城市生态环境的压力也将越来越大，这就对城市内河生态治理提出了更高和更加迫切的要求。

本文初步探讨了城市内河生态修复技术的目标、技术及论证，并以2012年度慈溪市城区河道生态修复工程为实例，进行城市内河生态修复技术的实证，以期对同类项目有所借鉴。

1 城市内河生态修复目标

1.1 总体目标

在保证水利要求的基础上，通过一系列现代环保工程技术、生物工程技术、物理工程技术的综合应用，控制治理段的水质稳定，持续改善水质，进行水环境生态式综合整治。通过水生动、植物定向培养、建立起稳定的人工生态体系，实现人工生态体系向自然生态体系的演替，恢复水体生物多样性，并充分利用自然系统的循环再生、自我修复等特点，实现水生态系统的良性循环。

同时，恢复引进水生观赏植物、水培花卉、陆生花卉结合周边环境造景。强调"绿化"与环境的协调性、景观的功能实用性和景观自身的可观赏性。水体景观设计目标：以"人文、人性、自然和生态"为原则，以江南水乡格调为特色，水生植物为主，盆花植物为辅，力图创造一个自然的、生态的、和谐的独具水乡风格的人性化的生态景观。

1.2 内河水质目标

水质感观目标：水体无黑臭、无异味，水面洁净，无藻类等漂浮物聚集，水体颜色正常。

治理段水生态系统食物链中的生产者具有多样性种群，暖季、寒季植物能自然更替，建立以水生维管束植物为优势种群的稳定的植物群落。

建立底栖动物种群，以消耗浮游生物（特别是浮游植物）、有机碎屑、腐碎、巨大的微生物生物量，建立起较为复杂的水生生物食物链，增强生态系统的抗冲击能力，维持生态系统的动态平衡。

在保证水体环境自然性的基础上，进行水面"景观绿化"。强调"绿化"与环境的协调性、景观的功能实用性和景观自身的可观赏性。

2 城市内河生态修复专项技术

2.1 生物膜技术

采用生物栅、人工水草、漂浮湿地浮体等高比表面积材料，使有水质净化作用工程菌、原生动物、后生动物等附着在材料表面上并生长繁育，形成膜状微生物层。受污染水体与生物栅、人工水草、漂浮型人工湿地浮体接触时，水体中的有机污染物、氮、磷等营养物首先被其上的微生物大量分解、转化成CO2、N2等无气味气体释放出水体（异化作用）和少量吸收成为自身的组成部分并繁殖（同化作用），之后通过水体中食物链使同化作用部分的元素不断地从水体中去除，使水体得到净化，同时也为水体生态系统构建提供了大量初级的生产者。这种处理方法能够有效的去除污水中污染物，使水体得到净化。生物栅、人工水草、漂浮型人工湿地载体还为水生动物提供良好的栖息环境和隐蔽场所，有益于水体生态系统的构建。

2.2 水生植物净化技术

水生植物净化技术主要是指利用在水体中种植水生植物，通过水生植物的生长吸收、水生植物与水接触面的生物膜形成和其他物理、化学作用达到净化水体作用的技术，与水生植物种植相关的水生植物培育技术也是该技术组成部分。

本设计中采用了吸污耐污能力较强的水生植物品种，同时兼顾水体水面景观要求，其中：挺水植物采用漂浮湿地、浅难湿地种植，浮水植物采用净化浮岛种植，沉水植物种植于水面较浅、阳光充足的水域。

2.3 微生物循环驯化技术

微生物循环驯化技术是利用污染水体中的营养盐作为培养基，通过特殊技术工艺，将高效微生物菌种进行原位不间断培养，通过驯化、增氧、生化、循环等过程，在短时间内降解水体中的污染物，并持续维持水质治理效果。

如工艺流程如图1所示，该技术包括在河岸设置生物培养罐，用于高效微生物培养、驯化、繁殖；高效微生物在生物培养罐培养成熟后，定期投加到设置于河道水体中的水下生物培养器，高效微生物在水下生物培养器的环境中进一步繁殖，并不断地将高效微生物释放到河道水体中；进入河道水体的高效微生物通过生物同化、异化作用不断消耗河道水体中的有机物、氨氮以及其他营养物质，从而达到增加水体自净功能、改善水体水质的目的。在此过程中，还必需设置鼓风机、推流曝气机、搅拌机、人工水草等设备，其中鼓风机的作用是为生物培养罐和水下生物培养器提供充足的溶解氧，推流曝气机的作用是水体造流以及增加水体溶解氧，搅拌机的作用是水体造流以及底泥分解减量，人工水草的作用是增加水体中高效微生物栖息场所以及在水质改善之后为水中高等水生生物提供栖息场所。

2.4 河道造流曝气技术

河道造流曝气技术是一种适应于河道特点的专用增氧技术。与一般增氧技术不同，本设计所选用河道造曝气技术是采用水下推流吸入式曝气装置，在获得高效率增氧效果的同时不占地、噪声低、装拆方便、水体流动性好。

河道造流曝气技术作为一种投资少、见效快的河流污染治理技术，在很多工程被优先采用。在河道中进行充氧不但能改善水体黑臭状况，而且能使上层底泥中还原性物质得到氧化或降解。曝气在河底沉积物表层形成了一个以兼性菌为主的环境，并使沉积物表层具备了好氧菌群生长刺激的潜能，从而能够在较短的时间内降低水体中有机污染物，提高水体溶解氧的浓度，增强水体的自净作用，改善水环境。该技术与生物膜技术相结合，生物膜提供充足的水质净化微生物、河道造流曝气提供充足的水质净化微生物所需氧，从而有助于水体自净能力的提高。

