河道水環(huán)境治理生態(tài)修復(fù)技術(shù)應(yīng)用

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摘要:以贛州市南康區(qū)城市水環(huán)境治理工程為例，結(jié)合工程實踐經(jīng)驗和河流生態(tài)治理措施，從多個不同方面提出了水環(huán)境自修復(fù)技術(shù)。研究表明:水環(huán)境治理工程顯著改善了河流水質(zhì)狀況，大幅度降低了水體中污染物的濃度值，將治理前的劣Ⅴ類水質(zhì)提高至Ⅳ類，取得的人文景觀和水質(zhì)效果較為理想。

關(guān)鍵詞:河道治理;生態(tài)環(huán)境;南康區(qū);修復(fù)技術(shù)

引言

河道為構(gòu)成水環(huán)境系統(tǒng)和城鄉(xiāng)河湖水系的重要載體，在促進(jìn)人類社會進(jìn)步和促進(jìn)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展中占據(jù)著重要地位［1］。經(jīng)濟的不斷發(fā)展使得各行業(yè)用水量急劇增大，各類污染物不斷被排入河流而引起一系列的問題，如水體中有機物、懸浮物、氮磷含量過高造成的水體黑臭、渾濁和發(fā)綠等問題;河流含氧量的降低和各類污染物的排放，嚴(yán)重威脅的河流水體安全。所以，河流水系統(tǒng)屬于污染治理和生態(tài)失衡的綜合性復(fù)雜體系［2］。不同區(qū)域的河流受污染特征、類型不同，相應(yīng)的污染源也存在一定差異，由此導(dǎo)致僅僅依賴于生物、化學(xué)或物理修復(fù)措施往往不能達(dá)到徹底修復(fù)水環(huán)境的目標(biāo)［6］。鑒于此，結(jié)合工程實踐經(jīng)驗和河流生態(tài)修復(fù)技術(shù)，提出了某兩種或多種技術(shù)集合的多方位生態(tài)修復(fù)體系，然后將其應(yīng)用于贛州市南康區(qū)城市水環(huán)境治理工程，大大提升了河流生態(tài)服務(wù)功能和河道的水環(huán)境恢復(fù)能力。

1多方位生態(tài)修復(fù)技術(shù)體系

多方位生態(tài)修復(fù)技術(shù)體系是一種以技術(shù)集成、統(tǒng)籌管理、綜合治理、長效運行為基本原則，通過內(nèi)源控制、人工凈化、外源截留以及自凈強化等一系列治理措施實現(xiàn)水生態(tài)系統(tǒng)的自然修復(fù)，見表1。

1.1外源污染控制

實踐表明，初期雨水對河流水體的污染程度更大，為改善水質(zhì)狀況無法僅僅依靠點源污染控制。因此，多方位生態(tài)修復(fù)采取了一種工程化雨水處理技術(shù)，即雨水原位自動膜濾設(shè)備，通過采取具有膜過濾和前處理一體化的超低壓膜過濾工藝，對雨水徑流污染物進(jìn)行高標(biāo)準(zhǔn)的去除。選擇折疊式濾膜作為濾芯，在保障過水能力的同時實現(xiàn)截污的目的。通過設(shè)置水體貯存池，由此可大大降低人工維護(hù)的成本和截留污染物的累計，從而延長濾芯的工作年限。該設(shè)備能夠有效降低雨水污染含量，因此通常安裝在雨水管網(wǎng)的入河末端，經(jīng)系統(tǒng)過濾可防止直排河道產(chǎn)生的二次污染［7］。自然河岸的“可滲透性”利用駁岸生態(tài)滯留系統(tǒng)恢復(fù)，由此減少未排入管網(wǎng)系統(tǒng)的雨水流入受納河道的污染負(fù)荷和徑流量［8］。水系的水運、防洪等功能為傳統(tǒng)駁岸的最根本的目標(biāo)，由此對河流生物多樣性、生態(tài)環(huán)境等產(chǎn)生一定的破壞。基于自然材料的生態(tài)駁岸可為植被的生長提供了環(huán)境條件，具有增強水岸自然景觀、涵養(yǎng)水源和保護(hù)水土等功能。另外，將棲息地和生物走廊等修建于生態(tài)駁岸，可形成具有良好滲透性的水陸交界面，從而提高生態(tài)服務(wù)功能和水體自凈能力。根據(jù)滯留系統(tǒng)能夠?qū)Ⅰg岸、水陸面構(gòu)成一個整體，而能量和物質(zhì)的交換途徑有各種植物間隙、孔洞、空隙等，同時空氣中的氧氣在不同水流速度下被攜帶至水體，有利于水體的凈化。因此，大幅度降低水污染物排放量、恢復(fù)河流濕地及河道的生態(tài)系統(tǒng)、嚴(yán)禁新占河道與濕地等為解決河道面臨的生態(tài)問題的主要措施。

