原位生態(tài)反應(yīng)池對(duì)安慶西小湖水質(zhì)的修復(fù)效果

王 軍，匡 武

(安徽省環(huán)境科學(xué)研究院，安徽合肥)

?

原位生態(tài)反應(yīng)池對(duì)安慶西小湖水質(zhì)的修復(fù)效果

王 軍，匡 武

(安徽省環(huán)境科學(xué)研究院，安徽合肥)

摘要[目的]探索原位生態(tài)修復(fù)技術(shù)在城市景觀湖治理中的應(yīng)用效果。[方法]以安慶西小湖為原位生態(tài)修復(fù)試驗(yàn)對(duì)象，共設(shè)置6個(gè)斷面(A、B、C、D、E、F)，于實(shí)施前(8月19日)和實(shí)施后(2015年9月24日和10月19日)監(jiān)測(cè)氨氮、總磷、總氮濃度、高錳酸鹽指數(shù)和透明度。[結(jié)果] A點(diǎn)位氨氮濃度從處理前的5.600 mg/L下降到3.870 mg/L，下降率為30.89%。D點(diǎn)位總磷從處理前的0.413 mg/L下降到0.195 mg/L，下降率為52.78%。E點(diǎn)位高錳酸鹽指數(shù)從處理前的10.600 mg/L下降到7.470 mg/L，下降率為29.53%。E點(diǎn)位總氮濃度從處理前的7.800 mg/L降到6.660 mg/L，下降率為14.62%。各監(jiān)測(cè)斷面的透明度在處理后均有明顯改善，從處理前為20 cm提高到28 cm。[結(jié)論]原位生態(tài)反應(yīng)池對(duì)安慶西小湖的修復(fù)效果較好，各監(jiān)測(cè)斷面氨氮、總磷、高錳酸鹽指數(shù)、總氮指標(biāo)、透明度總體均有明顯改善。

關(guān)鍵詞原位生態(tài)修復(fù)；水污染；PGPR；城市景觀湖；安慶市

隨著城市化進(jìn)程的加快和工業(yè)化程度的提高，城市景觀水體污染嚴(yán)重。城市湖泊水體受城市發(fā)展影響較大，水體流動(dòng)性小，自凈能力弱，出現(xiàn)水質(zhì)下降和富營(yíng)養(yǎng)化等現(xiàn)象。嚴(yán)重富營(yíng)養(yǎng)化湖泊水質(zhì)惡劣，甚至出現(xiàn)季節(jié)性或常年黑臭現(xiàn)象，頻繁暴發(fā)藻華，湖內(nèi)生物群落紊亂，水體生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞，嚴(yán)重威脅居民的生活和健康[1]。因此，對(duì)城市景觀水體的治理勢(shì)在必行[2-3]。原位生態(tài)修復(fù)為湖泊原位治理結(jié)合生態(tài)修復(fù)法應(yīng)用于實(shí)踐的產(chǎn)物，目前，國(guó)內(nèi)外常見的污染水體原位治理技術(shù)主要有曝氣復(fù)氧、生物接觸氧化、河流濕地系統(tǒng)和生態(tài)浮床等[4]。然而，生態(tài)修復(fù)法主要采取塘、人工濕地、岸邊帶水生植被修復(fù)、水生生物系統(tǒng)恢復(fù)等技術(shù)，由于生態(tài)修復(fù)法的核心為生物吸收、降解技術(shù)，因此常與生物修復(fù)聯(lián)合使用[5-11]。

原位生態(tài)修復(fù)池是一種用于水凈化處理的生物反應(yīng)池，是指在受損生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，通過對(duì)水環(huán)境中原位PGPR微生物的選擇性激活，使得原位PGPR微生物在大量繁殖的過程中消耗水體中的氮磷等富營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，同時(shí)利用部分微生物的有氧反硝化作用和動(dòng)植物的促生作用，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行原位修復(fù)和提升，大幅增加生態(tài)系統(tǒng)的自凈功能，從而達(dá)到污染物原位降解轉(zhuǎn)移與水質(zhì)提升的目的。同時(shí)，修復(fù)水生態(tài)系統(tǒng)，治理水體富營(yíng)養(yǎng)化，改善水體環(huán)境，豐富群落種類，優(yōu)化種群結(jié)構(gòu)，維持水生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定健康發(fā)展。筆者基于原位生態(tài)修復(fù)技術(shù)，采用原位生態(tài)反應(yīng)池對(duì)安慶西小湖進(jìn)行修復(fù)處理，研究了氮磷等富營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的變化情況，旨在為城市景觀湖的水質(zhì)改善與治理提供借鑒。

1材料與方法

1.1研究區(qū)概況安慶西小湖位于安慶市菱湖公園，屬于市內(nèi)風(fēng)景湖，面積約30 hm2，成不規(guī)則矩形，南北長(zhǎng)約700.0 m，東西寬約500.0 m，水深約0.5～2.5 m，庫(kù)容量約為875 000 m3，湖底淤泥約0.5 m以上。該湖位于安慶市中心居民區(qū)，周邊環(huán)境復(fù)雜，居民污水、生活垃圾等都匯集到西小湖。西小湖三面存在較多居民小區(qū)，還有安慶大酒店、安慶市黃花亭小學(xué)、石化第一中學(xué)、石化游泳館、街邊飯店、商鋪等，每次降雨周邊的陸上污染都會(huì)隨著雨水通過地表徑流匯入西小湖，湖水污染嚴(yán)重。

