趙建忠

無錫恒誠水利工程建設(shè)有限公司 江蘇無錫 214071

隨著我國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，城市河流水環(huán)境面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。點(diǎn)源污染、面源污染、內(nèi)源污染帶來的氮、磷、有機(jī)物等污染物使河道原有的自凈過程失衡，導(dǎo)致水體酸化，溶解氧降低，藻類滋生，出現(xiàn)富營養(yǎng)化甚至黑臭，破壞了河道原有的生態(tài)系統(tǒng)功能，嚴(yán)重影響城市景觀和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展[1]。城市河道生態(tài)修復(fù)主要以河道水生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能恢復(fù)為核心，一般組合使用物理法、化學(xué)法、生物法，結(jié)合外源、內(nèi)源污染控制輔助工程措施。物理法主要有曝氣增氧、底泥疏浚、引水沖污、機(jī)械除藻等[2]?；瘜W(xué)法通過向河道內(nèi)投放絮凝劑、沉淀劑等化學(xué)制劑實(shí)現(xiàn)水體凈化過程，對河道生態(tài)環(huán)境和水生動(dòng)植物有一定影響[2]。輔助工程措施包括截污納管、建設(shè)生態(tài)堤岸、設(shè)置前置庫等[2]。生態(tài)修復(fù)要求按照生態(tài)學(xué)原理對水治理工程進(jìn)行頂層設(shè)計(jì)，利用生態(tài)系統(tǒng)自凈能力消除污染并維持結(jié)構(gòu)和功能穩(wěn)定，在治理水質(zhì)的同時(shí)改善河道景觀實(shí)現(xiàn)長效治理[3]。

針對《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》和江蘇省關(guān)于城市黑臭水體整治工作要求，無錫市人民政府于2016年5月編制了《無錫市黑臭水體整治計(jì)劃表》確定了市區(qū)38條河道為黑臭水體。要求以“消除市區(qū)黑臭水體”為核心，用5年時(shí)間進(jìn)行綜合整治，確保到2020年底前達(dá)到一般景觀用水標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)市區(qū)河道水循環(huán)正常、水生態(tài)良好。其中，連接蠡湖與大運(yùn)河的“梁溪河”作為無錫的“母親河”，22條支浜中在治理前有17條黑臭。近年來陸續(xù)實(shí)施的河道治理工程實(shí)現(xiàn)了部分支浜消除黑臭，但主要斷面水質(zhì)仍劣于地表V類水標(biāo)準(zhǔn)，急需開展生態(tài)修復(fù)工程進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)水質(zhì)提升到景觀水標(biāo)準(zhǔn)。生態(tài)修復(fù)技術(shù)在太湖五里湖[4]、日本琵琶湖富營養(yǎng)化治理中得到成功運(yùn)用[5]，在排口來水復(fù)雜、缺乏生態(tài)基流的城市河流治理中報(bào)道較少。

梁溪河支浜小渲河聯(lián)通蠡湖，流經(jīng)居民集中居住區(qū)，管網(wǎng)狀況復(fù)雜且改造難度較大，是典型的缺乏生態(tài)基流的城市污染河道。本研究以小渲河生態(tài)修復(fù)工程為例，通過比較工程實(shí)施前后水質(zhì)變化情況，分析生態(tài)修復(fù)工程對水質(zhì)的改善效果，探討城市污染河道水質(zhì)改善的技術(shù)與機(jī)理，為城市河道的綜合治理提供借鑒。

1 小渲河概括

小渲河北起梁溪河，南至環(huán)湖路與西蠡湖交匯，在環(huán)湖路橋下有圍堰將小渲河分割為南北兩段。小渲河全長約1000m，河寬平均約為15m，水域面積約15000m2，河道常水位平均水深約2.0m。河道東岸為無錫（國家）工業(yè)設(shè)計(jì)知識產(chǎn)權(quán)園學(xué)習(xí)、辦公區(qū)域、無錫市蠡園中心小學(xué)，河道西岸為蘭寶西苑、湖濱南苑、湖濱北苑居民住宅區(qū)域。河道兩側(cè)主要為直立石砌駁岸，部分區(qū)域?yàn)榛炷翝{砌駁岸，幾乎與河邊生態(tài)系統(tǒng)隔斷。

小渲河承擔(dān)了周邊區(qū)域的排澇功能，沿線排查可見管口23個(gè)，多為雨水管口，個(gè)別管口在晴天仍有污水流出。根據(jù)調(diào)查，雖然河道沿線大部分區(qū)域已經(jīng)過污水管網(wǎng)的全覆蓋，但還存在已截污地塊排水不規(guī)范情況，沿線居民仍有通過雨水管排放污水或直排污水管入河等不文明的現(xiàn)象存在。同時(shí)河道兩岸附近設(shè)有多個(gè)垃圾堆放點(diǎn)，垃圾滲濾液通過地表徑流直接流入河中，造成水體污染。除外源污染外，淤泥等內(nèi)源污染也是惡化水環(huán)境誘因之一?，F(xiàn)場調(diào)研結(jié)果表明，小渲河底泥最大厚度約30cm，部分底質(zhì)為建筑垃圾及碎石等。

