楊智強(qiáng)， 高劍平

（漳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，福建 漳州 363000）

0 引 言

三湘江是漳州市薌城區(qū)的內(nèi)河，其3條支流溝通漳州市薌城區(qū)西片區(qū)，承擔(dān)芝山鎮(zhèn)和漳州舊城西片區(qū)的蓄水、排洪任務(wù)。90年代初，三湘江河水清澈、環(huán)境良好。隨著采砂行為加劇，九龍江河床水位逐年下降，康山村水閘無法引水，三湘江水流流量減少，加之沿線生活污水、工業(yè)廢水、養(yǎng)殖污水的注入，三湘江水質(zhì)污染日益嚴(yán)重，河道萎縮，原先的生態(tài)系統(tǒng)遭到嚴(yán)重破壞。進(jìn)入21世紀(jì)以來，三湘江歷經(jīng)河段清理、截彎取直改造、護(hù)坡加固修護(hù)和清淤等多輪整治，但是沒有形成長效機(jī)制和良好的生態(tài)維護(hù)系統(tǒng)，污染問題仍然存在，因此，需要進(jìn)行綜合治理，改善水體環(huán)境，盡快實(shí)現(xiàn)河暢水清。

1 三湘江的污染情況

1.1 河道情況分析

三湘江屬小河系，流經(jīng)金峰開發(fā)區(qū)、西院、金峰、上墩、下碑、西洋坪等自然村及漳州高校園區(qū)，河流斷面小，現(xiàn)存主流長度不大（僅9.17km），流量小致枯水期水體經(jīng)常滯留不動(dòng)；各支流在閩南師范大學(xué)附近匯流，再通過西區(qū)排澇站排入九龍江。

1.2 污染源分析

三湘江的污染源主要為沿線村莊的生活垃圾、生活污水、養(yǎng)殖業(yè)污水、村內(nèi)小工廠和工業(yè)區(qū)無序排放的部分工業(yè)廢水。由于現(xiàn)在生活水平提高，農(nóng)村私宅多建有化糞池，排放到三湘江的生活污水多為化糞池出水及洗滌、盥洗和清潔排水，混合沿線的村內(nèi)小作坊和部分工廠污水，通過農(nóng)村雨水管道直排三湘江，來源復(fù)雜，排放點(diǎn)分散，呈面污染狀。水質(zhì)隨排污口分布呈不規(guī)則變化，如圖1所示。

圖1 三湘江現(xiàn)有河道水體情況

水體在排污口下游發(fā)黑、發(fā)臭，或由于水體富營養(yǎng)化，藻類滋生嚴(yán)重，水體發(fā)綠。河道內(nèi)凹處幾乎沒有更新，水質(zhì)惡化嚴(yán)重（見圖1中②處）。

1.3 水質(zhì)污染指標(biāo)分析

2013年9月至2014年5月的水質(zhì)分析，分別在上游（前山村）、中下游（西院村西瑤社，圖1中①下游30m）上墩村④及閩南師范學(xué)院⑧后最后一個(gè)排污口后約500m處（此處距西區(qū)排澇站排出口約300m），在河中心采集水樣，從早上8點(diǎn)至12點(diǎn)分別到4個(gè)取樣口取樣，取樣時(shí)間間隔約1h，在西區(qū)污水廠進(jìn)行測定分析，主要指標(biāo)見表1。

對比鄭永裕［1］2004－2005年及黃泱［2］2006年5月水質(zhì)資料，其中溶解氧、BOD和COD等項(xiàng)目發(fā)生了較大的變化，水質(zhì)呈現(xiàn)惡化趨勢，除前山段外，其它采樣點(diǎn)DO值在1.26～1.55mg／L之間，低于Ⅴ類水標(biāo)準(zhǔn)，BOD，COD，TN，NH3－N，TP等均高于Ⅴ標(biāo)準(zhǔn)，水質(zhì)污染嚴(yán)重，且以有機(jī)物污染為主，細(xì)菌含量超標(biāo)。由于沿線均有污水排入，河段有部分水生植物，水體有一定的自凈作用，主河道以西院村段測得的水質(zhì)污染指標(biāo)最高，西院村后，由于河道有水生雜草和底部生物污泥對水體的凈化作用，在金峰花園段的匯流后，即上墩村段水質(zhì)有所改善，排澇站出水口出水質(zhì)最好，但仍然超出《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》GB3838－2002規(guī)定的Ⅴ類水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，屬超Ⅴ類的劣質(zhì)水體。水體中污染物以有機(jī)物為主，水體含氧量低，水生生物少，水體自凈能力低。