西小湖常年有生活污水、生活垃圾、城市徑流大量排入，水位不穩(wěn)定，水體生態(tài)遭到嚴(yán)重破壞，透明度不到15 cm，長(zhǎng)期處于惡臭狀態(tài)，水質(zhì)為劣V類。每年4～8月暴雨多，污水集中流入，湖體富營(yíng)養(yǎng)化加劇。每年入夏和夏末藍(lán)藻會(huì)集中暴發(fā)。秋冬季節(jié)水位下降，湖體平均水深1.0 m左右，魚蝦死亡，湖體生態(tài)難以持續(xù)。

1.2研究方法根據(jù)AC-8000生態(tài)反應(yīng)池的設(shè)計(jì)處理半徑設(shè)為45.0 m，實(shí)際影響范圍與治理水域的形狀、水流情況等有關(guān)。安慶西小湖長(zhǎng)700.0 m、寬520.0 m的矩形，設(shè)備臺(tái)數(shù)約為=700×520/(3.14×45×45)=57臺(tái)，綜合考慮水域形狀(東北、西北角有凹陷)及排污口位置，多設(shè)計(jì)3套，因此生態(tài)反應(yīng)池的數(shù)量最終選定為60套。設(shè)備的位置設(shè)置是依據(jù)排污口的分布情況，從重點(diǎn)治理排污口，均勻治理湖水和湖底底泥的角度出發(fā)確定設(shè)備安裝位置。根據(jù)西小湖的面積及排污口位置等情況，共設(shè)置6個(gè)監(jiān)測(cè)斷面(A、B、C、D、E、F)(圖2)。監(jiān)測(cè)因子分別為氨氮、總磷、總氮、高錳酸鹽指數(shù)、透明度，監(jiān)測(cè)時(shí)間為工程方案實(shí)施前(2015年8月19日)和工程方案實(shí)施后(2015年9月24日和10月19日)。

2結(jié)果與分析

2.1各監(jiān)測(cè)斷面氨氮濃度變化由表1可知，各監(jiān)測(cè)斷面氨氮濃度在處理1個(gè)月后有所上升，原因可能是生態(tài)反應(yīng)池在安裝和工作中增加了對(duì)底泥的擾動(dòng)，導(dǎo)致底泥中氨氮的釋放。處理2個(gè)月后除F點(diǎn)位其余各監(jiān)測(cè)斷面氨氮濃度明顯下降，特別是A點(diǎn)位從處理前的5.600 mg/L下降到3.870 mg/L，下降率為30.89%。F點(diǎn)位處理效果不明顯，原因可能是距排污口較近。

2.2各監(jiān)測(cè)斷面總磷濃度變化由表2可知，各監(jiān)測(cè)斷面的總磷濃度在處理后1個(gè)月、2個(gè)月均有較大幅度下降，處理效果明顯，特別是D點(diǎn)位從處理前的0.413 mg/L下降到0.195 mg/L，下降率為52.784%。

2.3各監(jiān)測(cè)斷面高錳酸鹽指數(shù)變化由表3可知，各監(jiān)測(cè)斷面高錳酸鹽指數(shù)在處理1個(gè)月后有所上升，原因可能是生態(tài)反應(yīng)池在安裝和工作中增加了對(duì)底泥的擾動(dòng)，導(dǎo)致底泥中污染物的釋放。處理2個(gè)月后各監(jiān)測(cè)斷面高錳酸鹽指數(shù)均下降，特別是E點(diǎn)位從處理前的10.600 mg/L下降到7.470 mg/L，下降率為29.53%。

圖1　西小湖及監(jiān)測(cè)斷面位置Fig.2　West Lake and monitoring section site

階段Phase監(jiān)測(cè)時(shí)間Monitoringtime氨氮濃度Ammonianitrogenconcentration∥mg/LABCDEF實(shí)施前Beforeimplementation2015-08-195.6005.3405.1606.1006.0505.850實(shí)施后Afterimplementation2015-09-245.7906.5106.8706.5605.4206.4402015-10-193.8704.2504.3304.5404.8806.430

表2　西小湖各監(jiān)測(cè)斷面總磷濃度的監(jiān)測(cè)結(jié)果

表3　西小湖各監(jiān)測(cè)斷面高錳酸鹽指數(shù)的監(jiān)測(cè)結(jié)果

2.4各監(jiān)測(cè)斷面總氮濃度變化由表4可知，各監(jiān)測(cè)斷面總氮濃度在處理1個(gè)月后有所上升，處理2個(gè)月后，除F點(diǎn)位外其余各監(jiān)測(cè)斷面總氮濃度均有所下降，特別是E點(diǎn)位從處理前的7.800 mg/L下降到6.660 mg/L，下降率為14.62%。F點(diǎn)

