泰州市主城區(qū)王莊河黑臭河道生物治理與生態(tài)修復

王勝艷 陳小麗徐 彬

近年來，城市河道因過量納污及過度的人工化改造和建設，導致水體污染物累積、自凈能力失衡、復氧好氧失衡等問題頻發(fā)，水體黑臭現(xiàn)象時有發(fā)生。河道黑臭已成為城市水環(huán)境普遍存在的問題之一，嚴重影響城市形象、生態(tài)環(huán)境及人民群眾的身心健康。目前，國內(nèi)外對城市黑臭河道的治理基本上遵循“控源→凈化→修復”的思路，截污納管、清淤疏浚、引水換水、曝氣復氧、化學絮凝、微生物強化、生物膜凈化、生態(tài)浮島和植物凈化是常用的治理方式。實際運用中，通常會多種方式相互組合，多管齊下，使得黑臭河道治理的有效性、長效性、經(jīng)濟性和生態(tài)性相容統(tǒng)一，以達到最佳治理效果。本次研究選擇泰州市典型黑臭河道王莊河為研究對象，采取多種方式相結(jié)合的生物治理和生態(tài)修復方式治理河道黑臭，旨在改善河道水質(zhì)，構(gòu)建自然、和諧、自凈能力強、生態(tài)系統(tǒng)完全的河道。

一、基本概況

王莊河位于泰州市主城區(qū)，西起中子河，東至老通揚運河，全長約1740m，河面寬約26m，自西向東流經(jīng)蓮花四號區(qū)、金通桂園、蓮花六號區(qū)和南理工泰州學院，其中東風路以東段河道淤積嚴重、雜草叢生、綠藻漂浮，基本斷流。工程治理段為王莊河蓮花六號區(qū)段，全長500m，平均河寬約14m，流速緩慢，自凈能力弱，局部嚴重黑臭、氣味刺鼻、顏色發(fā)黑，感官極差，嚴重影響了該區(qū)域的水環(huán)境。工程實施前，2016年6月對王莊河治理段進行水質(zhì)監(jiān)測分析，治理段DO、NH3-N、CODcr、TP、TN 和 BOD5均屬于《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》（GB3838-2002）劣Ⅴ類水質(zhì)。

二、王莊河治理段黑臭原因分析

（1）點源污染

王莊河治理段位于集中居住區(qū)，沿岸水面上可見污水排放口共4處、居民生活污水直排王莊河，大小雨水排口共7處，且存在無雨時雨水管污水排出現(xiàn)象。經(jīng)現(xiàn)場踏勘及排污口水量簡易測量分析，王莊河非降雨期污水量達 130～360m3/d。

（2）面源污染

王莊河所在地海陵區(qū)降水豐富，地表徑流中的污染物主要來自于雨水對河流周邊道路表面的沉積物、無植被覆蓋裸露的地面、垃圾等的沖刷。王莊河沿線分布著大量雨水管道，初期雨水入河，極易導致河道短時間污染物急劇增加。同時居民生活垃圾入河較為普遍，導致河道水體污染加劇。

（3）內(nèi)源污染

王莊河治理段為斷頭河，西面雖與鳳凰河相通，但是東部斷流，水體流動性較差，基本喪失了河道自凈能力。王莊河治理段因長期未清淤，底泥淤積嚴重，淤泥厚度約1000px。河道底泥在長期納污之后成為重要污染源，底泥好氧及上浮會對水體造成嚴重的污染，從而引發(fā)水體惡臭。

圖1 水系概化示意圖

表1 治理前王莊河水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果 單位：mg/L

（4）生態(tài)系統(tǒng)受損

王莊河為水泥石砌護岸，結(jié)構(gòu)較硬。這種護岸結(jié)構(gòu)工程將整個河岸表面封閉起來，影響了河道由水體、駁岸、底質(zhì)、水生動植物所構(gòu)成的正常生態(tài)系統(tǒng)，阻礙了水體與周圍環(huán)境的物質(zhì)和能量交流，導致整個河道系統(tǒng)對污染物的降解消納能力逐漸弱化。

三、河道生物治理和生態(tài)修復工程措施

2016年7月啟動王莊河的生物治理和生態(tài)修復工程，于2016年11月完成生物治理和生態(tài)修復工程，施工完畢后河道進入養(yǎng)護運行階段。

（1）水力沖挖清淤和河底復沙

對王莊河內(nèi)淤泥進行了徹底的清理，清淤量近1600m3，淤泥由泥駁船轉(zhuǎn)運至指定位置。同時清除部分淤泥后，在河道底部河床上攤鋪一層河沙，河沙厚度為30～50mm，即可以在河底淤泥上方形成一層保護層，減少底泥污染物的釋放，也可為水生植物的栽植創(chuàng)造良好的地形條件，復沙量325m3。

（2）人工濕地（種植槽）污水預處理技術(shù)

王莊河治理段兩岸為石駁岸，河道較窄，采用小型人工濕地工藝，對排入的生活污水進行預處理。工程采用木樁結(jié)構(gòu)，安裝成木墻，表層內(nèi)拋約0.25m天然泥土或細沙，底部內(nèi)逐層鋪約0.5～1.5m的天然礫石、多孔濾料、球形填料等，實際建成長150m，寬1.2m，總面積為180m2的人工濕地，既可以降解污染物，也為微生物、浮游動物和魚類提供良好的棲息空間和繁殖場所。

