銅山區水生態修復和水環境治理工程研究

戴左文

(鎮江市水利建筑工程有限公司，江蘇 鎮江 212006)

1 引言

在城市發展過程中城鎮水體污染日趨嚴重。城市內的黑臭水體嚴重影響到城市的人居環境，為了改善這一現狀，許多城市進行了水環境治理工程建設，已經取得了良好的效益[1-4]。銅山區位于江蘇西北部，截至目前銅山區未治理的河道及大、中、小溝共涉及1476條，水庫17座。銅山區水環境綜合治理工程主要按照清淤疏浚、水系連通→控源截污→生態修復→水環境治理→長效管理的治理思路進行。銅山區面積遼闊、水系發達，不同區域水系面臨著不同的問題，需要采取針對性的措施加以治理。

2 水生態修復措施

針對銅山區水污染現狀，主要采用的措施有：透析設備系統修復、岸墻垂直濕地建設、生物膜修復技術、納米氣泡修復技術、水下草坪修復技術、多功能凈化生態漂浮濕地修復技術等。

2.1 透析設備系統修復

銅山區部分河道中混有大量污水，富含有機物氨氮磷等，水體富營養化嚴重，藻類大量繁殖，產生水華，DO(溶解氧)降低，ORP(氧化還原點位)降低，長時間的污染使底泥堆積，底部溶解氧低于0.4 mg/L～0.5 mg/L時形成厭氧環境，有機物被厭氧微生物分解產生有毒有害的還原性氣體，如硫化氫，甲烷，河道即有臭味散發；水體嚴重缺氧，水生生物消亡，生物鏈斷裂，水生生態癱瘓，水體失去自凈能力，造成水體黑臭。針對這部分水體采用透析設備加以修復，見圖1。透析設備修復水生態的主要原理是：透析設備分三層，第一層水生植物層，采用人工浮床，種植根系發達和吸收氮磷效果好的植物。同時因為根系上可以生長大量的微生物，也可凈化水體；第二層為人工水草層，采用纖維生物活性人工水草。由于人工水草的外表面積大，具有去污能力強、吸附能力好等特點，微生物菌群容易繁殖，可有效降低水中的污染物含量；第三層為微納米曝氣層，高壓產生密集空氣泡，維持水體中DO含量在2 mg/L以上，可為上層人工水草上微生物提供氧氣，同時也向水體釋放氧氣，水體中微生物活性增強，水中原生動植物繁殖能力增強，從而提高水體自凈能力。透析設備(系統)運用生態與生物的方法綜合治理水體，使水底底泥，水中BOD、氨氮、磷等明顯降低；DO(溶解氧)、ORP(氧化還原電位)顯著提高，濁度降低，還原清澈水質。

圖1 開式透析系統

2.2 岸墻垂直濕地

目前，銅山區已有部分河道采取了治理措施，且部分河道水體水質較好，但是由于銅山區降水豐富、雨水徑流較大，周邊地表存在較多污水。針對這部分河道采用岸墻垂直濕地加以治理，在硬化后的駁岸掛壁澆筑生態混凝土網格狀塊石，在網格內種植耐污高效凈化水質的水生植物，通過動力系統，將河水提升至岸墻上，通過濕地自由流下，在流動的過程經過系統內植物和微生物，達到凈化效果。在水體提升、流動的過程中，也可以不斷給河體充氧，進一步促進水體能長期有效的保持良好水質。

圖2 岸墻垂直濕地效果圖

2.3 生物膜修復技術

生物膜修復技術是一種新型的水處理技術，利用生物膜將水中污染物進行分離，生物膜附著生長在透氧中空纖維膜外表面上，見圖3。空氣通過中空纖維膜為生物膜進行供氧，生物膜與污水充分接觸，污水中所含的有機物和氨氮被生物膜吸附和分解除去，從而使污水得到凈化[5-6]。針對銅山區不同的水環境條件，采用不用的型式：固定式，適用于流動水體；浮島式移動式，適用于不流動或微流動水體；簾式倒U式，適用于多種水體。

