濟南市臘山分洪河道生態治理初探

張魯寧，鄭永華，曹岳陽

（濟南市臘山分洪工程管理站，山東 濟南 250000）

隨著濟南市西進戰略的逐步實施，西部城區基礎配套設施更新擴建滯后于人口規模的快速膨脹。由于截污納管不到位，臘山分洪河道容納大量上游小區居民生產、生活產生的過量污染物，加之缺乏有效的處理措施，污染物累積引發河道水質發黑、發臭，浮萍、水華等問題。因而探尋有效的治理措施提升河道自凈功能，恢復河道生態，成為河道管理部門亟待解決的問題。

1 生態治理技術原理

1.1 河道曝氣技術

河道曝氣技術是通過加速水體復氧過程來提高水體溶解氧水平，恢復和增強水體中好氧降解有機物的微生物活力，形成多種微生物共存的良好生境，進而提升土著微生物凈化效率，凈化水體中的污染物質，達到消除黑臭的效果。

1.2 碳纖維填料生態草技術

碳纖維填料生態草技術可使河水中各種激活的微生物固定附著于碳纖維填料上，形成固定的高效生物膜系統。該系統包含好氧菌、厭氧菌和大量的原生動物，利用微生物產生各種生物酶和生物絮凝劑，通過吸附截留、絡合沉降、消化降解等方式去除污染物。

1.3 生態治理技術

臘山分洪河道生態治理技術結合曝氣充氧技術和碳纖維生態草技術，通過曝氣充氧形成水體好氧環境，激活底泥中好氧土著微生物，培育河道的生物多樣性，同時經吸附、架橋、凝聚、粘附等作用在碳纖維表面快速形成生物膜或活性污泥團，進而逐步建立起健康、合理的水生生態循環系統，利用水生生物吸收污染物中的碳、氮、磷等元素進行代謝活動的過程來實現本土原位修復，改善河道水質。

2 生態治理試驗

2017年5月對沿河6個點位檢測CODcr、氨氮、總磷，結果表明，各項指標超標嚴重，河道各點位水質均呈劣Ⅴ類，整個河道的水質情況不容樂觀。同時，受截污條件限制，控源截污后仍將有面源污水和少量點源污水進入河道，影響河道水質。

選取臘山分洪河道分洪閘下游100 m長河道為生態治理試驗段，自2017年6月2日至2017年7月6日試驗運行34 d，在水體底部鋪設曝氣管及碳纖維生態草，采用間歇曝氣，控制曝氣運行時間鼓氣泵和曝氣機每天工作6 h，特殊情況加大曝氣時間（8 h），樣品委托第三方檢測機構檢測。

3 試驗結果

3.1 水體中透明度變化

通過試驗分析影響河道透明度因素主要有兩個。1）河道曝氣擾動。治理前水體經短期試運行后處于靜止狀態，透明度較高，經曝氣擾動后，透明度迅速降低，后在20 cm左右上下波動。2）藻類生長。雖采取積極措施整治，但污染負荷一直處于較高水平，加之6月高溫天氣，富營養化狀態未有改觀，藻類生長迅速。

3.2 水體中溶解氧變化

曝氣擾動初始階段底泥污染物處于緩慢釋放狀態，聚集在河床表面，短期內抑制水體DO的增加速率，與人工曝氣的的增氧功能相抵消，因此在試驗運行后4 d內DO數據降為1.88 mg/L。在曝氣機持續增氧達到17 d后，水體DO得到了明顯改善，峰值達到4.14 mg/L，均值較治理前增加了46.8%，7月份停止曝氣后，DO有所下降。

3.3 水體中氧化還原電位變化

ORP反映了水環境體系中所有物質表現出來的宏觀氧化還原性，該指標一定程度上顯示水體的總體污染程度。通過試驗得知，河道生態治理明顯提升了氧化還原指標，ORP值較治理前上升了55.63%，維持在較高狀態。

3.4 水體中氨氮變化

試驗看出，生態治理前期NH4+-N濃度呈現小幅降低后，從第4 d開始一直呈現上升趨勢，第29 d開始緩慢下降。這表明河道底泥具有很大的NH4+-N釋放潛力，一方面可能與曝氣擾動狀態下間隙水和上層水體之間不存在傳質限制有關；另一方面微生物量持續上升，微生物的分解作用使得底泥中的有機氮以NH4+-N的形式釋放到上層水體，NH4+-N濃度持續升高。