（3）立體水生植物種植和人工水草布置

共種植浮水植物2800m2，沉水植物3500m2，挺水植物1400m2以及人工水草1200m2。水生植物品種包括西伯利亞鳶尾、梭魚草、再力花、美人蕉、狐尾藻、睡蓮等。水面錯落種植粉綠狐尾藻和圓幣草，增添水面綠色景觀，與兩岸和浮島水生植物形成高低錯落有致之美感。

（4）底層納米曝氣與表層太陽能曝氣

通過向水體沖入氧氣，加速水體復氧過程，提高水體的DO值，恢復和增強好氧微生物的活力，使污染物得以凈化，從而改善河道德水質(zhì)。工程采用底層納米微孔曝氣與太陽能表層曝氣相結(jié)合的方式，共安裝8套底層納米曝氣系統(tǒng)和4套太陽能表層曝氣。

（5）生態(tài)浮島+多孔濾料

工程共安裝了生態(tài)浮島550m2和多空濾料140m2。生態(tài)浮島是一種由多個獨立的浮元經(jīng)連接件組合而成的種植載體，通過河道底部打樁錨固的方式固定，每平方米由9個單體組成。浮元是采用抗氧化防UV的PE材料制成的浮體，其上有圓孔用于放置種植籃，其邊緣分布有連接孔。

（6）微生物凈水菌群修復技術(shù)

工程采用SUKAZYM-RW100河道用好氧污水處理專用菌，該專用菌作用為：將輸入物質(zhì)通過微生物水解生成其他細菌可以利用的糖、氨基酸和脂肪酸，在降解淤泥中有機物的過程中，淤泥被減少，停留的降解產(chǎn)物也被迅速分解，水體的清潔度可得到改善，臭味減輕。王莊河按照0.16kg/m3的密度，已投放近1000kg的復合芽胞桿菌和光合細菌。

圖2 王莊河DO濃度隨時間變化趨勢圖

圖3 王莊河NH3-N隨時間變化趨勢圖

圖4 王莊河CODcr隨時間變化趨勢

圖5 王莊河TP隨時間變化趨勢圖

（7）長效管理

將治理工程的前期設計建設和后期運行管理有機結(jié)合，真正發(fā)揮生物治理和生態(tài)修復各項措施的作用。工程結(jié)束后，王莊河配備1艘維護巡查船和1名專職護巡查人員，配備1艘應急機動船只和2名應急機動人員。專職護巡查人員每日進行陸上巡查和水面巡查。同時，制定了河道水質(zhì)惡化突發(fā)事件應急預案。

四、調(diào)試運行情況

工程建設完成后，于2016年11月下旬開始調(diào)試運行進行養(yǎng)護，自2017年2月對河道水質(zhì)進行定期監(jiān)測，主要監(jiān)測項目為 DO、NH3-N、CODcr和TP，監(jiān)測成果見圖2～圖5。

DO：治理前王莊河DO均值為2.6mg/L，在河道養(yǎng)護期間，水中DO值隨溫度、時間、水情、取樣點位置的不同而變化，可以看出水體溶解氧含量不穩(wěn)定，最高達9.2mg/L、最低僅0.5mg/L，這與曝氣復氧有關(guān)，若采樣時取樣點附近的曝氣裝置已長時間運作則DO值偏高，非運作狀態(tài)則DO值偏低。至2017年9月份，取樣點DO平均值為3.8mg/L，為Ⅳ類水質(zhì)。

NH3-N：治理前王莊河NH3-N平均濃度為12.0mg/L，治理后同期水質(zhì)濃度為0.21mg/L，治理效果明顯。至2017年5月后三個取樣點NH3-N濃度趨于穩(wěn)定，水質(zhì)類別基本保持在Ⅱ～Ⅲ類，滿足治理目標。

CODcr：治理前王莊河CODcr平均濃度為69.3mg/L，為劣Ⅴ類，治理后同期水質(zhì)濃度為20.8mg/L，為Ⅳ類，治理效果明顯。CODcr濃度雖有往復但2017年8～9月份檢測值已小于15mg/L，滿足治理目標。

TP：治理前王莊河TP平均濃度為1.7mg/L，治理后同期水質(zhì)濃度為0.024mg/L，治理效果明顯。工程結(jié)束后隨著時間的推移，至2017年5月份后三個取樣點TP濃度趨于穩(wěn)定，水質(zhì)類別基本保持在Ⅱ～Ⅲ類，滿足治理目標。

生態(tài)景觀：治理前河段局部嚴重黑臭，顏色發(fā)黑，氣味刺鼻，感官極差，經(jīng)10個月的調(diào)試運行后，工程治理段水面潔凈，無生活垃圾等漂浮物聚集，水體顏色正常，惡臭基本消除，景觀得到美化，浮水植物、沉水植物、挺水植物和人工草長勢良好，錯落有致，河道生態(tài)趨于良性恢復。

五、結(jié)論與建議

（1）王莊河通過實施生物治理和生態(tài)修復工程，經(jīng)10個月的實際調(diào)度運行養(yǎng)護后，水面潔凈，水體顏色正常，惡臭基本消除，景觀得到美化，NH3-N、CODcr和TP顯著下降，水質(zhì)提升至Ⅱ～Ⅲ類，DO含量有所增加但不穩(wěn)定。

（2）進一步合理設計曝氣裝置運作的個數(shù)、運作時間和周期，使得DO含量穩(wěn)定達標。

（3）河道養(yǎng)護期間應防止人為因素造成對水生動植物生長的破壞，防止周邊居民生活污水排放和生活垃圾入河，建議制定長效的管理制度和水質(zhì)生態(tài)監(jiān)測制度