表4　西小湖各監(jiān)測(cè)斷面總氮濃度的監(jiān)測(cè)結(jié)果

位處理效果不明顯，原因可能是距排污口較近。

2.5各監(jiān)測(cè)斷面透明度變化通過觀察可知，各監(jiān)測(cè)斷面的透明度在處理后均有明顯改善，處理效果明顯，各點(diǎn)位都是從處理前為20 cm提高到28 cm。

3小結(jié)

該研究采用原位生態(tài)反應(yīng)池對(duì)安慶西小湖水體處理2個(gè)月后，各監(jiān)測(cè)斷面氨氮、總磷、高錳酸鹽指數(shù)、總氮指標(biāo)總體均有明顯改善。今后根據(jù)PGPR微生物的生態(tài)位原理，進(jìn)一步研究PGPR微生物對(duì)溫度、pH、水體污染程度、污染物種類等的適應(yīng)性，受損生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)的機(jī)理，以及被激活的PGPR微生物乃至修復(fù)的生態(tài)系統(tǒng)是否會(huì)影響原系統(tǒng)的生態(tài)安全。

參考文獻(xiàn)

[1] CHENG H F，HU Y A，ZHAO J F.Meeting China’s water shortage crisis：Current practices and challenges [J].Environmental science and technology，2009，43(1)：240-244.

[2] 程慶霖，何巖，黃民生，等.城市黑臭河道治理方法的研究進(jìn)展[J].上海化工，2011，36(2)：25-31.

[3] 錢嫦萍，陳振樓，王東啟.城市河流黑臭的原因分析及生態(tài)危害[J].城市環(huán)境，2002，16(3)：21-23.

[4] 王淑梅，王寶貞，金文標(biāo)，等.城市污染河流水質(zhì)原位綜合凈化技術(shù)[J].城市環(huán)境與城市生態(tài)，2008，21(4)：1-4.

[5] 田偉軍，翟金波，王超.城市緩流水體的生物強(qiáng)化凈化技術(shù)[J].環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備，2003，4(9)：58-62.

[6] HE S B，KONG H N.Treatment efficiencies of constructed wetlands for eutrophic landscape river water [J].Pedosphere，2007，17(4)：522-528.

[7] 金小平，宋學(xué)宏，李蒙英，等.生物-生態(tài)修復(fù)技術(shù)在景觀污染水體治理中的應(yīng)用[J].水資源保護(hù)，2012，28(4)：42-44.

[8] 何娜，張玉龍，孫占祥.水生植物修復(fù)氮、磷污染水體研究進(jìn)展[J].環(huán)境污染與防治，2012(3)：73-78.

[9] 李海波，李培軍，張軼，等.靜止或緩流污染地表水微生物固定化修復(fù)技術(shù)研究進(jìn)展[J].生態(tài)學(xué)雜志，2005，24(5)：561-566.

[10] 於建明，吳成明，陳哲，等.寧波市中塘河支流黑臭河道治理與生態(tài)修復(fù)[J].中國(guó)給水排水，2013，29(4)：64-66.

[11] 潘長(zhǎng)森,王小嬌.模擬人工濕地脫氮除磷效果及其影響因素研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2015(10):234-238,242.

作者簡(jiǎn)介王軍(1977- )，男，安徽肥東人，工程師，碩士，從事環(huán)境工程研究。

收稿日期2016-03-31

中圖分類號(hào)S 181

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A

文章編號(hào)0517-6611(2016)14-050-02

Restoration Effect of In-situ Ecological Reaction Pool on Water Quality of West Lake in Anqing

WANG Jun, KUANG Wu

(Anhui Institute of Environmental Science, Hefei, Anhui 230061)

Abstract[Objective] The aim was to explore the application effect of in-situ ecological restoration technology in urban landscape lake governance. [Method] Taking West Lake in Anqing as test object, setting up 6 sections (A,B,C,D,E,F), ammonia nitrogen, total phosphorus, total nitrogen, permanganate index and transparency before(Aug.19, 2015) and after(Sep.24, 2015 and Oct.19, 2015) implementation was monitored. [Result] Ammonia nitrogen concentration decreased from 5.600 mg/L to 3.870 mg/L, with the decreasing rate of 30.89% in A site. Total phosphorus decreased from 0.413 mg/L to 0.195 mg/L, with the decreasing rate of 52.78% in D site. Permanganate index decreased from 10.600 mg/L to 7.470 mg/L, with the decreasing rate of 29.53%, total nitrogen concentration decreased from 7.800 mg/L to 6.660 mg/L, with the decreasing rate of 14.62% in E site. The transparency of each monitoring section was significantly improved after treatment, increasing from 20 cm to 28 cm. [Conclusion] In-situ ecological reaction pool has good effect on restoration of West Lake in Anqing, ammonia nitrogen, total phosphorus, total nitrogen, permanganate index and transparency in each section is significantly improved in general.

Key wordsIn-situ ecological restoration; Water pollution; PGPR; Urban landscape lake; Anqing City