某河道治理与生态修复工程实例

王 雄 郑泽鑫 陈 振

（南京大学环境规划设计研究院集团股份公司 江苏南京 210093）

引言

随着工业化与城市化进程的加快，水生态环境日益受到人类活动的影响，而河道是水生态系统的重要载体，我国部分河道出现了不同程度的污染问题。由于水体缺氧，水中有机污染物（COD）和氮磷营养物质超标，破坏了水体的自净功能，导致河水水质恶化，从而失去了河流的资源作用、使用价值和景观功能，危害河流所处流域的水环境及周围居民的身心健康[1]。

在污染河道的治理过程中，为改善水质而采用的各种技术手段可分为物理方法、化学方法及生物-生态法等[2][3]。物理方法包括人工曝气[4][5]、底泥疏浚[6]和调水补给[7]等，但投资一般较大，运行成本较高。化学方法主要通过投加化学药剂，如絮凝剂、氧化钙[8][9]等，去除水中的悬浮物、磷等物质，提高水体的透明度，但花费大，并易造成二次污染。生物-生态修复技术[10～16]包括微生物强化、植物净化、人工湿地、氧化塘及组合生物-生态修复技术。生物-生态修复技术具有稳定有效、安全持久、造价较低、运行成本低、可与绿化环境及景观改善有机结合等特点，是近年来国内外快速发展的河道水体修复技术。而水体污染的成因复杂，治理难度大，需要针对性地选择适用技术和确定组合模式，才能取得理想的治理效果。

南京市某河道水体污染严重，底泥沉积，水体呈季节性黑臭，有机污染物和氮磷超标，水质常年处于劣V 类水体范畴，水体自净能力基本丧失，给周围环境和下游河道带来了严重影响。主要原因有：排污管破坏，一次性大量污水流入，造成河段严重污染；部分河段仍有少量排污口排污；河岸堆积了大量的固体垃圾，雨水冲刷带入了大量的污染物质；底泥中的氮、磷存在季节性释放。为此，本工程以生物-生态修复为主的方式，辅以垃圾清理和推流曝气等措施，分别针对不同河段，内、外源污染进行合理设计和实施，以改善目标河段的水质情况，恢复水体的自净能力。

1 工程概况

图1 河道地理位置图

某河段位于黄马撇洪沟的上游，源头为小型集水沟，汇集紫金山泉水和雨水向东流入黄马路河段，该河段全长约600m，河宽约8～10m。河段上下游河岸情况不同，依次为400m 左右的自然护坡段以及200m 左右的混凝土硬质护坡段。自然护坡段水深较浅，有些地方不足0.5m，硬质护坡段水深平均1.0m。河道左岸分布了数家企业，右岸为主要绿地和高速公路。该河段的主要功能是泄洪。

河段岸线有大量的杂草和固体垃圾；水体污染主要是水面漂浮物与腐败物、水底大量固体垃圾、水色发绿发黑、水体有异味，仍有少量的排污口排污。其中自然护坡段，上面一段水流平缓，河段呈浅滩状，有污水排入的地方水质成白色，有异味；再往下的一段水体呈绿色，水面有漂浮物，水底沉积了很多固体垃圾，岸线杂草丛生并有固体垃圾。硬质护坡段，汇集上游污染的来水，水质较差，水面有腐败物，河底有固体垃圾。

对该河道进行水质监测分析可知，排污口处的水质指标溶解氧（DO）、COD、氨氮和总磷均超标，治理段河道COD 和氨氮都超过地表水V 类标准，属于劣V 类水质。水质监测结果见表1。

表1 河段水质监测结果

根据相关要求，在外源可控的前提下，治理后的水质需要达到以下要求：水体清洁，无异味，水面无漂浮物，主要水质指标达到地表水IV 类标准。

2 治理方案

按照城市黑臭水体整治的 “控源截污、内源治理；活水循环、清水补给；水质净化、生态修复”的基本技术路线，以控源截污和内源治理为基础与前提，结合此黑臭河道污染源和环境条件调查结果，系统分析了黑臭水体污染成因，合理确定了本项目以垃圾清理、近岸净化、原位修复、植物修复以及推流曝气等为主的因地制宜的技术路线。