圖3 生態膜反應器

2.4 納米氣泡修復

銅山區在多年的發展過程中，城鎮水系中水體氧氣含量不足問題較為顯著，針對這種類型的河道，通過充入高濃度氧離子的納米氣泡混合液，使水體溶解氧快速增加，由于納米氣泡表面呈負電荷狀態，可吸附污染物，納米氣泡在水中呈飄移、懸浮，使含氧氣泡有充分的時間、足夠的空間與污染物發生相關反應，納米氣泡對好氧菌活性有強化作用，對厭氧菌、大腸桿菌有較強的殺滅作用。

圖4 納米氣泡—智能型水上機

2.5 水下草坪修復

針對銅山區水庫工程及淺水河道的污染現狀，解決水體富營養化、藍藻暴發等問題，可采用水下草坪修復措施，以修復水體的水環境生態系統。該技術具備其低矮、耐寒性強、不易蔓延等優點，后期養護難度低。

圖5 水下草坪實景

2.6 多功能凈化生態漂浮濕地修復

為了打造城市景觀，營造舒適人居環境，打造河道景觀。區內部分河段采用多功能凈化生態漂浮濕地修復技術加以治理，該技術具有凈化水質與景觀體現的雙重功能；具有潛流濕地和浮床的雙層水質凈化效果；種植植物范圍選擇多樣，水生植物、陸生草本都可種植；避免了一般浮床的使用年限短的缺點；能夠載人，方便種植與收割[7-8]。

圖6 效果實景

3 水環境治理工程

在城區河道兩側、村莊附近、村莊內河塘等重點河段實施水環境治理，保持水體岸線自然化，建設水岸生態環境。進行水生態環境治理的河道共計1476條，其中市級河道3條，區級河道2條，鄉鎮級大中溝257條，村級小溝1214條；治理水庫17座；村莊河塘165座。

3.1 植被岸坡覆蓋

針對已經進行垂直硬化的河道護坡可采用植被岸坡覆蓋技術進行處理。通過在坡頂距離岸線一定距離的地方開挖種植槽，通過客土填充種植槽，種植當地常見的植被，如：常春藤、紫藤等垂藤植物，植物生產可覆蓋原有硬化的岸坡，改善河岸環境。該方法具備投資低、操作簡便等優勢，但同時對施工距離具有一定的要求。

3.2 種植池式垂直綠化駁岸修復

在垂直擋墻上建造種植池，栽種藤本植物，增加駁岸綠量，形成垂直綠化效果。建成種植池后填充客土，種植攀緣藤本植物，配種少量的開花灌木作中層點綴，以增加立體層次，提高美化效果。

3.3 坡面打洞及回填

針對采用斜坡式岸坡硬化的河道可采用坡面打洞及回填方法加以治理。通過對原有的斜坡式護坡打洞，回填土壤，為植被生長提供環境條件，孔洞同時可作為昆蟲及兩棲動物棲息藏匿的場所。該技術施工簡便，適用于斜坡式的硬質化護岸的改造。

3.4 自然土坡河岸整治

主要采用植物組合護岸、木樁護岸、拋石、堆石護岸技術，建設在流速不快、流量較小，景觀性要求較高的河湖治理。

圖7 自然土坡河岸整治

3.5 復合型生態治理技術

復合型護岸是在自然護岸的基礎上，采用生態階梯護岸、生態混凝土等材料加強抗沖能力的生態護岸形式。結合水環境建設，可在河道、河塘內建設攔水壩、汀步、親水平臺等設施。

圖8 生態階梯護岸實景圖

4 結論

銅山區在多年發展進程中水污染現象較為嚴重，由于銅山區轄區面積大、水系發達，各個片區面臨不同的污染誘因，針對這種情況，采用不同的水環境修復措施以有效改善河道的污染情況，針對不同的岸坡情況，采用不同的水環境治理措施，以改善當地環境，建設生態美麗銅山。