盧 峰

（1.上海城建市政工程(集團(tuán))有限公司，上海市 200065；2.同濟(jì)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，上海市 200092）

0 引言

受損景觀水體的修復(fù)是目前水資源領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，得到國(guó)內(nèi)外高度關(guān)注[1,2]。已有研究表明[3-5]，受損景觀水體中往往存在較高濃度的COD以及氮磷等營(yíng)養(yǎng)鹽，影響了景觀水體的應(yīng)有功能。目前景觀水體的治理手段主要為種植水生植物及投放水生動(dòng)物打造水生態(tài)系統(tǒng)，但由于有些景觀水體往往底部和駁岸為硬質(zhì)材料，且因?yàn)閰⒂^需求內(nèi)部難以大規(guī)模工程改造，單一的種植水生植物及投放水生動(dòng)物等景觀提升方法往往難以奏效。將景觀提升與其它凈化單元結(jié)合進(jìn)一步提高水體的修復(fù)效果是解決景觀水體修復(fù)技術(shù)問題的重要發(fā)展方向。

近年來，原位微生物水體修復(fù)技術(shù)逐漸得到應(yīng)用，該技術(shù)和傳統(tǒng)技術(shù)相比具有投資少、工期短、建設(shè)面積小、運(yùn)行管理成本低、不需要投加化學(xué)藥劑等特點(diǎn)。但對(duì)于自凈能力差，有外源污染，內(nèi)部不宜實(shí)施大范圍工程改造的景觀水體來說，原位微生物修復(fù)技術(shù)存在見效慢，抗沖擊能力差等缺點(diǎn)。該工程采用外循環(huán)原位微生物擴(kuò)增技術(shù)對(duì)上海某公園景觀水體進(jìn)行修復(fù)，對(duì)原位微生物系統(tǒng)進(jìn)行了強(qiáng)化，取得了較好的效果。

1 工程概況

1.1 公園簡(jiǎn)況

上海某公園三面被住宅包圍，一面為道路，面積約2.76 hm2。公園內(nèi)景觀水體與外部水體隔斷，只有雨水作為補(bǔ)充水。工程實(shí)施前水體渾濁透明度低，夏季出現(xiàn)黑臭現(xiàn)象，硬質(zhì)駁岸，硬質(zhì)湖底，水系中無大型水生植物存活。

1.2 設(shè)計(jì)思路

由于公園水體底部和駁岸基本為硬質(zhì)材料，通過種植水生植物及投放水生動(dòng)物打造水生態(tài)系統(tǒng)的方案對(duì)現(xiàn)有設(shè)施影響較大，且影響到公園的日常運(yùn)行，因此考慮設(shè)計(jì)外循環(huán)處理系統(tǒng)，通過外循環(huán)補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)劑強(qiáng)化原位微生物的擴(kuò)增，提高水體的自凈能力，確保水質(zhì)的長(zhǎng)期穩(wěn)定改善。

1.3 水質(zhì)測(cè)定方法

化學(xué)需氧量和氨氮按照《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T5750.7—2006）和《氨氮的測(cè)定蒸餾 -中和滴定法》（HJ 537-2009）進(jìn)行，總氮和總磷采用紫外-可見分光光度計(jì)進(jìn)行測(cè)定。

2 外循環(huán)原位微生物生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和效果

2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（1）水生動(dòng)植物

該公園景觀水體對(duì)水面景觀有著特殊的要求，為了豐富水面景觀，打造水下、水面立體景觀，本項(xiàng)目合理點(diǎn)綴部分挺水植物和浮水植物。另外培養(yǎng)土著硅藻，促進(jìn)硅藻不斷生長(zhǎng)，吸收水體中過多的氮磷等營(yíng)養(yǎng)，降低該水體氮磷含量，硅藻光合作用在水體各部位產(chǎn)生大量溶解氧，促進(jìn)土著好氧菌降解水體有機(jī)污染物為易被水生植物（包括硅藻等浮游植物）吸收的小分子營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，提高水體透明度；高溶解氧大大改善了水體生物生長(zhǎng)環(huán)境，為水生生物多樣性的建立提供了必要條件；同時(shí)硅藻作為浮游動(dòng)物的高營(yíng)養(yǎng)食物不斷促進(jìn)浮游動(dòng)物生長(zhǎng)，浮游動(dòng)物又促進(jìn)土著魚蝦等高蛋白經(jīng)濟(jì)動(dòng)物快速生長(zhǎng)，從而在水體中建立起從硅藻、浮游動(dòng)物到魚蝦等水生動(dòng)物組成的生態(tài)食物鏈；依靠這條食物鏈將硅藻固定的氮磷等富營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)逐漸轉(zhuǎn)移到魚蝦等的生物量上，人們?cè)偻ㄟ^收獲魚蝦最終將水體中的氮、磷轉(zhuǎn)移出水體，使水體得到根本性的凈化。