治理前，小渲河水體呈綠色，透明度30-50 cm，水體內(nèi)水生動(dòng)植物較少，污染源復(fù)雜，景觀效果不佳，水質(zhì)為地表水劣V類（表1）。

表1 小渲河生態(tài)修復(fù)工程實(shí)施前水質(zhì)狀況

2 工程概況

2.1 治理目標(biāo)

（1）感官目標(biāo)：杜絕河道藻類爆發(fā)，提升河道的感官效果。

（2）水質(zhì)目標(biāo)：在無山洪暴雨排澇的情況下，治理段水環(huán)境質(zhì)量明顯改善，全面消除黑臭，抑制藻類暴發(fā)，主要水質(zhì)指標(biāo)達(dá)到地表III類水標(biāo)準(zhǔn)（《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》GB3838-2002）。一般性臺風(fēng)暴雨天，河道水生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定，臺風(fēng)暴雨過后3-7天水質(zhì)全面恢復(fù)；短期臨時(shí)性污染，河道水生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定，臺風(fēng)暴雨過后7-10天水質(zhì)全面恢復(fù)。

2.2 生態(tài)修復(fù)工藝流程

圖1 小渲河生態(tài)修復(fù)工程技術(shù)路線

2018年8-11月，工程項(xiàng)目施工完成后穩(wěn)定一個(gè)月。本項(xiàng)目建設(shè)以生態(tài)方式為主，根據(jù)河道的功能規(guī)劃、地形地貌、水深等實(shí)際情況，遵循水生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建的基本原則，采取分區(qū)規(guī)劃建設(shè)的思路，建立“強(qiáng)化處理—深度凈化—穩(wěn)態(tài)化”三位一體、“動(dòng)靜”結(jié)合的“水生態(tài)自我凈化系統(tǒng)”水質(zhì)凈化系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)水體生物自凈并保持水質(zhì)穩(wěn)定，同時(shí)使河道水體維護(hù)達(dá)到低成本和長效可持續(xù)的目的。治理過程中，禁止向水體隨意投加化學(xué)類藥劑，禁止植種不明外來物種，以免造成二次污染和水體生態(tài)災(zāi)難。

根據(jù)河道形態(tài)、水文、水質(zhì)等基礎(chǔ)條件，因勢利導(dǎo)，以“底質(zhì)處理--截污控源--改善水質(zhì)--生態(tài)多樣--景觀優(yōu)美”為基本養(yǎng)護(hù)路線，選用排污口處理、底泥改善、曝氣增氧、水生植物、微生物構(gòu)建等建設(shè)措施，針對性的采用具體措施，保證達(dá)到水質(zhì)提升、生態(tài)多樣、景觀優(yōu)美的目標(biāo)。總體技術(shù)路線見圖1。

2.3 技術(shù)工藝參數(shù)

輔助工程措施包括樁木圍堰建設(shè)、降排水及地形微整、底部消毒與改良、雨污口預(yù)處理。構(gòu)建兩處樁木圍堰。底泥消毒、活化處理15000 m2。雨污口采用生態(tài)浮毯對其進(jìn)行凈化處理。曝氣增氧配置1.5kw/h噴泉曝氣裝置6套。

沉水植物群落構(gòu)建配置耐寒苦草4000 m2，金魚藻-輪葉黑藻混種7000 m2，在河道內(nèi)合適水深區(qū)域進(jìn)行成段的種植。浮葉植物群落構(gòu)建配置睡蓮24盆，銅錢草、粉綠狐尾藻各160 m2，浮毯框體160 m2。挺水植物構(gòu)建配置蘆葦、香蒲50 m2。水生動(dòng)物群落構(gòu)建投放食藻型浮游動(dòng)物900 L，環(huán)棱螺100 kg，河蚌50 kg，黑魚10尾。

2.4 水質(zhì)監(jiān)測

（1）樣點(diǎn)設(shè)置和樣品采集。本實(shí)驗(yàn)共設(shè)4個(gè)采樣點(diǎn)，由北向南依次設(shè)置在棰子橋北側(cè)、建筑路北側(cè)、滴翠路南側(cè)、環(huán)湖路北側(cè)。其中1號點(diǎn)為梁溪河交匯點(diǎn)，建筑路北側(cè)2號點(diǎn)位為區(qū)級控制斷面，3號、4號點(diǎn)分別位于被分割的小渲河北段河南段。除1號點(diǎn)外，其余3個(gè)點(diǎn)位均布設(shè)有組合的生態(tài)修復(fù)區(qū)工藝。