1.2內(nèi)源污染控制

城市河流水質(zhì)在很大程度上受外源入河沉淀的影響，即底泥對水體環(huán)境可產(chǎn)生二次污染。氮磷、重金屬等在外源污染有效控制的條件下也會在特定的條件下進(jìn)入水體，并在河道底部逐漸積累，對河流上部分水體產(chǎn)生影響。對此，可采取機械清淤和生物酶底泥修復(fù)相結(jié)合的內(nèi)源污染控制的有效措施，具有可持續(xù)性好、去除污染率高及減少快等優(yōu)點［9］。機械清淤可在一定程度上改善底泥和河流水體的理化性質(zhì)，但該項措施的投資成本較高，一般適用于污染負(fù)荷高的小面積水域修復(fù)。在受污染程度較低、涉及范圍較小的區(qū)域比較適用生物酶底泥修復(fù)技術(shù)，從而顯著提升微生物在自然條件下降解有害有度污染物的能力。另外，底泥理化性質(zhì)的可持續(xù)性在提高微生物活性后得到重要保障［10］。

1.3人工凈化體系

河道水環(huán)境系統(tǒng)在外界污染物迅速進(jìn)入河道時產(chǎn)生失衡或不穩(wěn)定，通過采用應(yīng)急措施確保河流水系統(tǒng)的完整性。因此，河道抵抗外界干擾的能力可通過人工凈化干預(yù)體系提升［11］。當(dāng)前應(yīng)用較為廣泛的技術(shù)措施為超微凈化水工藝，見圖1。該技術(shù)是采用超高壓氣水混合法形成大量的微小氣泡，由此實現(xiàn)增大水體氧容量和氧化有機物、去除各類污染物的目標(biāo)，從而大大提升水體能見度，在河流水體凈化方面具有較強有效性。超微凈化水處理技術(shù)可逐個消除河流重金屬污染、含氧量低、水體黑臭、渾濁、發(fā)綠等常見的水質(zhì)問題，具體的凈化過程為:微米級氣泡可迅速去除發(fā)綠水體中的黏附藻類;攜帶正電荷的超微氣泡能夠直接分離、吸附水體中的泥沙和膠體，從而凈化渾濁的水體;水體中的有機物在超微氣泡破裂和沉降過程中產(chǎn)生的自由基、氫氧基作用下發(fā)生分解、氧化，由此可實現(xiàn)治理黑臭水體的目標(biāo)。

1.4水體自凈化

應(yīng)根據(jù)河道不同的受損和受污染程度，采取相應(yīng)的管理、修復(fù)和治理策略，從而提高工程資金的使用效率和各項治理措施的成效。當(dāng)前，水生態(tài)系統(tǒng)在河道整治中的應(yīng)用越來越廣泛，對于強化水體的自身功能發(fā)揮著重要作用，水體自凈過程見圖2。對生態(tài)系統(tǒng)受損不嚴(yán)重、受污染脅迫時間不長且水質(zhì)超標(biāo)不嚴(yán)重的那些河道，采取以減量為主的措施，通過采取有效的治理措施改善水體質(zhì)量，減少入河污染量，發(fā)揮河流生態(tài)系統(tǒng)的自凈化、自組織功能自然修復(fù)。挺水、沉水、浮葉植物為構(gòu)建水生植物群落的主要內(nèi)容，其中挺水及浮葉植物群落發(fā)揮著維持水體環(huán)境和增強景觀效果的作用。在維持生態(tài)多樣性和系統(tǒng)穩(wěn)定的條件下對水陸系統(tǒng)之間的能量、物質(zhì)交流發(fā)揮著重要作用。通常將水下草皮布置在岸邊較淺水域，如四季常綠矮型枯草等。為提高深水區(qū)景觀度將四季常綠、體形較高的水下森林一般布置在中部較深區(qū)域。群落的構(gòu)建主要考慮如下原則:氮磷等富營養(yǎng)物質(zhì)主要由沉水植物的吸附作用消除;通過有效控制懸浮物，顯著減少氮磷的釋放;通過光合放氧促進(jìn)鐵、鋁與泥質(zhì)中磷的有效結(jié)合，降低磷含量;充分發(fā)揮沉水植物的功能抑制藻類的繁殖與生長。針對生態(tài)功能結(jié)構(gòu)完全受損退化、水質(zhì)嚴(yán)重惡化和長期污染物超負(fù)荷輸入的河道，采取養(yǎng)護(hù)、修復(fù)、減量相結(jié)合的綜合整治措施加快污染物減量化步伐，如通過實施補水換水、布放人工水草、投加微生物、修建曝氣及清淤池等措施，在條件允許的情況下也可引入旁側(cè)濕地進(jìn)行強化治污，盡快為河流生物群落營造良好的生存環(huán)境。另外，枝角類浮游動物在實現(xiàn)動物蛋白與有機物、藍(lán)綠藻轉(zhuǎn)化的同時，又可作為天然餌料被魚類攝食，從而形成良好的生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)。此階段的工作重點為如何提高重建生物群落的增殖率、成活率以及確保建成的治污設(shè)施持續(xù)高效的發(fā)揮作用，這也是中小河道生態(tài)整治和環(huán)境修復(fù)易被忽視的環(huán)節(jié)。