水生動(dòng)物是水下生態(tài)系統(tǒng)中不可缺少的一環(huán)，它們?cè)谖镔|(zhì)流動(dòng)方面扮演著重要角色。水生動(dòng)物在一定程度上對(duì)水體污染物的吸收及遷移作用，主要途徑為經(jīng)過消化道、呼吸道及皮膚。如濾食性貝類，以浮游植物、微生物和有機(jī)碎屑為食，濾水率和攝食量均很大，故而可以加速懸浮物質(zhì)沉降、利用及促進(jìn)浮游植物生長(zhǎng)繁殖，加速有機(jī)質(zhì)的循環(huán)作用，進(jìn)而達(dá)到優(yōu)化水質(zhì)的目的。需要注意的是，水生動(dòng)物的投放目的維持水下生態(tài)系統(tǒng)的平衡，而不是以產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益為目的。根據(jù)本工程需要，選擇的底棲類動(dòng)物主要有螺類、青蝦、濾食性草食性肉食性魚類。

（2）外循環(huán)系統(tǒng)

工程配置外循環(huán)系統(tǒng)1套，包括提升泵，微生物加富培養(yǎng)箱，營(yíng)養(yǎng)劑投加系統(tǒng)、專用填料、回轉(zhuǎn)式鼓風(fēng)機(jī)和控制系統(tǒng)，主要設(shè)備參數(shù)如表1所示。

表1 外循環(huán)系統(tǒng)主體設(shè)備

2.2 系統(tǒng)處理效果

2.2.1 常規(guī)指標(biāo)修復(fù)效果

工程處理目標(biāo)為達(dá)到地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838-2002）中Ⅳ類水質(zhì)要求，主要水質(zhì)參數(shù)如下：TP0.1mg/L，COD 30mg/L，NH3-N 1.5mg/L，TN 1.5mg/L。工程實(shí)施后，對(duì)修復(fù)后水體進(jìn)行了近一年的跟蹤分析，氨氮濃度基本都接近于零，COD、TN和TP的變化如圖1所示。

從圖4可以看出，經(jīng)系統(tǒng)修復(fù)以后，全年的水質(zhì)雖然隨季節(jié)有所波動(dòng)，但均可以穩(wěn)定達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）中Ⅳ類的水質(zhì)要求。

2.2.2 紫外-可見光譜全掃描檢測(cè)

紫外-可見光譜法可以表征水中溶解性有機(jī)物的種類及含量。本次試驗(yàn)，對(duì)修復(fù)前水樣和修復(fù)工程實(shí)施1年后的水樣進(jìn)行測(cè)定分析，結(jié)果如圖2所示。

圖2 修復(fù)工程實(shí)施1年后紫外-可見光譜差異圖

從圖2可以看出，修復(fù)前后有機(jī)物的波峰均集中在190~220 nm紫外區(qū)短波長(zhǎng)端至遠(yuǎn)紫外區(qū)的強(qiáng)吸收，隨波長(zhǎng)增大，紫外吸收值先增大后緩慢降低。與修復(fù)前相比，修復(fù)工程實(shí)施1年后水樣的紫外-可見光強(qiáng)度大幅度降低，說明系統(tǒng)可以通過生物強(qiáng)化有效促進(jìn)對(duì)水中各類有機(jī)物的去除。

3 結(jié)論

（1）外循環(huán)原位微生物擴(kuò)增技術(shù)利用原位微生物通過體外擴(kuò)增對(duì)污染水體進(jìn)行生態(tài)修復(fù)，投資低，無二次污染，是一種生態(tài)的景觀水體修復(fù)方法。

（2）采用外循環(huán)原位微生物擴(kuò)增技術(shù)對(duì)公園污染水體進(jìn)行修復(fù)，短期內(nèi)可達(dá)到并優(yōu)于地表水Ⅳ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，可實(shí)現(xiàn)人體非直接接觸景觀水體的水質(zhì)要求。

（3）水生植物和水生動(dòng)物對(duì)河道生態(tài)修復(fù)具有良好的功效，且對(duì)水體無副作用影響。因此，今后應(yīng)側(cè)重于對(duì)水生動(dòng)植物品種的選擇、搭配、布局等方面對(duì)原位微生物效果影響的研究。