景觀水體生態修復工程設計與效果分析

盧 峰

（1.上海城建市政工程(集團)有限公司，上海市 200065；2.同濟大學環境科學與工程學院，上海市 200092）

0 引言

受損景觀水體的修復是目前水資源領域的研究熱點，得到國內外高度關注[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以及氮磷等營養鹽，影響了景觀水體的應有功能。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物打造水生態系統，但由于有些景觀水體往往底部和駁岸為硬質材料，且因為參觀需求內部難以大規模工程改造，單一的種植水生植物及投放水生動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合進一步提高水體的修復效果是解決景觀水體修復技術問題的重要發展方向。

近年來，原位微生物水體修復技術逐漸得到應用，該技術和傳統技術相比具有投資少、工期短、建設面積小、運行管理成本低、不需要投加化學藥劑等特點。但對于自凈能力差，有外源污染，內部不宜實施大范圍工程改造的景觀水體來說，原位微生物修復技術存在見效慢，抗沖擊能力差等缺點。該工程采用外循環原位微生物擴增技術對上海某公園景觀水體進行修復，對原位微生物系統進行了強化，取得了較好的效果。

1 工程概況

1.1 公園簡況

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

1.2 設計思路

由于公園水體底部和駁岸基本為硬質材料，通過種植水生植物及投放水生動物打造水生態系統的方案對現有設施影響較大，且影響到公園的日常運行，因此考慮設計外循環處理系統，通過外循環補充營養劑強化原位微生物的擴增，提高水體的自凈能力，確保水質的長期穩定改善。

1.3 水質測定方法

化學需氧量和氨氮按照《生活飲用水衛生標準》（GB/T5750.7—2006）和《氨氮的測定蒸餾 -中和滴定法》（HJ 537-2009）進行，總氮和總磷采用紫外-可見分光光度計進行測定。

2 外循環原位微生物生態修復系統的設計和效果

2.1 系統設計

（1）水生動植物

該公園景觀水體對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，本項目合理點綴部分挺水植物和浮水植物。另外培養土著硅藻，促進硅藻不斷生長，吸收水體中過多的氮磷等營養，降低該水體氮磷含量，硅藻光合作用在水體各部位產生大量溶解氧，促進土著好氧菌降解水體有機污染物為易被水生植物（包括硅藻等浮游植物）吸收的小分子營養物質，提高水體透明度；高溶解氧大大改善了水體生物生長環境，為水生生物多樣性的建立提供了必要條件；同時硅藻作為浮游動物的高營養食物不斷促進浮游動物生長，浮游動物又促進土著魚蝦等高蛋白經濟動物快速生長，從而在水體中建立起從硅藻、浮游動物到魚蝦等水生動物組成的生態食物鏈；依靠這條食物鏈將硅藻固定的氮磷等富營養物質逐漸轉移到魚蝦等的生物量上，人們再通過收獲魚蝦最終將水體中的氮、磷轉移出水體，使水體得到根本性的凈化。

水生動物是水下生態系統中不可缺少的一環，它們在物質流動方面扮演著重要角色。水生動物在一定程度上對水體污染物的吸收及遷移作用，主要途徑為經過消化道、呼吸道及皮膚。如濾食性貝類，以浮游植物、微生物和有機碎屑為食，濾水率和攝食量均很大，故而可以加速懸浮物質沉降、利用及促進浮游植物生長繁殖，加速有機質的循環作用，進而達到優化水質的目的。需要注意的是，水生動物的投放目的維持水下生態系統的平衡，而不是以產生經濟效益為目的。根據本工程需要，選擇的底棲類動物主要有螺類、青蝦、濾食性草食性肉食性魚類。

（2）外循環系統

工程配置外循環系統1套，包括提升泵，微生物加富培養箱，營養劑投加系統、專用填料、回轉式鼓風機和控制系統，主要設備參數如表1所示。

表1 外循環系統主體設備

2.2 系統處理效果

2.2.1 常規指標修復效果

工程處理目標為達到地表水環境質量標準《地表水環境質量標準》（GB 3838-2002）中Ⅳ類水質要求，主要水質參數如下：TP0.1mg/L，COD 30mg/L，NH3-N 1.5mg/L，TN 1.5mg/L。工程實施后，對修復后水體進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，經系統修復以后，全年的水質雖然隨季節有所波動，但均可以穩定達到《地表水環境質量標準》（GB3838-2002）中Ⅳ類的水質要求。

2.2.2 紫外-可見光譜全掃描檢測

紫外-可見光譜法可以表征水中溶解性有機物的種類及含量。本次試驗，對修復前水樣和修復工程實施1年后的水樣進行測定分析，結果如圖2所示。

圖2 修復工程實施1年后紫外-可見光譜差異圖

從圖2可以看出，修復前后有機物的波峰均集中在190~220 nm紫外區短波長端至遠紫外區的強吸收，隨波長增大，紫外吸收值先增大后緩慢降低。與修復前相比，修復工程實施1年后水樣的紫外-可見光強度大幅度降低，說明系統可以通過生物強化有效促進對水中各類有機物的去除。

3 結論

（1）外循環原位微生物擴增技術利用原位微生物通過體外擴增對污染水體進行生態修復，投資低，無二次污染，是一種生態的景觀水體修復方法。

（2）采用外循環原位微生物擴增技術對公園污染水體進行修復，短期內可達到并優于地表水Ⅳ類水質標準，可實現人體非直接接觸景觀水體的水質要求。

（3）水生植物和水生動物對河道生態修復具有良好的功效，且對水體無副作用影響。因此，今后應側重于對水生動植物品種的選擇、搭配、布局等方面對原位微生物效果影響的研究。