惠州市某城區河涌黑臭水體整治工程研究

秦建橋，黃潔妮

（1.深圳市自由度環保科技有限公司，廣東 深圳 518100；2.肇慶學院 環境與化學工程學院，廣東 肇慶 526061）

1 引言

城市水體在城市生態系統中扮演著不可或缺的角色，其主要功能有凈化空氣、減少粉塵、降低噪音、有效調節城市溫濕度、減輕城市熱島效應等[1]。隨著社會經濟快速發展，城市人口不斷增長，城鎮水體污染大多較重。河流的黑臭污染不僅加劇了水資源危機，損壞了河涌生態系統的完整，更干擾了人們的生活，甚者危害了居民的身體健康。因此，河流黑臭污染治理刻不容緩。為了達到《水污染防治行動計劃》的目標，在加強控制污染源排放的同時，對黑臭河道進行以生態恢復為主的組合整治技術也是實現污染治理目標的有效方法。

生物—生態修復法可從根本上改善水質和恢復河涌的生態系統，目前在國外已取得了顯著成效，在我國也成為主要治理黑臭河涌的一種方法，其通過栽培的水生植物或人工篩選微生物的新陳代謝來轉移、轉化和降解水中的污染物，使河涌水質變好，同時重建的河涌生態系統不僅具有完整的食物鏈和食物網，還從根本上恢復了河涌生態系統的自我調節功能，具有長效持久、工程成本較低、綠色環保和景觀優化有機結合等特點[2]。

2 項目基本情況

2.1 項目概況

惠州市某城區木瀝涌起源于三棟鎮上洞村雞籠坑水庫，流經上洞村、陶前村、木瀝村和官橋村，從龍皇廟閘出西枝江和淡水河交匯。河涌全長約7km，年平均流量約為2.7m3/s。河涌主要作用為排洪及灌溉，河道從上游至下游寬度在5～25m。河涌兩岸較大的工業集中區主要為某工業園區。上游兩岸多為民居、廠房，河涌惠南大道以西河段兩岸多為農田，火燒橋至泰安路河段兩岸多為民居，泰安路至惠大高速崩達橋河段兩岸多為廠房，下游兩岸多為農田。河涌途經惠南大道及惠大高速局部路段。河涌中下游的水體有異味、水面漂浮物，岸邊綠化帶植被茂密，常見生活垃圾，難見水生動物。河涌上游的透明度較高，而惠大高速區域水色略黑，河涌透明度較低。

2.2 黑臭水體級別判定

該河涌下游2017年6月檢測數據見表1。

根據《城市黑臭水體整治工作指南》，在檢測點4項特征指標中，當1項指標大于60%的數據或≥2項指標大于30%的數據在“重度黑臭”范圍內的，則該點應被評為“重度黑臭”，否則可評為“輕度黑臭”[3]。故該河涌水體為輕度黑臭水體。

表1 河涌檢測數據

3 工程整治方案

3.1 常見生態修復技術

常見的生態修復技術有岸帶修復、生態凈化和人工增氧[3]，見表2。

表2 常見生態修復技術

3.2 整治技術選擇原則

城市黑臭水體整治技術的選擇應遵循“適用性、綜合性、經濟性、長效性和安全性”等原則[3]。根據治理目標，結合該河涌的實際情況，確定的治理技術方案為：先使用人工曝氣增氧，對河道水體增氧，使其維持高溶氧狀態，使用微生物組合菌群馴化培育優勢微生物，并通過種植合適的水生植物和投放合適的水生動物，人為建立生態系統，使其慢慢自我過渡到自然生態系統，恢復河涌物種多樣性，并通過生態系統自我恢復的能力，逐漸實現該河涌自然生態系統的自我循環。

3.3 整治方案

3.3.1 人工曝氣增氧

人工曝氣增氧主要是為了提高河涌的DO，提高河涌好氧微生物的活力，從而促進微生物消耗有機污染物[4]。

由于曝氣并非長期措施，主要用于施工運維初期、突發強降雨過后或大量污水突然涌入期間運行，根據項目需求和周邊環境，參考表3，采用以鼓風曝氣為主的方式，選用低噪音設備，鼓風機設置在遠離人群的位置，同時覆蓋隔音吸音材料，降低噪聲音量。

