惠州市某城区河涌黑臭水体整治工程研究

秦建桥，黄洁妮

（1.深圳市自由度环保科技有限公司，广东 深圳 518100；2.肇庆学院 环境与化学工程学院，广东 肇庆 526061）

1 引言

城市水体在城市生态系统中扮演着不可或缺的角色，其主要功能有净化空气、减少粉尘、降低噪音、有效调节城市温湿度、减轻城市热岛效应等[1]。随着社会经济快速发展，城市人口不断增长，城镇水体污染大多较重。河流的黑臭污染不仅加剧了水资源危机，损坏了河涌生态系统的完整，更干扰了人们的生活，甚者危害了居民的身体健康。因此，河流黑臭污染治理刻不容缓。为了达到《水污染防治行动计划》的目标，在加强控制污染源排放的同时，对黑臭河道进行以生态恢复为主的组合整治技术也是实现污染治理目标的有效方法。

生物—生态修复法可从根本上改善水质和恢复河涌的生态系统，目前在国外已取得了显著成效，在我国也成为主要治理黑臭河涌的一种方法，其通过栽培的水生植物或人工筛选微生物的新陈代谢来转移、转化和降解水中的污染物，使河涌水质变好，同时重建的河涌生态系统不仅具有完整的食物链和食物网，还从根本上恢复了河涌生态系统的自我调节功能，具有长效持久、工程成本较低、绿色环保和景观优化有机结合等特点[2]。

2 项目基本情况

2.1 项目概况

惠州市某城区木沥涌起源于三栋镇上洞村鸡笼坑水库，流经上洞村、陶前村、木沥村和官桥村，从龙皇庙闸出西枝江和淡水河交汇。河涌全长约7km，年平均流量约为2.7m3/s。河涌主要作用为排洪及灌溉，河道从上游至下游宽度在5～25m。河涌两岸较大的工业集中区主要为某工业园区。上游两岸多为民居、厂房，河涌惠南大道以西河段两岸多为农田，火烧桥至泰安路河段两岸多为民居，泰安路至惠大高速崩达桥河段两岸多为厂房，下游两岸多为农田。河涌途经惠南大道及惠大高速局部路段。河涌中下游的水体有异味、水面漂浮物，岸边绿化带植被茂密，常见生活垃圾，难见水生动物。河涌上游的透明度较高，而惠大高速区域水色略黑，河涌透明度较低。

2.2 黑臭水体级别判定

该河涌下游2017年6月检测数据见表1。

根据《城市黑臭水体整治工作指南》，在检测点4项特征指标中，当1项指标大于60%的数据或≥2项指标大于30%的数据在“重度黑臭”范围内的，则该点应被评为“重度黑臭”，否则可评为“轻度黑臭”[3]。故该河涌水体为轻度黑臭水体。

表1 河涌检测数据

3 工程整治方案

3.1 常见生态修复技术

常见的生态修复技术有岸带修复、生态净化和人工增氧[3]，见表2。

表2 常见生态修复技术

3.2 整治技术选择原则

城市黑臭水体整治技术的选择应遵循“适用性、综合性、经济性、长效性和安全性”等原则[3]。根据治理目标，结合该河涌的实际情况，确定的治理技术方案为：先使用人工曝气增氧，对河道水体增氧，使其维持高溶氧状态，使用微生物组合菌群驯化培育优势微生物，并通过种植合适的水生植物和投放合适的水生动物，人为建立生态系统，使其慢慢自我过渡到自然生态系统，恢复河涌物种多样性，并通过生态系统自我恢复的能力，逐渐实现该河涌自然生态系统的自我循环。

3.3 整治方案

3.3.1 人工曝气增氧

人工曝气增氧主要是为了提高河涌的DO，提高河涌好氧微生物的活力，从而促进微生物消耗有机污染物[4]。

由于曝气并非长期措施，主要用于施工运维初期、突发强降雨过后或大量污水突然涌入期间运行，根据项目需求和周边环境，参考表3，采用以鼓风曝气为主的方式，选用低噪音设备，鼓风机设置在远离人群的位置，同时覆盖隔音吸音材料，降低噪声音量。

表3 曝气方式的优缺点比较

结合该河涌的流量情况，建设运维初期曝气机每天运行低强度的曝气（DO浓度设置在约1mg/L）[5]，加上微生物制剂等补充措施，可提高水体曝气处理效果，降低能耗。运维期曝气用于强降雨过后或大量污水突发涌入河涌引起的应急情况，加速水质恢复[6]。