2實例應(yīng)用

以贛州市南康區(qū)城市水環(huán)境治理工程為例，治理項目位于南康區(qū)龍嶺鎮(zhèn)內(nèi)，堤線從丫叉村到大樹下，河流全長13.33km，本次治理8.58km。河流中TP、NH3－N、COD濃度分別為1.6mg/L、12.5mg/L、290.2mg/L，屬于劣Ⅴ類水質(zhì)，現(xiàn)狀河流透明度極低、水體發(fā)黑發(fā)臭等問題突出。由于上游河道沒有設(shè)置相應(yīng)的截污措施，使得各種污水和部分降水直接進(jìn)入河道，考慮選用隔膜導(dǎo)流處理受污染水體，隔膜的外、內(nèi)層分別為聚酯纖維膜和土工膜，布置于南康區(qū)河道南岸2km處。通過導(dǎo)流作用，將部分污水流至下游可降低進(jìn)入南康城區(qū)段的污水量，由此實現(xiàn)部分非溶解性污染物的有效攔截。針對直接排入河道的雨污水，為提高底泥和水體微生物的新陳代謝能力與呼吸強度，氧化和消減底泥內(nèi)源污染，采取將生物酶投入至河道激活其活性的措施，由此實現(xiàn)底泥的原位治理和河道黑臭底泥現(xiàn)狀的改善［12］。根據(jù)水質(zhì)相關(guān)要求利用河流生態(tài)技術(shù)，進(jìn)一步美化環(huán)境維持水生態(tài)系統(tǒng)循環(huán)。在河道綜合整治項目中引入超微凈化設(shè)備技術(shù)，這是受污染河道尤其是城市河流治理的有效方法，水質(zhì)凈化指標(biāo)見表2。根據(jù)表1可知，南康區(qū)河段水環(huán)境質(zhì)量得到明顯改善，為河道水生態(tài)環(huán)境創(chuàng)造了良好的條件?？祬^(qū)城市水環(huán)境治理項目，通過拋灑、投放的方式構(gòu)建浮游和底棲動物群落，以鯽魚、鰱魚為主的魚類群落以及以伊樂藻、矮型苦草為主的沉水植物群落，形成了自然良性循環(huán)的水生態(tài)系統(tǒng)。項目實施2個月后，河流水體由之前的淡綠色逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榍宄阂姷?、無色透明的水體，河流水環(huán)境得到明顯改善，TP、NH3－N、COD等污染指標(biāo)降低至0.4mg/L、8.1mg/L、23.5mg/L，顯著提升了水體自凈能力和地表水環(huán)境狀況。

3結(jié)論

文章結(jié)合工程實踐經(jīng)驗和河流生態(tài)修復(fù)技術(shù)，提出了某兩種或多種技術(shù)集合的多方位生態(tài)修復(fù)體系，得出的主要結(jié)論如下:1)為保障河道行洪、水源、生態(tài)安全和實現(xiàn)水清岸綠景美，多方位生態(tài)修復(fù)技術(shù)能夠因地制宜的采取有效措施，促進(jìn)水資源的協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展，最大程度的發(fā)揮河流的生態(tài)服務(wù)功能。2)該技術(shù)南康區(qū)治理工程的成功應(yīng)用，在很大程度上減少了河流中TP、NH3－N、COD等污染指標(biāo)值，河流水體由之前的淡綠色逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榍宄阂姷?、無色透明的水體，大大改善了水體環(huán)境。3)水生動物和水生植物對水體無副作用影響，在提高河流水下森林景觀效果和恢復(fù)河道生態(tài)功能等方面具有顯著的成效。所以，未來仍需要進(jìn)一步研究水生動植物在河道中的布局、搭配、選擇等。

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作者：朱星亮 單位：江西水投勘測設(shè)計有限公司