表3 曝氣方式的優缺點比較

結合該河涌的流量情況，建設運維初期曝氣機每天運行低強度的曝氣（DO濃度設置在約1mg/L）[5]，加上微生物制劑等補充措施，可提高水體曝氣處理效果，降低能耗。運維期曝氣用于強降雨過后或大量污水突發涌入河涌引起的應急情況，加速水質恢復[6]。

3.3.2 生態護岸

根據河涌不同水位的情況，建設相應的生態護岸。通過護岸改造，不僅保持水陸生態系統連通性，更是改善了河涌兩岸的環境。三維土工網墊護坡不僅有利于植物的自然生長，而且在很大程度上可減少工程造價，是首選的環保材料。

3.3.3 人工水草

人工水草是一種由合成材料制成的新型仿生載體。通過在河道內布置人工水草，為水中多種微生物提供生活載體，使其附著成長進而逐漸形成菌團，菌膠團吸附分解河道中的有機污染物，可有效改善受污染的河道水質，是利用生物接觸氧化或生態修復處理的一種強而有效的治理技術。根據相關研究，細繩狀人工水草對TP的去除率約為67%，對TN的去除率約為47%，對各項污染物的去除率都較高[7]，故本河涌采用細繩狀人工水草。根據現狀河涌高程和底泥消減程度，細繩狀水草長度約1m。根據現有水質監測數據，綜合考慮各河段的特點，人工水草的布置密度為5株/m2。

3.3.4 微生物制劑

微生物制劑是由多種擁有不同功能的有益菌種通過混合培養后組成一個擁有強大性能的菌群，其中主要包括光合菌、乳酸菌、酵母菌、放線菌等多種微生物。其凈水機理是微生物制劑中的微生物經固氮、光合等一系列作用消耗河涌中有機污染物促進自身繁殖生長，同時增加水中的DO[8]，而當水中營養物質被消耗到一定程度時，有效控制富營養化情況，微生物因缺少營養而被抑制活性，并不會造成微生物大量生長繁殖而重新污染河涌。據相關研究，微生物制劑對黑臭水體的COD、NH3-N、TP的去除率達到80%以上[9]。

3.3.5 水生植物

通過實施前期措施，水體透明度有所改善后，開始構建水生植物。其構建以沉水植物為主，與挺水植物、浮生植物和濕生植物相結合。

根據相關研究，金魚藻對NH3-N、TN、TP的去除率分別達78%、80%、80%以上，特別是對比其他沉水植物，金魚藻對NH3-N的去除率較高[10]。根據該河涌污染特征以及生態系統的結構和功能等要求，為達到水體自凈，沉水植物選擇金魚藻為主，配合黑藻、苦草等耐污以及便于管理的配置物種，形成一年四季常綠的“水生態系統”。

3.3.6 水生動物

長期方面，水生植物的根部通過吸收底泥及水體中的營養鹽類來抑制底泥再懸浮和減慢底泥向水體釋放營養物的速度，并放養適量的水生昆蟲、蝦類、蟹類、貝類等較小型的水生動物，等待這些小型水生動物的群落穩定后再投放適量的魚類等大型水生動物，最后通過及時割取水生植物及抓捕適量的水生動物，從而逐漸減少水中的營養物質，使河涌水質逐漸恢復。

河涌中會構造出藻類→浮游生物→水生動物的食物鏈。通過食物鏈的方式可降低水中營養物質和加強自凈作用，且可以有效利用資源，取得經濟效益和環境效益的有機統一。

4 結論與建議

根據該河涌黑臭水體的污染情況，結合惠州市城區水污染治理目標，通過分析不同河段的生態環境問題，選擇“人工增氧+生態護岸+人工水草+微生物制劑+水生植物+水生動物”的組合生態修復技術。

在綜合治理方案應用中，各單項技術不僅發揮各自功能，還獲得了協調共生。人工增氧技術可以迅速提高該河涌的DO，增強水中好氧微生物新陳代謝活動的強度。人工水草為河涌內微生物提供載體，可以有效增大水流與生物膜的接觸面積，加快污染物的分解，投加的微生物制劑可以加快水體凈化速度。而人工種植的水生植物不僅能通過吸收河涌的營養鹽類來降低河涌的氮磷濃度，還能通過光合作用把大量DO帶入底泥，提高底泥中的氧化還原電位，促進底泥中動物及微生物的生長繁殖，促進河涌的物種多樣性。通過水生動物的適當投放來攝食部分水生植物，從而抑制其過度生長繁殖。最后通過及時割取水生植物及捕撈水生動物，取得經濟效益和環境效益的有機統一。