（2）理化指標(biāo)測定。從2019年1月至11月，每月初采集各點(diǎn)位表層水樣檢測水質(zhì)指標(biāo)。透明度用塞氏盤法當(dāng)場測定。水溫、pH、溶解氧（DO）、電導(dǎo)率、總?cè)芙夤腆w等指標(biāo)用YSI6600V2型多參數(shù)水質(zhì)監(jiān)測儀（美國）現(xiàn)場測定。實(shí)驗(yàn)室測定的理化指標(biāo)主要包括：氨氮（NH3-N）、總磷（TP）、CODCr、CODMn。測定方法主要參照國家環(huán)境保護(hù)局水與廢水監(jiān)測分析方法編委會(huì)編寫的《水與廢水監(jiān)測分析方法》（2002）。

3 工程運(yùn)行效果

3.1 水質(zhì)提升情況

圖2 治理前后水質(zhì)指標(biāo)變化情況

該工程建成后連續(xù)11個(gè)月維護(hù)期內(nèi)，河道水質(zhì)明顯改善，氨氮、總磷和CODCr的去除率分別達(dá)到82.3%、80.1%和53.0%，溶解氧由3.1mg/L提高到7.8mg/L，水質(zhì)達(dá)到地表水III類水標(biāo)準(zhǔn)。但是在2019年8、9月，受連續(xù)降水影響，地表徑流超過截污泵處理量，發(fā)生混流污水入河，造成短期內(nèi)部分指標(biāo)超標(biāo)。其中，8月份CODCr達(dá)到23mg/L，影響水質(zhì)降為IV類。9月CODCr達(dá)到21mg/L，NH3-N達(dá)到3.33mg/L，TP達(dá)到0.30 mg/L，均超過地表III類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，氨氮超標(biāo)230%，TP超標(biāo)50%，使得總體水質(zhì)降為劣V類。氨氮、總磷治理前分別為2.56±0.20、0.33±0.07mg/L，兩指標(biāo)僅在9月受偶發(fā)降水上升至治理前水平，分別達(dá)到治理前的130%和91%。CODCr顯示治理后5、8、9月均較其它月份高，但未達(dá)到治理前水平，總體削減率低于氨氮和總磷。

DO從治理前的3.1±0.5mg/L上升到治理后的5.1以上，最高的2019年1月達(dá)到11.5mg/L，低值出現(xiàn)在8、9月和11月。根據(jù)感官指標(biāo)，治理河段水面清潔，水體回歸正常顏色，透明度顯著提高，藻類聚集和黑臭現(xiàn)象完全消除。構(gòu)建的植物群落定植、生長良好，提升了河道的景觀效果，依稀可見投放的水生動(dòng)物，河道生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)明顯。

3.2 運(yùn)行管理

根據(jù)以往河道治理經(jīng)驗(yàn)，項(xiàng)目后續(xù)運(yùn)行維護(hù)需配備專業(yè)管理人員，建立嚴(yán)格的管理養(yǎng)護(hù)制度，才能夠保證設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，河道環(huán)境的長效維持。養(yǎng)護(hù)人員應(yīng)當(dāng)熟練掌握曝氣設(shè)備的操作流程、故障處理和維護(hù)方法，定期巡檢確定設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和效果。水生植物養(yǎng)護(hù)要做到換季及時(shí)補(bǔ)種，平時(shí)清理控制生物量，控制蟲害，保證沉水、漂浮、挺水植物群落凈化和景觀效果。另外要針對汛期污水入河、藻華爆發(fā)等問題制定應(yīng)急預(yù)案，儲備一定的物理化學(xué)處置物資，確保透明度和溶解氧快速恢復(fù)，保護(hù)沉水植物和水生動(dòng)物應(yīng)對突發(fā)水質(zhì)惡化。

4 結(jié)論與展望

近一年的連續(xù)監(jiān)測顯示，無錫市小渲河治理與生態(tài)修復(fù)工程達(dá)到了設(shè)計(jì)水質(zhì)目標(biāo)，取得了良好的生態(tài)和社會(huì)效益。治理河段水體回歸正常顏色，透明度顯著提高，藻類聚集和黑臭現(xiàn)象完全消除，水質(zhì)指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。水生植物、動(dòng)物長勢良好，提升了河道的景觀效果，河道生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定，功能得到提升。該項(xiàng)目運(yùn)行費(fèi)用較低，處理效果穩(wěn)定，具有工程化應(yīng)用推廣價(jià)值。

后期應(yīng)當(dāng)加大力度做好雨排口處理，嚴(yán)格控制混流污水和面源徑流污水入河。做好管理養(yǎng)護(hù)人員培訓(xùn)和學(xué)習(xí)，維護(hù)設(shè)備和生態(tài)系統(tǒng)良好穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)，繼續(xù)加強(qiáng)宣傳教育，嚴(yán)控河道兩岸居民侵占綠化用地種菜，削減肥料淋溶及農(nóng)藥入河。