河道水環(huán)境治理生態(tài)修復技術(shù)應用

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摘要:以贛州市南康區(qū)城市水環(huán)境治理工程為例，結(jié)合工程實踐經(jīng)驗和河流生態(tài)治理措施，從多個不同方面提出了水環(huán)境自修復技術(shù)。研究表明:水環(huán)境治理工程顯著改善了河流水質(zhì)狀況，大幅度降低了水體中污染物的濃度值，將治理前的劣Ⅴ類水質(zhì)提高至Ⅳ類，取得的人文景觀和水質(zhì)效果較為理想。

關(guān)鍵詞:河道治理;生態(tài)環(huán)境;南康區(qū);修復技術(shù)

引言

河道為構(gòu)成水環(huán)境系統(tǒng)和城鄉(xiāng)河湖水系的重要載體，在促進人類社會進步和促進農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展中占據(jù)著重要地位［1］。經(jīng)濟的不斷發(fā)展使得各行業(yè)用水量急劇增大，各類污染物不斷被排入河流而引起一系列的問題，如水體中有機物、懸浮物、氮磷含量過高造成的水體黑臭、渾濁和發(fā)綠等問題;河流含氧量的降低和各類污染物的排放，嚴重威脅的河流水體安全。所以，河流水系統(tǒng)屬于污染治理和生態(tài)失衡的綜合性復雜體系［2］。不同區(qū)域的河流受污染特征、類型不同，相應的污染源也存在一定差異，由此導致僅僅依賴于生物、化學或物理修復措施往往不能達到徹底修復水環(huán)境的目標［6］。鑒于此，結(jié)合工程實踐經(jīng)驗和河流生態(tài)修復技術(shù)，提出了某兩種或多種技術(shù)集合的多方位生態(tài)修復體系，然后將其應用于贛州市南康區(qū)城市水環(huán)境治理工程，大大提升了河流生態(tài)服務功能和河道的水環(huán)境恢復能力。

1多方位生態(tài)修復技術(shù)體系

多方位生態(tài)修復技術(shù)體系是一種以技術(shù)集成、統(tǒng)籌管理、綜合治理、長效運行為基本原則，通過內(nèi)源控制、人工凈化、外源截留以及自凈強化等一系列治理措施實現(xiàn)水生態(tài)系統(tǒng)的自然修復，見表1。

1.1外源污染控制

實踐表明，初期雨水對河流水體的污染程度更大，為改善水質(zhì)狀況無法僅僅依靠點源污染控制。因此，多方位生態(tài)修復采取了一種工程化雨水處理技術(shù)，即雨水原位自動膜濾設(shè)備，通過采取具有膜過濾和前處理一體化的超低壓膜過濾工藝，對雨水徑流污染物進行高標準的去除。選擇折疊式濾膜作為濾芯，在保障過水能力的同時實現(xiàn)截污的目的。通過設(shè)置水體貯存池，由此可大大降低人工維護的成本和截留污染物的累計，從而延長濾芯的工作年限。該設(shè)備能夠有效降低雨水污染含量，因此通常安裝在雨水管網(wǎng)的入河末端，經(jīng)系統(tǒng)過濾可防止直排河道產(chǎn)生的二次污染［7］。自然河岸的“可滲透性”利用駁岸生態(tài)滯留系統(tǒng)恢復，由此減少未排入管網(wǎng)系統(tǒng)的雨水流入受納河道的污染負荷和徑流量［8］。水系的水運、防洪等功能為傳統(tǒng)駁岸的最根本的目標，由此對河流生物多樣性、生態(tài)環(huán)境等產(chǎn)生一定的破壞?；谧匀徊牧系纳鷳B(tài)駁岸可為植被的生長提供了環(huán)境條件，具有增強水岸自然景觀、涵養(yǎng)水源和保護水土等功能。另外，將棲息地和生物走廊等修建于生態(tài)駁岸，可形成具有良好滲透性的水陸交界面，從而提高生態(tài)服務功能和水體自凈能力。根據(jù)滯留系統(tǒng)能夠?qū)Ⅰg岸、水陸面構(gòu)成一個整體，而能量和物質(zhì)的交換途徑有各種植物間隙、孔洞、空隙等，同時空氣中的氧氣在不同水流速度下被攜帶至水體，有利于水體的凈化。因此，大幅度降低水污染物排放量、恢復河流濕地及河道的生態(tài)系統(tǒng)、嚴禁新占河道與濕地等為解決河道面臨的生態(tài)問題的主要措施。