2.1 垃圾、漂浮物清理

垃圾与漂浮物严重影响河段景观和水质，应先清除。对水面漂浮物，河段岸边和河底的生活垃圾、建筑垃圾进行清理，人工加机械打捞作业，清理出来的垃圾装车并运送至附近垃圾中转站处理。

2.2 近岸净化

由于河段上游有少量污水排入，再加上河岸源头和周围的面源污染，因此在该河段近岸处设置一套一体化近岸修复设备，用来净化排入河道的污水和部分污染的河水，其核心技术为膜生物反应器（MBR）。设备处理量为50m3/d，占地面积20m2，设备出水中基本上不含微生物和其他悬浮物，并作为补充水返回水体，无需引水。该设备作为生物强化技术应用于河道治理，保证了入河水质。

2.3 原位修复

原位修复采用一体化水体原位修复设备[17]，设备基本原理是通过曝气供氧以及微生物作用对黑臭水体中的污染物进行吸附、氧化和分解，使污染水体得到净化。设备四周布置生态浮床，通过浮床植物进一步净化水质，且美化水面景观。设备具有曝气充氧和生物膜净化的双重作用，实现了水体原位处理，强化了水体净化效果，此外还有景观效果。该设备主要是通过增加土著微生物的附着量来净化修改污染的水体，处理效果好，值得推广应用。

图2 一体化水体原位修复设备示意图

一体化水体原位修复设备作为本工程的重要治理措施，对污染性水体有很好的净化与修复作用，设备直接放置水体中，通过浮子悬浮在水中。单台设备处理水量为60 m3/d，功率0.75kW，曝气量150 m3/h。在河段下游180m 处，设备沿河段依次间隔60～80m布置，共6 台，布置点处清理水底淤泥，以满足设备运行所需水深。

2.4 水生植物修复

由于该河段上游长约200m 河段，水深不足0.5m，并有一定面积的河道浅滩，因此，可利用此自然条件，构建水生植物区，净化水质以及景观绿化。种植挺水植物300m2，植物选用香蒲、再力花、芦苇以及美人蕉等。

此外，在一体化水体原位修复设备四周，用框架和围网构建一圈水生植物区，面积约24m2，主要抛种圆币草和狐尾藻。

2.5 推流曝气

采用人工推流曝气措施，可使水体由静变动使水体形成流动，利于水体的交换和稀释，有助于水体的净化；还可以对水体进行复氧，提高水体溶解氧的浓度，有利于增强水体的自净能力，污染物质氧化加快，改善水生生物的生存环境。

河段间隔200m 左右，分别安装2 台推流曝气机，曝气机功率为2.2kW，充氧效率为2kg/h，浮筒式固定。

3 运行情况

工程实施完成后，经过4 多个月（3 月-7 月）的调试与运行，河段水质逐渐变好，通过水质定期监测可知，水质由劣V 类水质改善为IV 类水质。水质指标抽检结果对比见表2。

表2 河段水质处理效果

通过表中的数据可知，COD 和氨氮的最大去除率分别为61.3%和75.4%，因此通过工程治理方案，污染源处水质大大改善，整个河段的水质也达到了水质治理目标。此外，治理河段的水面清洁，无漂浮物聚集，岸线整洁无杂物，植物生长良好，河岸景观得到了美化。

结语

该河道治理与生态修复工程，采取了垃圾清理、近岸净化、原位修复、植物修复以及推流曝气等一系列措施，实施后达到了水质治理要求，处理效果稳定，生态景观也得到了改善。运行期内，各项水质指标到了IV 水质指标，其中COD 和氨氮的最大去除率分别为61.3%和75.4%。

工程实施后，良好的运行效果离不开专业的维护管理和严格的法规监督。《排污许可管理办法（试行）》[18]第四条规定：排污单位应当依法持有排污许可证，并按照排污许可证的规定排放污染物。这对向河道排放废水、污水的企业事业单位规定了各方面的要求，新版排污许可证在领证后要做持续的自行监测、台账记录和执行报告报送等工作，这些工作专业性强，需引起排污单位的高度重视。同时也对执法监察部门提出了更高的管理要求，地方监察部门要加强自身能力建设、强化监察执法人员专业技能培训、充分发挥公众监督等，提高排污许可证证后监管能效，发挥监督监管职能。