3.5 水體中總氮變化

總氮同NH4+-N變化趨勢大體相符，在曝氣階段總氮由于底泥的釋放作用和有機物的分解作用的釋放，導致其緩慢上升。

3.6 水體中CODcr變化

初期對水質進行監測分析，CODcr值在158 mg/L左右。CODcr和BOD5直接或間接地反映了水體中有機污染物的量，微生物在厭氧條件下無法高效降解底泥中的污染物，超負荷排放的污染物使得水體底泥厚度增加。

試驗可知，CODcr值前期呈現明顯降低，在第8～12 d CODcr值維持在90 mg/L左右，水體CODcr去除率達43.67%，水體中的有機污染物明顯減少。但是在第12 d以后，CODcr值急劇增加，在第24 d達到最高值168 mg/L，后又迅速降低，總體去除率為49.36%。

3.7 水體中總磷變化

在厭氧條件下，微生物代謝活動使得有機態磷轉化為溶解性磷，受到曝氣擾動時，局部氧化還原條件的改變使得非溶解性無機態磷轉化為溶解性磷，磷從底泥中釋放出來，之后底泥可能對溶解性磷進行吸附并沉淀。試驗得知，總磷濃度在初期降解后先小幅回升，之后下降，可能是由于重新被吸附和沉淀。總磷總體呈現緩慢下降趨勢，去除率為35.07%。

3.8 水體中BOD5變化

試驗中可知，BOD5初始值在45.3 mg/L左右，到第8 d，降到一個較低值26.6 mg/L，去除率達到41.28%，試驗中期BOD5值變化與CODcr類似，最終去除率為50.11%。對河道黑臭水體進行生物氧化，土著優勢菌種的協同作用可有效降低底泥有機物含量，增強水體的生物降解性，促進底泥微量營養元素釋放，從而建立起水體的生態系統。

4 結論及展望

4.1 結論

1）臘山分洪河道屬人工開挖河道，無論從護岸建筑與河道結構，還是水環境生態都屬于自凈能力較弱的水體，其生態系統失衡，底棲生物較少，對于這類河道，生態治理可能是一個較好的選擇。

從治理效果來看，改善水質指標較為明顯的是 DO、ORP、TP 及 CODcr、BOD5。 前兩項指標較治理前分別增加了46.8%、55.63%，其中ORP始終維持在較高水平，后三項指標去除率為35.07%和49.36%、50.11%。但其他水質指標如NH4+-N、TN 及 CODcr、BOD5均有突破前值。生態治理對水體透明度未有較大變化，可能與曝氣擾動及高負荷下藻類生長有關聯。

2）河道受污染后，部分污染物以沉淀或者吸附方式蓄存于底泥中。曝氣擾動可能會促使污染物釋放，造成二次污染。

4.2 展望

1）臘山分洪河道生態治理充分利用了具有降解本河道內污染物功能的土著微生物菌群的生物降解作用，可從河道水體、底泥及周邊植物當中篩選該土著微生物菌群并擴繁使用，最大限度發揮其專效性，快速發揮其凈水功能。

2）底泥污染物的釋放時間、途徑和釋放量具有不確定性。掌握底泥氮磷轉化機理及污染物釋放動力學過程，利用土著微生物進行底泥原位修復，改善黑臭底泥狀態，是下一步試驗研究的方向。

3）生態治理后部分黑臭指標加重或呈反復狀態，表明了多元化河道治理方案是解決河道水體污染、消除黑臭的有效手段。

[1] 張顯忠.黑臭水體原位修復技術試驗研究與工程示范[J].中國市政工程，2017，(1):23-25.

[2] 肖羽堂，王艷杰，吳玉麗，曾楚雯，鄭偉明.好氧-富氧曝氣生物處理在黑臭河涌原位修復中的應用 [J].環境工程學報，2017，(5):2780-2784.

[3] 吳青梅，鄧代永，許玫英，孫國萍，土著微生物修復黑臭水體的生物技術研究[J].環境科學與技術，2011(34):197-201.

[4] 李思敏，黃帥，徐明.碳纖維人工水草技術處理湖泊水的試驗研究[J].河北工程大學學報(自然科學版)，2016，(33):81-85.