某河輕度黑臭河水生態(tài)修復(fù)研究

徐大川

(山東省水利工程局有限公司，山東 濟(jì)南 250013)

1 引言

城鎮(zhèn)生態(tài)環(huán)境建設(shè)已經(jīng)越來越受到重視，水環(huán)境是城市環(huán)境治理的重要工作內(nèi)容[1-2]。在城市的快速發(fā)展過程中，城市水環(huán)境受到了不同程度的污染，甚至一些城市河道已經(jīng)發(fā)展成為黑臭水體，嚴(yán)重影響到當(dāng)?shù)氐娜司迎h(huán)境[3-4]。因此，有許多的城市采取了水環(huán)境治理、恢復(fù)工程措施，改善了當(dāng)?shù)氐暮拥拉h(huán)境，取得了良好的經(jīng)濟(jì)、社會、生態(tài)效益[5-6]。

2 工程概況

項(xiàng)目位于安徽省某市，治理河道河長1170 m，河道平均寬度20 m，其中最寬27 m，最窄13 m，河道水深2 m～3.5 m，常水位2 m～3.5 m，東市河的新坊橋至通關(guān)門這段河道河底淤泥最深達(dá)1.2 m，河水自西向東流向，周圍水體主河道有京杭大運(yùn)河，支流有北市河、西市河。河道黑臭、水體環(huán)境遭到破壞，同時大量污染物附著沉淀至河床，河床底泥中污染物向上覆水體釋放，如此循環(huán)，水體污染加劇，所以恢復(fù)生物床自凈能力是目標(biāo)。

3 黑臭河水生態(tài)修復(fù)

3.1 河道生態(tài)船和生態(tài)修復(fù)劑配套技術(shù)

3.1.1 技術(shù)簡介

生態(tài)修復(fù)船與生態(tài)修復(fù)劑完美配套實(shí)施生態(tài)治理修復(fù)的新技術(shù)進(jìn)行泥水同步治理，對底泥(有機(jī)質(zhì)黑臭淤泥)、水、修復(fù)劑三者實(shí)施充分?jǐn)嚢瑁?jīng)過材料間凝聚、吸附、電化學(xué)、螯合固定和分離、沉淀等過程，再把含水率90%以上的有機(jī)質(zhì)黑臭淤泥膠原狀大分子鏈進(jìn)行破壁，即大分子分解為小分子，同步析出90%的水，通過生態(tài)修復(fù)劑一系列物化反應(yīng)提高水體的活性因子，10%的有機(jī)質(zhì)淤泥經(jīng)過物化反應(yīng)對其進(jìn)行螯合、固化、沉淀、達(dá)到泥水分離，澄清水質(zhì)。利用該技術(shù)，3個月內(nèi)可以達(dá)到Ⅴ類水質(zhì)，水質(zhì)清澈透亮，能見度達(dá)到50 cm以上。

3.1.2 實(shí)施方案

1)污染水體的預(yù)處理。清理河床垃圾及水草清理、安裝生態(tài)修復(fù)沙濾裝置和生態(tài)攔截網(wǎng),通過人工對河道的清理，以達(dá)到恢復(fù)河道表觀美化程度，同時去除垃圾及水草可能腐質(zhì)對水體產(chǎn)生的影響。

2)水環(huán)境生態(tài)修復(fù)治理。通過配套專用設(shè)備投加生態(tài)修復(fù)劑，進(jìn)行泥、水強(qiáng)制修復(fù)治理。生態(tài)修復(fù)劑用量需要根據(jù)河道不同段的水質(zhì)現(xiàn)狀確定，根據(jù)相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)，按照230 g/m2劑量投加較為合理。操作人員將配置好的生態(tài)修復(fù)劑裝載至船上，通過投加系統(tǒng)將修復(fù)劑均勻噴灑至水體。

3)深度治理。通過配套專用設(shè)備投加生態(tài)修復(fù)劑同時產(chǎn)生超聲波物理反應(yīng)起到曝氣增氧過程，進(jìn)行泥、水深度治理。

4)營造生態(tài)鏈。選擇性種植水生植物、投放生物菌種，重建水體生態(tài)系統(tǒng)。本設(shè)計強(qiáng)調(diào)注重對原有自然河道、駁岸自然形態(tài)，運(yùn)用沉水植物和挺水植物的搭配，凈化水質(zhì)的同時有效提高東、南市河河道兩岸的生態(tài)景觀。

3.2 仿生修復(fù)

為了提升水體自凈能力，提高水體環(huán)境容量；輔助“仿生態(tài)系統(tǒng)”，彌補(bǔ)環(huán)境容量不足。仿生系統(tǒng)主要由以下裝置組成：(1)雙模智能生態(tài)凈水裝置；(2)高效精濾凈水裝置；(3)各種應(yīng)用場景類型高效曝氣設(shè)備；(4)水生植物類生態(tài)系統(tǒng)。仿生修復(fù)總體方案見圖1、圖2。

圖1 河道生態(tài)船和生態(tài)修復(fù)劑配套技術(shù)實(shí)施方案

圖2 河湖治理方案

3.2.1 雙模智能生態(tài)凈水裝置

雙模智能生態(tài)凈水裝置，采用新型高效BAFF工藝包，以優(yōu)化的高效曝氣生物濾池為核心，結(jié)合精密快濾技術(shù)，有針對性地凈化水質(zhì)(特別是對氨氮的去除)和快速去除懸浮物；實(shí)現(xiàn)水質(zhì)應(yīng)急模式時，各處理單元同步并聯(lián)運(yùn)行過濾模式，保證大處理量的出水和高效去除懸浮物，快速提高水體透明度；水質(zhì)提升模式時，各處理單元串聯(lián)運(yùn)行，高效去除氨氮與有機(jī)物。

