城市污染河道生态修复分析——以无锡小渲河为例

赵建忠

无锡恒诚水利工程建设有限公司 江苏无锡 214071

随着我国经济高速发展，城市河流水环境面临严峻挑战。点源污染、面源污染、内源污染带来的氮、磷、有机物等污染物使河道原有的自净过程失衡，导致水体酸化，溶解氧降低，藻类滋生，出现富营养化甚至黑臭，破坏了河道原有的生态系统功能，严重影响城市景观和社会经济发展[1]。城市河道生态修复主要以河道水生态系统结构和功能恢复为核心，一般组合使用物理法、化学法、生物法，结合外源、内源污染控制辅助工程措施。物理法主要有曝气增氧、底泥疏浚、引水冲污、机械除藻等[2]。化学法通过向河道内投放絮凝剂、沉淀剂等化学制剂实现水体净化过程，对河道生态环境和水生动植物有一定影响[2]。辅助工程措施包括截污纳管、建设生态堤岸、设置前置库等[2]。生态修复要求按照生态学原理对水治理工程进行顶层设计，利用生态系统自净能力消除污染并维持结构和功能稳定，在治理水质的同时改善河道景观实现长效治理[3]。

针对《水污染防治行动计划》和江苏省关于城市黑臭水体整治工作要求，无锡市人民政府于2016年5月编制了《无锡市黑臭水体整治计划表》确定了市区38条河道为黑臭水体。要求以“消除市区黑臭水体”为核心，用5年时间进行综合整治，确保到2020年底前达到一般景观用水标准，实现市区河道水循环正常、水生态良好。其中，连接蠡湖与大运河的“梁溪河”作为无锡的“母亲河”，22条支浜中在治理前有17条黑臭。近年来陆续实施的河道治理工程实现了部分支浜消除黑臭，但主要断面水质仍劣于地表V类水标准，急需开展生态修复工程进一步实现水质提升到景观水标准。生态修复技术在太湖五里湖[4]、日本琵琶湖富营养化治理中得到成功运用[5]，在排口来水复杂、缺乏生态基流的城市河流治理中报道较少。

梁溪河支浜小渲河联通蠡湖，流经居民集中居住区，管网状况复杂且改造难度较大，是典型的缺乏生态基流的城市污染河道。本研究以小渲河生态修复工程为例，通过比较工程实施前后水质变化情况，分析生态修复工程对水质的改善效果，探讨城市污染河道水质改善的技术与机理，为城市河道的综合治理提供借鉴。

1 小渲河概括

小渲河北起梁溪河，南至环湖路与西蠡湖交汇，在环湖路桥下有围堰将小渲河分割为南北两段。小渲河全长约1000m，河宽平均约为15m，水域面积约15000m2，河道常水位平均水深约2.0m。河道东岸为无锡（国家）工业设计知识产权园学习、办公区域、无锡市蠡园中心小学，河道西岸为兰宝西苑、湖滨南苑、湖滨北苑居民住宅区域。河道两侧主要为直立石砌驳岸，部分区域为混凝土浆砌驳岸，几乎与河边生态系统隔断。

小渲河承担了周边区域的排涝功能，沿线排查可见管口23个，多为雨水管口，个别管口在晴天仍有污水流出。根据调查，虽然河道沿线大部分区域已经过污水管网的全覆盖，但还存在已截污地块排水不规范情况，沿线居民仍有通过雨水管排放污水或直排污水管入河等不文明的现象存在。同时河道两岸附近设有多个垃圾堆放点，垃圾渗滤液通过地表径流直接流入河中，造成水体污染。除外源污染外，淤泥等内源污染也是恶化水环境诱因之一。现场调研结果表明，小渲河底泥最大厚度约30cm，部分底质为建筑垃圾及碎石等。

治理前，小渲河水体呈绿色，透明度30-50 cm，水体内水生动植物较少，污染源复杂，景观效果不佳，水质为地表水劣V类（表1）。

表1 小渲河生态修复工程实施前水质状况

2 工程概况

2.1 治理目标

（1）感官目标：杜绝河道藻类爆发，提升河道的感官效果。

（2）水质目标：在无山洪暴雨排涝的情况下，治理段水环境质量明显改善，全面消除黑臭，抑制藻类暴发，主要水质指标达到地表III类水标准（《地表水环境质量标准》GB3838-2002）。一般性台风暴雨天，河道水生态系统稳定，台风暴雨过后3-7天水质全面恢复；短期临时性污染，河道水生态系统稳定，台风暴雨过后7-10天水质全面恢复。

2.2 生态修复工艺流程

图1 小渲河生态修复工程技术路线

2018年8-11月，工程项目施工完成后稳定一个月。本项目建设以生态方式为主，根据河道的功能规划、地形地貌、水深等实际情况，遵循水生态系统构建的基本原则，采取分区规划建设的思路，建立“强化处理—深度净化—稳态化”三位一体、“动静”结合的“水生态自我净化系统”水质净化系统。实现水体生物自净并保持水质稳定，同时使河道水体维护达到低成本和长效可持续的目的。治理过程中，禁止向水体随意投加化学类药剂，禁止植种不明外来物种，以免造成二次污染和水体生态灾难。

