某河轻度黑臭河水生态修复研究

徐大川

(山东省水利工程局有限公司，山东 济南 250013)

1 引言

城镇生态环境建设已经越来越受到重视，水环境是城市环境治理的重要工作内容[1-2]。在城市的快速发展过程中，城市水环境受到了不同程度的污染，甚至一些城市河道已经发展成为黑臭水体，严重影响到当地的人居环境[3-4]。因此，有许多的城市采取了水环境治理、恢复工程措施，改善了当地的河道环境，取得了良好的经济、社会、生态效益[5-6]。

2 工程概况

项目位于安徽省某市，治理河道河长1170 m，河道平均宽度20 m，其中最宽27 m，最窄13 m，河道水深2 m～3.5 m，常水位2 m～3.5 m，东市河的新坊桥至通关门这段河道河底淤泥最深达1.2 m，河水自西向东流向，周围水体主河道有京杭大运河，支流有北市河、西市河。河道黑臭、水体环境遭到破坏，同时大量污染物附着沉淀至河床，河床底泥中污染物向上覆水体释放，如此循环，水体污染加剧，所以恢复生物床自净能力是目标。

3 黑臭河水生态修复

3.1 河道生态船和生态修复剂配套技术

3.1.1 技术简介

生态修复船与生态修复剂完美配套实施生态治理修复的新技术进行泥水同步治理，对底泥(有机质黑臭淤泥)、水、修复剂三者实施充分搅拌，经过材料间凝聚、吸附、电化学、螯合固定和分离、沉淀等过程，再把含水率90%以上的有机质黑臭淤泥胶原状大分子链进行破壁，即大分子分解为小分子，同步析出90%的水，通过生态修复剂一系列物化反应提高水体的活性因子，10%的有机质淤泥经过物化反应对其进行螯合、固化、沉淀、达到泥水分离，澄清水质。利用该技术，3个月内可以达到Ⅴ类水质，水质清澈透亮，能见度达到50 cm以上。

3.1.2 实施方案

1)污染水体的预处理。清理河床垃圾及水草清理、安装生态修复沙滤装置和生态拦截网,通过人工对河道的清理，以达到恢复河道表观美化程度，同时去除垃圾及水草可能腐质对水体产生的影响。

2)水环境生态修复治理。通过配套专用设备投加生态修复剂，进行泥、水强制修复治理。生态修复剂用量需要根据河道不同段的水质现状确定，根据相关工程经验，按照230 g/m2剂量投加较为合理。操作人员将配置好的生态修复剂装载至船上，通过投加系统将修复剂均匀喷洒至水体。

3)深度治理。通过配套专用设备投加生态修复剂同时产生超声波物理反应起到曝气增氧过程，进行泥、水深度治理。

4)营造生态链。选择性种植水生植物、投放生物菌种，重建水体生态系统。本设计强调注重对原有自然河道、驳岸自然形态，运用沉水植物和挺水植物的搭配，净化水质的同时有效提高东、南市河河道两岸的生态景观。

3.2 仿生修复

为了提升水体自净能力，提高水体环境容量；辅助“仿生态系统”，弥补环境容量不足。仿生系统主要由以下装置组成：(1)双模智能生态净水装置；(2)高效精滤净水装置；(3)各种应用场景类型高效曝气设备；(4)水生植物类生态系统。仿生修复总体方案见图1、图2。

图1 河道生态船和生态修复剂配套技术实施方案

图2 河湖治理方案

3.2.1 双模智能生态净水装置

双模智能生态净水装置，采用新型高效BAFF工艺包，以优化的高效曝气生物滤池为核心，结合精密快滤技术，有针对性地净化水质(特别是对氨氮的去除)和快速去除悬浮物；实现水质应急模式时，各处理单元同步并联运行过滤模式，保证大处理量的出水和高效去除悬浮物，快速提高水体透明度；水质提升模式时，各处理单元串联运行，高效去除氨氮与有机物。