3.3.2 生态护岸

根据河涌不同水位的情况，建设相应的生态护岸。通过护岸改造，不仅保持水陆生态系统连通性，更是改善了河涌两岸的环境。三维土工网垫护坡不仅有利于植物的自然生长，而且在很大程度上可减少工程造价，是首选的环保材料。

3.3.3 人工水草

人工水草是一种由合成材料制成的新型仿生载体。通过在河道内布置人工水草，为水中多种微生物提供生活载体，使其附着成长进而逐渐形成菌团，菌胶团吸附分解河道中的有机污染物，可有效改善受污染的河道水质，是利用生物接触氧化或生态修复处理的一种强而有效的治理技术。根据相关研究，细绳状人工水草对TP的去除率约为67%，对TN的去除率约为47%，对各项污染物的去除率都较高[7]，故本河涌采用细绳状人工水草。根据现状河涌高程和底泥消减程度，细绳状水草长度约1m。根据现有水质监测数据，综合考虑各河段的特点，人工水草的布置密度为5株/m2。

3.3.4 微生物制剂

微生物制剂是由多种拥有不同功能的有益菌种通过混合培养后组成一个拥有强大性能的菌群，其中主要包括光合菌、乳酸菌、酵母菌、放线菌等多种微生物。其净水机理是微生物制剂中的微生物经固氮、光合等一系列作用消耗河涌中有机污染物促进自身繁殖生长，同时增加水中的DO[8]，而当水中营养物质被消耗到一定程度时，有效控制富营养化情况，微生物因缺少营养而被抑制活性，并不会造成微生物大量生长繁殖而重新污染河涌。据相关研究，微生物制剂对黑臭水体的COD、NH3-N、TP的去除率达到80%以上[9]。

3.3.5 水生植物

通过实施前期措施，水体透明度有所改善后，开始构建水生植物。其构建以沉水植物为主，与挺水植物、浮生植物和湿生植物相结合。

根据相关研究，金鱼藻对NH3-N、TN、TP的去除率分别达78%、80%、80%以上，特别是对比其他沉水植物，金鱼藻对NH3-N的去除率较高[10]。根据该河涌污染特征以及生态系统的结构和功能等要求，为达到水体自净，沉水植物选择金鱼藻为主，配合黑藻、苦草等耐污以及便于管理的配置物种，形成一年四季常绿的“水生态系统”。

3.3.6 水生动物

长期方面，水生植物的根部通过吸收底泥及水体中的营养盐类来抑制底泥再悬浮和减慢底泥向水体释放营养物的速度，并放养适量的水生昆虫、虾类、蟹类、贝类等较小型的水生动物，等待这些小型水生动物的群落稳定后再投放适量的鱼类等大型水生动物，最后通过及时割取水生植物及抓捕适量的水生动物，从而逐渐减少水中的营养物质，使河涌水质逐渐恢复。

河涌中会构造出藻类→浮游生物→水生动物的食物链。通过食物链的方式可降低水中营养物质和加强自净作用，且可以有效利用资源，取得经济效益和环境效益的有机统一。

4 结论与建议

根据该河涌黑臭水体的污染情况，结合惠州市城区水污染治理目标，通过分析不同河段的生态环境问题，选择“人工增氧+生态护岸+人工水草+微生物制剂+水生植物+水生动物”的组合生态修复技术。

在综合治理方案应用中，各单项技术不仅发挥各自功能，还获得了协调共生。人工增氧技术可以迅速提高该河涌的DO，增强水中好氧微生物新陈代谢活动的强度。人工水草为河涌内微生物提供载体，可以有效增大水流与生物膜的接触面积，加快污染物的分解，投加的微生物制剂可以加快水体净化速度。而人工种植的水生植物不仅能通过吸收河涌的营养盐类来降低河涌的氮磷浓度，还能通过光合作用把大量DO带入底泥，提高底泥中的氧化还原电位，促进底泥中动物及微生物的生长繁殖，促进河涌的物种多样性。通过水生动物的适当投放来摄食部分水生植物，从而抑制其过度生长繁殖。最后通过及时割取水生植物及捕捞水生动物，取得经济效益和环境效益的有机统一。