表1 主河道各采樣點(diǎn)水質(zhì)指標(biāo)

4個(gè)取樣口水質(zhì)指標(biāo)變化如圖2所示。

圖2 4個(gè)取樣口水質(zhì)指標(biāo)變化

2 治理方案與技術(shù)應(yīng)用

整治方案可以從降低污染物濃度、減少污染物排入總量上入手，利用水處理原理和生物修復(fù)技術(shù)處理有機(jī)污染物，降低水中TN，TP，BOD5，COD等含量，提高水中溶解氧含量，恢復(fù)三湘江的良好生態(tài)環(huán)境；在排入九龍江前進(jìn)行一定的曝氣、沉淀并消毒，減少微生物及病毒的排放總量。

整體治理方案簡圖如圖3所示。

整體考慮源頭提水引水增加水量，選取關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)設(shè)置曝氣增氧設(shè)施；沿線種植水生植物，最后一個(gè)排污口后約20m處設(shè)置粗格柵攔截污染物，設(shè)置水面曝氣裝置，在西區(qū)排澇站前池處改造成沉淀池，再有組織出水。達(dá)到物理修復(fù)技術(shù)和生物－生態(tài)修復(fù)技術(shù)相結(jié)合，凈化水質(zhì)同時(shí)修復(fù)三湘江景觀生態(tài)的目的。

2.1 污染源控制

在研究三湘江水整治方法時(shí)，考慮近遠(yuǎn)期三湘江水質(zhì)變化的可能性，研究其未來可能的變化規(guī)律，再找出對策。現(xiàn)階段主要進(jìn)行污染源的清查、登記，控制沿線養(yǎng)殖、工業(yè)及生活污水的排入。遠(yuǎn)期在進(jìn)行居住區(qū)設(shè)計(jì)和建設(shè)時(shí)，考慮雨、污水管道分流或截流，杜絕新污染源的排入，減輕初期雨水的污染。

2.2 設(shè)置提水泵站

在前山段設(shè)置提水水泵站，利用水泵提水進(jìn)三湘江，加大三湘江水量，使水體由死水變?yōu)榛钏Ｒ疀_污屬物理修復(fù)技術(shù)，是用較清潔的水在短時(shí)間內(nèi)（5～20d）稀釋或完全替換污染較嚴(yán)重的水，以降低水體中的污染物濃度。引水沖污可在短時(shí)間內(nèi)置換重污染河水，但是也可能沖起一部分沉積物，使已經(jīng)沉淀的污染物重新進(jìn)入水體，并造成出水口附近九龍江水質(zhì)的惡化［3］；同時(shí)，引水流量太大，長期運(yùn)行耗電量太大，若相隔長時(shí)間引水沖污，水質(zhì)又會(huì)重新變質(zhì)惡化。河水流速過慢，容易導(dǎo)致總氮的積累，根據(jù)顧?。?］的研究，河水常年運(yùn)行流速控制在1.5m／h以上才能有效防止城市內(nèi)河總氮的積累，并有利于其降解。同時(shí)提水泵站流量不考慮沖起底部污泥，而是以生物－生態(tài)修復(fù)為目的，水流無需太大，考慮水生植物對N，P的處理達(dá)到90%以上，所需時(shí)間約為20d，水流的水力停留時(shí)間取30d，主河道9 170m，流速約12.7m／h。再結(jié)合河道斷面尺寸推算，如圖4所示。

圖3 整體治理方案簡圖

圖4 河道斷面尺寸

日常運(yùn)行中，流速取13m／h，枯水期河流水深保持2.5m，河道斷面積約23.75～28.00m2，計(jì)算后流量約308.75～364.00m3／h之間，揚(yáng)程約6.5m。因此，設(shè)置提水泵站，泵站的引水量應(yīng)控制在一定范圍，建議選擇［5］4臺(tái)軸流水泵，每臺(tái)額定流量170m3／h。在運(yùn)行初期4臺(tái)水泵全開，15d后關(guān)閉2臺(tái)水泵，轉(zhuǎn)入正常運(yùn)行。