1.2內(nèi)源污染控制

城市河流水質(zhì)在很大程度上受外源入河沉淀的影響，即底泥對水體環(huán)境可產(chǎn)生二次污染。氮磷、重金屬等在外源污染有效控制的條件下也會在特定的條件下進入水體，并在河道底部逐漸積累，對河流上部分水體產(chǎn)生影響。對此，可采取機械清淤和生物酶底泥修復相結(jié)合的內(nèi)源污染控制的有效措施，具有可持續(xù)性好、去除污染率高及減少快等優(yōu)點［9］。機械清淤可在一定程度上改善底泥和河流水體的理化性質(zhì)，但該項措施的投資成本較高，一般適用于污染負荷高的小面積水域修復。在受污染程度較低、涉及范圍較小的區(qū)域比較適用生物酶底泥修復技術(shù)，從而顯著提升微生物在自然條件下降解有害有度污染物的能力。另外，底泥理化性質(zhì)的可持續(xù)性在提高微生物活性后得到重要保障［10］。

1.3人工凈化體系

河道水環(huán)境系統(tǒng)在外界污染物迅速進入河道時產(chǎn)生失衡或不穩(wěn)定，通過采用應急措施確保河流水系統(tǒng)的完整性。因此，河道抵抗外界干擾的能力可通過人工凈化干預體系提升［11］。當前應用較為廣泛的技術(shù)措施為超微凈化水工藝，見圖1。該技術(shù)是采用超高壓氣水混合法形成大量的微小氣泡，由此實現(xiàn)增大水體氧容量和氧化有機物、去除各類污染物的目標，從而大大提升水體能見度，在河流水體凈化方面具有較強有效性。超微凈化水處理技術(shù)可逐個消除河流重金屬污染、含氧量低、水體黑臭、渾濁、發(fā)綠等常見的水質(zhì)問題，具體的凈化過程為:微米級氣泡可迅速去除發(fā)綠水體中的黏附藻類;攜帶正電荷的超微氣泡能夠直接分離、吸附水體中的泥沙和膠體，從而凈化渾濁的水體;水體中的有機物在超微氣泡破裂和沉降過程中產(chǎn)生的自由基、氫氧基作用下發(fā)生分解、氧化，由此可實現(xiàn)治理黑臭水體的目標。

1.4水體自凈化

應根據(jù)河道不同的受損和受污染程度，采取相應的管理、修復和治理策略，從而提高工程資金的使用效率和各項治理措施的成效。當前，水生態(tài)系統(tǒng)在河道整治中的應用越來越廣泛，對于強化水體的自身功能發(fā)揮著重要作用，水體自凈過程見圖2。對生態(tài)系統(tǒng)受損不嚴重、受污染脅迫時間不長且水質(zhì)超標不嚴重的那些河道，采取以減量為主的措施，通過采取有效的治理措施改善水體質(zhì)量，減少入河污染量，發(fā)揮河流生態(tài)系統(tǒng)的自凈化、自組織功能自然修復。挺水、沉水、浮葉植物為構(gòu)建水生植物群落的主要內(nèi)容，其中挺水及浮葉植物群落發(fā)揮著維持水體環(huán)境和增強景觀效果的作用。在維持生態(tài)多樣性和系統(tǒng)穩(wěn)定的條件下對水陸系統(tǒng)之間的能量、物質(zhì)交流發(fā)揮著重要作用。通常將水下草皮布置在岸邊較淺水域，如四季常綠矮型枯草等。為提高深水區(qū)景觀度將四季常綠、體形較高的水下森林一般布置在中部較深區(qū)域。群落的構(gòu)建主要考慮如下原則:氮磷等富營養(yǎng)物質(zhì)主要由沉水植物的吸附作用消除;通過有效控制懸浮物，顯著減少氮磷的釋放;通過光合放氧促進鐵、鋁與泥質(zhì)中磷的有效結(jié)合，降低磷含量;充分發(fā)揮沉水植物的功能抑制藻類的繁殖與生長。針對生態(tài)功能結(jié)構(gòu)完全受損退化、水質(zhì)嚴重惡化和長期污染物超負荷輸入的河道，采取養(yǎng)護、修復、減量相結(jié)合的綜合整治措施加快污染物減量化步伐，如通過實施補水換水、布放人工水草、投加微生物、修建曝氣及清淤池等措施，在條件允許的情況下也可引入旁側(cè)濕地進行強化治污，盡快為河流生物群落營造良好的生存環(huán)境。另外，枝角類浮游動物在實現(xiàn)動物蛋白與有機物、藍綠藻轉(zhuǎn)化的同時，又可作為天然餌料被魚類攝食，從而形成良好的生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)。此階段的工作重點為如何提高重建生物群落的增殖率、成活率以及確保建成的治污設(shè)施持續(xù)高效的發(fā)揮作用，這也是中小河道生態(tài)整治和環(huán)境修復易被忽視的環(huán)節(jié)。