3.2.2 高效精滤净水装置

高效精滤净水装置不同于传统的过滤，以微混凝+接触过滤工艺技术为核心，过滤单元采用多层复合精细滤料技术，以多种自然矿物质作为滤料，并按比重大小、粗细程度由上至下分层排列组成的复合滤层，过滤精度极高。可以去除污染水体中的颗粒状、胶质状有机物和无机颗粒，处理后水质较好，出水浊度最好可以达到1NTU，水处理过程对水体无二次污染，不会对周围环境造成影响。基本原理见图3。

图3 高效精滤净水装置原理

3.2.3 各种应用场景类型高效曝气设备

(1)固定式高效微气泡曝气装置

该装置的主要原理是文丘里管射流曝气原理。通过装置内的潜水泵射流，形成真空吸力，从而将空气中的氧气充分溶解在水中，从而达到河道充氧、增强河道水动力的作用。为了提高增氧和净水功能，装置内设置流线型喷口吸气部件、独特气水旋流溶入腔室部件、气水切割装置等。见图4(a)。

(2)漂浮式高效微气泡曝气装置

漂浮式高效微气泡曝气装置工作原理及特点与固定式高效微气泡曝气装置相类似，仅安装方式不同，使用条件不一样。见图4(b)。

(3)微孔曝气装置

微孔曝气装置是一种鼓风曝气。其主要原理是利用空压机或者鼓风机产生的压缩空气，通过输气管道输送至水体中的扩散装置内，从而将空气以微气泡的形式扩散在河水中，利用微气泡增加河道的含氧量，同时曝气气泡也可使得河道上、下层水体的循环加强；另一方面，气泡破裂后的造波作用，也有助于提高河道水体的溶解氧。见图4(c)。

(4)喷泉式生物曝气装置

采用喷泉+生物降解的组合结构，合理利用喷泉的“呼吸”以及水动力和生物净化的作用，对局部水域进行净化，而且在河道上造就人工喷泉水景，使水体增加动感和灵性。见图4(d)。

(5)潜水式生态曝气装置

该装置可充分利用微生物的捕捉作用，可提高氧的利用率，同时，该装置可作为微生物的培养基地。可不断向“仿生”修复提供微生物，从而，实现“仿生态”系统长效发挥作用。在潜水式生态曝气装置基础上增加一套气液混合推流装置，使曝气装置产生的微气泡充分与水相溶，快速提高水体中溶解氧浓度。见图4(e)。

(a)固定式高效微气泡曝气装置

3.2.4 水生植物类生态系统

(1)生态浮岛

生态浮岛是浮岛与微生物处理装置有机结合的产物。生态浮岛可依据河道情况、景观方案组合成不同的形状，通过种植具有净水功能的植物，合理打造河道景观效果。微生物处理装置一般悬挂于浮岛的下部，通过悬挂多孔隙的材料，为微生物生长、繁殖提供了良好的环境。生态浮岛充分利用了微生物降解河道中的有机物，从而净化河水，改善河道水质。在生态浮岛中添加升降机，可保证浮岛适应河道水位的变化，同时也可保持优美的外观。见图5(a)。

(2)水下森林

水下森林主要选取沉水植物。这类型植物的全部(或者大部分)植株沉于水下，可为水生生物多样性提供大量的能量，恢复河道沉水植物是河道生态系统恢复的重要工作内容，沉水植物的生态环境效益是十分巨大的。水下森林恢复，不但可以营造河道良好的水下景观，同时也为实现河道从浊水到清水转变奠定了重要的基础。沉水植物对富营养化水体的净化效果最好，优于浮叶、漂浮、挺水植物。见图5(b)。

(a)生态浮岛

4 结论

为了改善某河水生态环境，首先采用生态船和生态修复剂对河道淤泥、水华等污染物进行处理，初步恢复河道水质，同时结合仿生系统对东市河生生态功能进行恢复，营造河道景观效果，达到长效治理效果，可为城镇河道生态恢复提供参考。