3 专项技术可行性论证实证研究--以2012年度慈溪市城区河道生态修复工程为例

3.1 慈溪市城区河网情况

慈溪市30 km2中心城区范围内有主要河道共计92条，总长度约为109 km2。除此之外，另有一些无名支流及断头槽，平均河宽5 m。近年来由于慈溪市城市发展迅速，各类污染排放量也相应增加，其中大量污水排入城区内河，造成其生态环境不同程度恶化。

3.2 慈溪市城区内河治理现状

1997年慈溪市开始实施城区内河治理，到2005年底，以一横一纵的大塘江、浒山江为骨干，以中心旧城区为重点完成了一次综合性治理，共治理城区内河17条（段）计18 km，建成截污管、渠29 km，拆迁房屋4万m2，新建大小节制闸8座、橡胶坝2座，设置排涝和污水提升泵站4座，新增绿化面积2万m2，累计投入资金2.2亿元。其中截污包括污水排放点源治理、污水收集系统建设和城市污水处理厂建设这三个过程。

从2006年～2007年，慈溪市对大塘江、浒山江、邵家路江、城东新村横河、东城河等河段进行了生态治理。

根据2009年8月12日水质监测数据，未进行水生态修复河道断面各类污染物浓度与进行水生态修复河道断面各类污染物浓度相比，进行过生态修复的断面各项污染物浓度明显低，其中平均 CODcr降低了 19.70mg/L、BOD5降低了 4.08 mg/L、NH3-N降低了8.01mg/L、TP降低了0.44mg/L，由此可知，水生态修复能很大程度的提升水体自净能力，降低水中污染物浓度，见表1、表2。

表1 未进行水生态修复河道断面各类污染物浓度 单位：mg/L

表2 进行水生态修复河道断面各类污染物浓度 单位：mg/L

2011年慈溪市城市内河生态治理工程主要以中心城区内的五灶江、六灶江（虞波江）为治理河道，实施生态治理措施包括人工湿地、生态浮岛、荷花、睡莲、人工水草、沉水植物鱼类、底栖动物等。同时还实施了慈溪市第一条以水质养护模式建设的城市内河--东城河水质养护工程；该河道实施措施主要为造流曝气机、人工水草，工程实施以来，东城河基本无黑臭现象发生。

3.3 实例项目概况

2012年度慈溪市城区内河生态修复工程治理方案如表3：

表3 2012年度慈溪市城区河道生态修复工程治理方案一览表

3.4 治理效果

水体中的污染主要由初期雨水、排放或溢流污水、底泥释放形式进入。水体的水质生物自净能力主要以各功能植物、人工水草、造流曝气、微生物循环驯化及水体其他的功能微生物来实现。

(1)单纯设置人工水草对水体净化:单纯设置人工水草可对河道水体中COD降解，可去除大量氮素。不结合造流曝气人工水草1950 m2，CODcr、TN 去除能力分别为 6474 g/a.m2、324 g/a.m2，年CODcr、TN 去除量 12624 kg、632 kg。

(2)人工水草结合造流曝气时对水体净化:结合造流曝气时，人工水草对河道水体中COD降解能力有较大增强，同时可去除大量氮素。结合造流曝气的人工水草900 m2，CODcr、TN去除能力分别为 57.6 kg/a.m2、2.56 kg/a.m2， 年 CODcr、TN 去除量 51.84 t、2.3 t。

(3)人工水草结合微生物循环驯化技术时对水体净化:结合微生物循环驯化技术时，人工水草对河道水体中COD降解能力有也较大增强，同时可去除大量氮素。结合微生物循环驯化技术的人工水草150m2，CODcr、TN去除能力分别为 126.3 kg/a.m2、56.8 kg/a.m2，年 CODcr、TN 去除量 18.95t、0.9t。

(4)功能植物对水体净化:本工程种植：挺水植物 1500 m2，浮水植物 2500 m2，沉水植物 600 m2。挺水植物平均TN去除能力为38 g/a.m2，TP去除能力为8 g/a.m2；浮水植物平均TN去除能力为72g/a.m2，TP去除能力为17 g/a.m2；沉水植物平均TN去除能力为61g/a.m2，TP去除能力为13g/a.m2；据此计算年植物去除河道水体氮磷量见表4：

表4 项目功能植物对水体净化贡献情况一览表 单位：kg/a

(5)漂浮湿地对水体净化:漂浮湿地1350 m2，CODcr、TN 去除能力分别为 327 g/a.m2、63.6 g/a.m2，年 CODcr、TN 去除量 441 kg、86 kg。

本生态治理工程实施后，CODcr年去除量83.86 t，TN 年去除量 3.9 t，TP 年去除量 62.3 kg。

4 结论

2012年度慈溪市城区内河生态修复工程，采用了生物膜技术、水生植物净化技术、微生物循环驯化技术、河道造流曝气技术，对慈溪市城市内河进行了有效的生态修复，城市水环境质量已有了质的改变与提高。但随着城市发展的需要，同时为满足广大居民不断提高的环境要求，城市内河生态的修复、治理与保护工作任重道远，本文仅进行了初步研究，仍然存在一些有待今后探讨和改进之处。应在现有成效的基础上，以创建生态城市和最佳人居环境城市为契机，综合采取多种措施，加大工作力度，最终使城市内河达到“水清、岸绿、景美”的目标。

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