2.3 部分河段拓寬改造

目前，三湘江有加固護(hù)坡的河道尚不完整，若要進(jìn)行引水，必須先進(jìn)行中上游河道的改造，對河道斷面進(jìn)行拓寬、延伸，與前山村段對接，對于無法新開河道對接的河段（見圖1中B和C點(diǎn)），可埋設(shè)管道到現(xiàn)有河段的起端。同時(shí)，在進(jìn)行河道改造的設(shè)計(jì)及施工中，應(yīng)注意河道底高程的變化，防止因下游段高于上游段而導(dǎo)致澭水。

三湘江水深較小、水流平緩、水體類似兼性塘。河道改造中考慮水體自凈的因素，在關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)設(shè)置增氧措施，增加水體含氧量，利用水體上層好氧微生物和底泥厭氧微生物的代謝活動(dòng)，降解水體有機(jī)污染物。

2.3.1 設(shè)置跌水曝氣

在直線河道中間隔一段距離，在河道斷面砌筑擋水堰，在保證河道各段一定水深的同時(shí)，運(yùn)行中利用堰流跌水作用，增加水體含氧量。堰高的取值需滿足河道泄洪流量要求，同時(shí)考慮沿線接入的雨污排水管高程，現(xiàn)場勘測后得出，堰體中間留一個(gè)泄水孔。

2.3.2 對接沿岸坑塘，進(jìn)行推流曝氣

如西院村段西瑤社廟前坑塘，水體不流動(dòng)，污染物堆積，水質(zhì)容易惡化；可在此前河道中設(shè)置擋水堰，或積水區(qū)安裝推流曝氣裝置，在推動(dòng)水體流動(dòng)同時(shí)增氧。改造成類似于兼性塘的水塘，在入流段做導(dǎo)流設(shè)施，使水流能通過積水區(qū)往下游流動(dòng)，避免積水區(qū)水流不流動(dòng)導(dǎo)致水體惡化。

2.4 生物－生態(tài)修復(fù)

引水泵站設(shè)置，流量大的情況下可短期內(nèi)使得水質(zhì)達(dá)到Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)，但是3～5d后水質(zhì)又會(huì)惡化，若單純依靠引水工程保證內(nèi)河水質(zhì)，工程量大且長期運(yùn)行成本太高。

城市河流修復(fù)的［6］目的是為了恢復(fù)和強(qiáng)化河流在受到破壞之前的自凈和生態(tài)功能，使河流能夠通過自我調(diào)節(jié)達(dá)到自我維持的狀態(tài)。為此，三湘江的整治除了控制外源污染外，還需結(jié)合生物修復(fù)技術(shù)，建立長效處理機(jī)制，維持河道良好生態(tài)。

2.4.1 微生物修復(fù)技術(shù)

適合于河流凈化的微生物主要有硝化菌、有機(jī)污染物高效降解菌和光合細(xì)菌。三湘江水深2.0～2.5m，水流控制在13m／h左右，讓水體呈緩流狀態(tài)。這種狀態(tài)下的河道具備兼性穩(wěn)定塘的特征［7］。水體中細(xì)菌、藻類、原生動(dòng)物、后生動(dòng)物可構(gòu)成具備厭氧、兼性氧、好氧分解的菌藻共生體系，對水中的污染物進(jìn)行有效降解處理，并提供水生植物所需的營養(yǎng)物質(zhì)［8］。上海、北京等地采用的復(fù)合酶生物促進(jìn)劑原位生物－生態(tài)修復(fù)技術(shù)就是其中的一種形式。

2.4.2 設(shè)置河岸區(qū)植被保護(hù)帶

利用地表植被消耗和轉(zhuǎn)化易溶解的顆粒狀營養(yǎng)物。植被保護(hù)帶包括在河岸種植景觀樹和灌木、護(hù)坡種植水陸生景觀類植物。如閩南師范大學(xué)岸邊種植柳樹，既美觀環(huán)境，又有一定的生態(tài)修復(fù)功能。護(hù)坡植物可考慮美人蕉、短葉茳芏等水生植物。