3.2.2 高效精濾凈水裝置

高效精濾凈水裝置不同于傳統(tǒng)的過濾，以微混凝+接觸過濾工藝技術(shù)為核心，過濾單元采用多層復(fù)合精細(xì)濾料技術(shù)，以多種自然礦物質(zhì)作為濾料，并按比重大小、粗細(xì)程度由上至下分層排列組成的復(fù)合濾層，過濾精度極高。可以去除污染水體中的顆粒狀、膠質(zhì)狀有機(jī)物和無機(jī)顆粒，處理后水質(zhì)較好，出水濁度最好可以達(dá)到1NTU，水處理過程對水體無二次污染，不會對周圍環(huán)境造成影響。基本原理見圖3。

圖3 高效精濾凈水裝置原理

3.2.3 各種應(yīng)用場景類型高效曝氣設(shè)備

(1)固定式高效微氣泡曝氣裝置

該裝置的主要原理是文丘里管射流曝氣原理。通過裝置內(nèi)的潛水泵射流，形成真空吸力，從而將空氣中的氧氣充分溶解在水中，從而達(dá)到河道充氧、增強(qiáng)河道水動力的作用。為了提高增氧和凈水功能，裝置內(nèi)設(shè)置流線型噴口吸氣部件、獨(dú)特氣水旋流溶入腔室部件、氣水切割裝置等。見圖4(a)。

(2)漂浮式高效微氣泡曝氣裝置

漂浮式高效微氣泡曝氣裝置工作原理及特點(diǎn)與固定式高效微氣泡曝氣裝置相類似，僅安裝方式不同，使用條件不一樣。見圖4(b)。

(3)微孔曝氣裝置

微孔曝氣裝置是一種鼓風(fēng)曝氣。其主要原理是利用空壓機(jī)或者鼓風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的壓縮空氣，通過輸氣管道輸送至水體中的擴(kuò)散裝置內(nèi)，從而將空氣以微氣泡的形式擴(kuò)散在河水中，利用微氣泡增加河道的含氧量，同時曝氣氣泡也可使得河道上、下層水體的循環(huán)加強(qiáng)；另一方面，氣泡破裂后的造波作用，也有助于提高河道水體的溶解氧。見圖4(c)。

(4)噴泉式生物曝氣裝置

采用噴泉+生物降解的組合結(jié)構(gòu)，合理利用噴泉的“呼吸”以及水動力和生物凈化的作用，對局部水域進(jìn)行凈化，而且在河道上造就人工噴泉水景，使水體增加動感和靈性。見圖4(d)。

(5)潛水式生態(tài)曝氣裝置

該裝置可充分利用微生物的捕捉作用，可提高氧的利用率，同時，該裝置可作為微生物的培養(yǎng)基地。可不斷向“仿生”修復(fù)提供微生物，從而，實(shí)現(xiàn)“仿生態(tài)”系統(tǒng)長效發(fā)揮作用。在潛水式生態(tài)曝氣裝置基礎(chǔ)上增加一套氣液混合推流裝置，使曝氣裝置產(chǎn)生的微氣泡充分與水相溶，快速提高水體中溶解氧濃度。見圖4(e)。

(a)固定式高效微氣泡曝氣裝置

3.2.4 水生植物類生態(tài)系統(tǒng)

(1)生態(tài)浮島

生態(tài)浮島是浮島與微生物處理裝置有機(jī)結(jié)合的產(chǎn)物。生態(tài)浮島可依據(jù)河道情況、景觀方案組合成不同的形狀，通過種植具有凈水功能的植物，合理打造河道景觀效果。微生物處理裝置一般懸掛于浮島的下部，通過懸掛多孔隙的材料，為微生物生長、繁殖提供了良好的環(huán)境。生態(tài)浮島充分利用了微生物降解河道中的有機(jī)物，從而凈化河水，改善河道水質(zhì)。在生態(tài)浮島中添加升降機(jī)，可保證浮島適應(yīng)河道水位的變化，同時也可保持優(yōu)美的外觀。見圖5(a)。

(2)水下森林

水下森林主要選取沉水植物。這類型植物的全部(或者大部分)植株沉于水下，可為水生生物多樣性提供大量的能量，恢復(fù)河道沉水植物是河道生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)的重要工作內(nèi)容，沉水植物的生態(tài)環(huán)境效益是十分巨大的。水下森林恢復(fù)，不但可以營造河道良好的水下景觀，同時也為實(shí)現(xiàn)河道從濁水到清水轉(zhuǎn)變奠定了重要的基礎(chǔ)。沉水植物對富營養(yǎng)化水體的凈化效果最好，優(yōu)于浮葉、漂浮、挺水植物。見圖5(b)。

(a)生態(tài)浮島

4 結(jié)論

為了改善某河水生態(tài)環(huán)境，首先采用生態(tài)船和生態(tài)修復(fù)劑對河道淤泥、水華等污染物進(jìn)行處理，初步恢復(fù)河道水質(zhì)，同時結(jié)合仿生系統(tǒng)對東市河生生態(tài)功能進(jìn)行恢復(fù)，營造河道景觀效果，達(dá)到長效治理效果，可為城鎮(zhèn)河道生態(tài)恢復(fù)提供參考。