2實例應用

以贛州市南康區(qū)城市水環(huán)境治理工程為例，治理項目位于南康區(qū)龍嶺鎮(zhèn)內(nèi)，堤線從丫叉村到大樹下，河流全長13.33km，本次治理8.58km。河流中TP、NH3－N、COD濃度分別為1.6mg/L、12.5mg/L、290.2mg/L，屬于劣Ⅴ類水質(zhì)，現(xiàn)狀河流透明度極低、水體發(fā)黑發(fā)臭等問題突出。由于上游河道沒有設(shè)置相應的截污措施，使得各種污水和部分降水直接進入河道，考慮選用隔膜導流處理受污染水體，隔膜的外、內(nèi)層分別為聚酯纖維膜和土工膜，布置于南康區(qū)河道南岸2km處。通過導流作用，將部分污水流至下游可降低進入南康城區(qū)段的污水量，由此實現(xiàn)部分非溶解性污染物的有效攔截。針對直接排入河道的雨污水，為提高底泥和水體微生物的新陳代謝能力與呼吸強度，氧化和消減底泥內(nèi)源污染，采取將生物酶投入至河道激活其活性的措施，由此實現(xiàn)底泥的原位治理和河道黑臭底泥現(xiàn)狀的改善［12］。根據(jù)水質(zhì)相關(guān)要求利用河流生態(tài)技術(shù)，進一步美化環(huán)境維持水生態(tài)系統(tǒng)循環(huán)。在河道綜合整治項目中引入超微凈化設(shè)備技術(shù)，這是受污染河道尤其是城市河流治理的有效方法，水質(zhì)凈化指標見表2。根據(jù)表1可知，南康區(qū)河段水環(huán)境質(zhì)量得到明顯改善，為河道水生態(tài)環(huán)境創(chuàng)造了良好的條件。康區(qū)城市水環(huán)境治理項目，通過拋灑、投放的方式構(gòu)建浮游和底棲動物群落，以鯽魚、鰱魚為主的魚類群落以及以伊樂藻、矮型苦草為主的沉水植物群落，形成了自然良性循環(huán)的水生態(tài)系統(tǒng)。項目實施2個月后，河流水體由之前的淡綠色逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榍宄阂姷住o色透明的水體，河流水環(huán)境得到明顯改善，TP、NH3－N、COD等污染指標降低至0.4mg/L、8.1mg/L、23.5mg/L，顯著提升了水體自凈能力和地表水環(huán)境狀況。

3結(jié)論

文章結(jié)合工程實踐經(jīng)驗和河流生態(tài)修復技術(shù)，提出了某兩種或多種技術(shù)集合的多方位生態(tài)修復體系，得出的主要結(jié)論如下:1)為保障河道行洪、水源、生態(tài)安全和實現(xiàn)水清岸綠景美，多方位生態(tài)修復技術(shù)能夠因地制宜的采取有效措施，促進水資源的協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展，最大程度的發(fā)揮河流的生態(tài)服務功能。2)該技術(shù)南康區(qū)治理工程的成功應用，在很大程度上減少了河流中TP、NH3－N、COD等污染指標值，河流水體由之前的淡綠色逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榍宄阂姷?、無色透明的水體，大大改善了水體環(huán)境。3)水生動物和水生植物對水體無副作用影響，在提高河流水下森林景觀效果和恢復河道生態(tài)功能等方面具有顯著的成效。所以，未來仍需要進一步研究水生動植物在河道中的布局、搭配、選擇等。

參考文獻:

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作者：朱星亮 單位：江西水投勘測設(shè)計有限公司