2.4.3 種植水生植物［9］

利用植物的根系吸污納垢，吸收溶解在水中的N，P，同時(shí)植物光合作用下能夠釋放氧氣，增加水體含氧量。根據(jù)黃泱［2］2007年的研究，水葫蘆對水體中磷的去除率為73.8%，對N的去除率為80.6%，CODcr為90.6%；蔡佩英［10－11］2010－2011年對7種水生植物去除水中N，P效果進(jìn)行了研究，其中鳳眼蓮對NH3－N處理效果最高（98.97%），美人蕉對TN和TP去除率最高，分別達(dá)到75.35%和83.48% ，且對NH3－N也有較高的處理能力?？紤]到水葫蘆易大量繁殖，若不及時(shí)清理，其死亡腐爛后易導(dǎo)致水體水質(zhì)惡化。水生植物首選美人蕉，為豐富水生植物種類，可在不同段種植長鬃蓼、美人蕉、短葉茳芏、鴨跖草、空心蓮子草、風(fēng)車草等南方常見的水生植物。種植方式首選生物浮床技術(shù)［12］。植物修復(fù)技術(shù)主要有以下優(yōu)點(diǎn)：低投資、低能耗；處理過程與自然生態(tài)系統(tǒng)有著更大的相融性，無二次污染；能實(shí)現(xiàn)水體營養(yǎng)平衡，改善水體的自凈能力，對水體的各種主要污染物均有良好的處理效果。

2.4.4 放養(yǎng)魚類和螺螄等水生動(dòng)物

往三湘江內(nèi)放養(yǎng)柳葉魚、過山魚、田螺等水生動(dòng)物，豐富水體的生物食物鏈。利用魚類和螺螄的吞食作用、水體微生物的降解作用、水生植物的吸收作用及系統(tǒng)中的物理化學(xué)作用，降低水體的COD，BOD，N，P等污染指標(biāo)，并維持在較低水平。

2.5 出水口前進(jìn)行曝氣、沉淀和消毒

在出水口前的河段適當(dāng)拓寬，減緩水體流動(dòng)，在拓寬部分前端設(shè)置擋水低堰或在拓寬前的河道設(shè)置水面機(jī)械曝氣裝置，增加水體DO值，強(qiáng)化微生物處理能力。并把原有的泵站前池和自流排出通道合并，加大、加寬前池，增強(qiáng)蓄水能力。在中間設(shè)置隔墻將前池分為前后兩區(qū)（見圖3），枯水季節(jié)隔墻起到導(dǎo)流作用，同時(shí)強(qiáng)化沉淀效果，延長水力停留時(shí)間?？紤]雨季排洪需要，隔墻起端墻體不宜太高，河道高水位時(shí)能通過這部分墻體溢流到后區(qū)。靠泵房部分隔墻設(shè)低堰，保證上部清澈水體進(jìn)入后區(qū)。若要保證三湘江排出水水質(zhì)優(yōu)于九龍江水，還可以在后區(qū)設(shè)置消毒設(shè)施，建議采用太陽能光催化消毒設(shè)施。

3 修復(fù)工藝控制

3.1 方案1

在河道改造后，泵站啟動(dòng)前，進(jìn)行河道清淤，并對沿岸護(hù)坡及植物進(jìn)行整理，分批種植水葫蘆、美人蕉、短葉茳芏或風(fēng)車草等水生植物。就緒后，水泵機(jī)組全部啟動(dòng)，使河道以最大水量沖淤，并將現(xiàn)有污染物排入九龍江。若沖淤效果不好，可考慮分支流處設(shè)水閘控制，支流分別沖淤。這個(gè)方案缺點(diǎn)是三湘江積累的污染物一次性短時(shí)間內(nèi)排入九龍江，對九龍江的水質(zhì)污染沖擊較大。

3.2 方案2

河道清淤后，提水泵站機(jī)組先全部開啟，并在排澇站處關(guān)閉水閘，待三湘江水位上漲到一定程度后，開啟部分水閘，并關(guān)閉2臺(tái)引水水泵，利用2臺(tái)水泵的流量保持水流流動(dòng)，同時(shí)控制污染物排入九龍江的量。在整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)建立完善后，三湘江水質(zhì)將得到大的改善。這個(gè)方案的優(yōu)點(diǎn)是有利于生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)的建立，并且在系統(tǒng)啟動(dòng)初期對九龍江的污染沖擊較小。

4 結(jié) 語

隨著人們對居住環(huán)境要求的提高和景觀生態(tài)城市概念的普及，引水沖污這種單一的處理手段已不符合時(shí)代的要求。內(nèi)河水體常規(guī)水處理工藝和生物－生態(tài)處理理念的結(jié)合，已在多地證明其長效性。處理方案實(shí)施前，應(yīng)經(jīng)過嚴(yán)密的調(diào)研、分析、論證和設(shè)計(jì)，保證內(nèi)河整治的效果，營造安全、宜居的景觀生態(tài)環(huán)境。

［1］鄭永裕.漳州市區(qū)三湘江水質(zhì)污染檢測和分析［J］.漳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2006（2）：24－27，116.

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