原位生態凈化措施對微污染河流凈化效果研究

王旭東，羅蛟均，吳明亮，李 威，宋建三

（中建鐵投軌道交通建設有限公司，廣州 510000）

新時期，我國社會經濟高速發展，生態環境問題卻日益嚴重，河流污染問題日益突出，治理修復微污染河流刻不容緩。微污染水體是指水體受到氮、磷和有機物的污染，水中的污染物濃度略高于地表水V類水標準，總體特點表現為可生化性差、碳氮比低等[1-2]。當前，微污染河流治理技術一般分為原位修復技術和異位修復技術。

本研究主要通過構建現場試驗河道，重點開展多級生態濾壩、復合懸浮生態島以及生態河床技術進行現場河道水體生態原位強化凈化試驗研究，通過定期監測水質變化情況，分析研究多級生態濾壩、復合生態浮島、生態河床三項單體技術的凈化效果。

1 試驗材料

浮島植物為羊蹄、水芹菜和千屈菜。生態河床所需植物為輪葉黑藻、金魚藻和菹草。基質：礫石，粒徑為50～80 mm；生態凈水基質，粒徑為10～20 mm和30～50 mm。

濾壩內設鋼筋單體箱，單體箱由直徑10 mm的螺紋鋼筋焊接而成，長為600 mm，寬為300 mm，高為200 mm。鋼筋單體箱內襯由不銹鋼鐵絲編制的石籠網，其孔徑為30～50 mm，此外在試驗河道中生態河床段鋪設100 m石籠網，以構建生態河床[3-4]。

浮島床體為泡沫板，泡沫板厚50 mm，尺寸為1 000 mm×500 mm。固定浮島床體的材料選用直徑為12 mm、長度為1 m的無紋鋼筋若干根。

2 試驗方法

試驗河道河長為170 m，底寬為2.5～3.0 m，設計水深為0.4～0.6 m，則可知該河道過流斷面面積為1.10～2.04 m2，取平均值為1.57m2。根據式（1），可以計算水力負荷：

式中，HLR為水力負荷；V為水體體積；A為截面面積；Q為流量；t為時間。

本次試驗河道現場試驗生態強化凈化區共計為150 m，進行生態強化凈化技術構建。采用提升泵從污水處理廠二沉池出水口提水至試驗段渠道內，水流方向自東向西。經過檢測二沉池出水水質與河流水體接近，滿足試驗條件。根據水流方向順序，二沉池出水流經10 m水流消力段，20 m復合懸浮生態島（10個）、50 m生態河床I和生態濾壩I（1座）、100 m生態河床II和生態濾壩II（1座）后，流出試驗河道。

現場試驗從2018年3月開始，為期1個月。每周選取3～4 d監測各個單體和整個河道的水質指標，主要監測各個單體和整個河道進出水的溶解氧、溫度、濁度、COD（化學需氧量）、氨氮、總氮和總磷含量，分析各個單體以及整個集成系統的凈化效果。根據微污染河流的水質特性，本研究以V類水標準作為本次試驗效果的評判依據。

3 原位生態強化凈化技術對河水的凈化效果

3.1 單體試驗結果

根據生態濾壩、生態河床、生態懸浮島的進水、出水各類指標的濃度擬合關系方程，三種原位凈化方法對V類水的凈化能力分別如表1、表2和表3所示。

表1 生態濾壩對V類水的凈化能力

表2 生態河床對V類水的凈化能力

表3 生態浮島對V類水的凈化能力

3.2 單體凈化效果對比

各個單體的凈化效果如圖1所示。

圖1 單體凈化效果對比

各個單體對微污染水體的凈化效果經對比可得，相對于整個河道系統，生態濾壩對COD和總磷有較高的去除貢獻占比，對總氮也有不錯的去除效果，對氨氮的去除效果最低，但也有13.3%。生態懸浮島對氨氮和總氮的凈化貢獻占比達86.7%和64.5%，對總磷也有一定的去除效果，對氨氮的去除效果最差。生態河床對COD的凈化貢獻占35.4%，對總氮也有6.5%的凈化貢獻占比，但對氨氮和總磷的凈化貢獻占比均為0，這與試驗前期的準備研究相差甚遠，經分析，原因可能是河床內積累了太多的動植物殘骸，形成了一個內源污染源，在春季溫度升高的情況下，底泥沉積物中的污染物向水體中釋放，導致生態河床凈化效果不佳[5-6]。

4 結論

本文通過研究發現，三種原位生態強化凈化技術對試驗河道的凈化貢獻率由大到小為：生態濾壩＞生態懸浮島＞生態河床，水生植物和微生物作用在這三種凈化技術中起到了至關重要的作用。