根据河道形态、水文、水质等基础条件，因势利导，以“底质处理--截污控源--改善水质--生态多样--景观优美”为基本养护路线，选用排污口处理、底泥改善、曝气增氧、水生植物、微生物构建等建设措施，针对性的采用具体措施，保证达到水质提升、生态多样、景观优美的目标。总体技术路线见图1。

2.3 技术工艺参数

辅助工程措施包括桩木围堰建设、降排水及地形微整、底部消毒与改良、雨污口预处理。构建两处桩木围堰。底泥消毒、活化处理15000 m2。雨污口采用生态浮毯对其进行净化处理。曝气增氧配置1.5kw/h喷泉曝气装置6套。

沉水植物群落构建配置耐寒苦草4000 m2，金鱼藻-轮叶黑藻混种7000 m2，在河道内合适水深区域进行成段的种植。浮叶植物群落构建配置睡莲24盆，铜钱草、粉绿狐尾藻各160 m2，浮毯框体160 m2。挺水植物构建配置芦苇、香蒲50 m2。水生动物群落构建投放食藻型浮游动物900 L，环棱螺100 kg，河蚌50 kg，黑鱼10尾。

2.4 水质监测

（1）样点设置和样品采集。本实验共设4个采样点，由北向南依次设置在棰子桥北侧、建筑路北侧、滴翠路南侧、环湖路北侧。其中1号点为梁溪河交汇点，建筑路北侧2号点位为区级控制断面，3号、4号点分别位于被分割的小渲河北段河南段。除1号点外，其余3个点位均布设有组合的生态修复区工艺。

（2）理化指标测定。从2019年1月至11月，每月初采集各点位表层水样检测水质指标。透明度用塞氏盘法当场测定。水温、pH、溶解氧（DO）、电导率、总溶解固体等指标用YSI6600V2型多参数水质监测仪（美国）现场测定。实验室测定的理化指标主要包括：氨氮（NH3-N）、总磷（TP）、CODCr、CODMn。测定方法主要参照国家环境保护局水与废水监测分析方法编委会编写的《水与废水监测分析方法》（2002）。

3 工程运行效果

3.1 水质提升情况

图2 治理前后水质指标变化情况

该工程建成后连续11个月维护期内，河道水质明显改善，氨氮、总磷和CODCr的去除率分别达到82.3%、80.1%和53.0%，溶解氧由3.1mg/L提高到7.8mg/L，水质达到地表水III类水标准。但是在2019年8、9月，受连续降水影响，地表径流超过截污泵处理量，发生混流污水入河，造成短期内部分指标超标。其中，8月份CODCr达到23mg/L，影响水质降为IV类。9月CODCr达到21mg/L，NH3-N达到3.33mg/L，TP达到0.30 mg/L，均超过地表III类水质标准，氨氮超标230%，TP超标50%，使得总体水质降为劣V类。氨氮、总磷治理前分别为2.56±0.20、0.33±0.07mg/L，两指标仅在9月受偶发降水上升至治理前水平，分别达到治理前的130%和91%。CODCr显示治理后5、8、9月均较其它月份高，但未达到治理前水平，总体削减率低于氨氮和总磷。

DO从治理前的3.1±0.5mg/L上升到治理后的5.1以上，最高的2019年1月达到11.5mg/L，低值出现在8、9月和11月。根据感官指标，治理河段水面清洁，水体回归正常颜色，透明度显著提高，藻类聚集和黑臭现象完全消除。构建的植物群落定植、生长良好，提升了河道的景观效果，依稀可见投放的水生动物，河道生态系统恢复明显。

3.2 运行管理

根据以往河道治理经验，项目后续运行维护需配备专业管理人员，建立严格的管理养护制度，才能够保证设备稳定运行，河道环境的长效维持。养护人员应当熟练掌握曝气设备的操作流程、故障处理和维护方法，定期巡检确定设备运行状态和效果。水生植物养护要做到换季及时补种，平时清理控制生物量，控制虫害，保证沉水、漂浮、挺水植物群落净化和景观效果。另外要针对汛期污水入河、藻华爆发等问题制定应急预案，储备一定的物理化学处置物资，确保透明度和溶解氧快速恢复，保护沉水植物和水生动物应对突发水质恶化。

4 结论与展望

近一年的连续监测显示，无锡市小渲河治理与生态修复工程达到了设计水质目标，取得了良好的生态和社会效益。治理河段水体回归正常颜色，透明度显著提高，藻类聚集和黑臭现象完全消除，水质指标已经达到设计要求。水生植物、动物长势良好，提升了河道的景观效果，河道生态系统结构趋于稳定，功能得到提升。该项目运行费用较低，处理效果稳定，具有工程化应用推广价值。

后期应当加大力度做好雨排口处理，严格控制混流污水和面源径流污水入河。做好管理养护人员培训和学习，维护设备和生态系统良好稳定运行。同时，继续加强宣传教育，严控河道两岸居民侵占绿化用地种菜，削减肥料淋溶及农药入河。