景觀水體生態(tài)修復(fù)工程設(shè)計(jì)與效果分析

盧 峰

（1.上海城建市政工程(集團(tuán))有限公司，上海市 200065；2.同濟(jì)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，上海市 200092）

0 引言

受損景觀水體的修復(fù)是目前水資源領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，得到國內(nèi)外高度關(guān)注[1,2]。已有研究表明[3-5]，受損景觀水體中往往存在較高濃度的COD以及氮磷等營養(yǎng)鹽，影響了景觀水體的應(yīng)有功能。目前景觀水體的治理手段主要為種植水生植物及投放水生動物打造水生態(tài)系統(tǒng)，但由于有些景觀水體往往底部和駁岸為硬質(zhì)材料，且因?yàn)閰⒂^需求內(nèi)部難以大規(guī)模工程改造，單一的種植水生植物及投放水生動物等景觀提升方法往往難以奏效。將景觀提升與其它凈化單元結(jié)合進(jìn)一步提高水體的修復(fù)效果是解決景觀水體修復(fù)技術(shù)問題的重要發(fā)展方向。

近年來，原位微生物水體修復(fù)技術(shù)逐漸得到應(yīng)用，該技術(shù)和傳統(tǒng)技術(shù)相比具有投資少、工期短、建設(shè)面積小、運(yùn)行管理成本低、不需要投加化學(xué)藥劑等特點(diǎn)。但對于自凈能力差，有外源污染，內(nèi)部不宜實(shí)施大范圍工程改造的景觀水體來說，原位微生物修復(fù)技術(shù)存在見效慢，抗沖擊能力差等缺點(diǎn)。該工程采用外循環(huán)原位微生物擴(kuò)增技術(shù)對上海某公園景觀水體進(jìn)行修復(fù)，對原位微生物系統(tǒng)進(jìn)行了強(qiáng)化，取得了較好的效果。

1 工程概況

1.1 公園簡況

上海某公園三面被住宅包圍，一面為道路，面積約2.76 hm2。公園內(nèi)景觀水體與外部水體隔斷，只有雨水作為補(bǔ)充水。工程實(shí)施前水體渾濁透明度低，夏季出現(xiàn)黑臭現(xiàn)象，硬質(zhì)駁岸，硬質(zhì)湖底，水系中無大型水生植物存活。

1.2 設(shè)計(jì)思路

由于公園水體底部和駁岸基本為硬質(zhì)材料，通過種植水生植物及投放水生動物打造水生態(tài)系統(tǒng)的方案對現(xiàn)有設(shè)施影響較大，且影響到公園的日常運(yùn)行，因此考慮設(shè)計(jì)外循環(huán)處理系統(tǒng)，通過外循環(huán)補(bǔ)充營養(yǎng)劑強(qiáng)化原位微生物的擴(kuò)增，提高水體的自凈能力，確保水質(zhì)的長期穩(wěn)定改善。

1.3 水質(zhì)測定方法

化學(xué)需氧量和氨氮按照《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T5750.7—2006）和《氨氮的測定蒸餾 -中和滴定法》（HJ 537-2009）進(jìn)行，總氮和總磷采用紫外-可見分光光度計(jì)進(jìn)行測定。

2 外循環(huán)原位微生物生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和效果

2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（1）水生動植物

該公園景觀水體對水面景觀有著特殊的要求，為了豐富水面景觀，打造水下、水面立體景觀，本項(xiàng)目合理點(diǎn)綴部分挺水植物和浮水植物。另外培養(yǎng)土著硅藻，促進(jìn)硅藻不斷生長，吸收水體中過多的氮磷等營養(yǎng)，降低該水體氮磷含量，硅藻光合作用在水體各部位產(chǎn)生大量溶解氧，促進(jìn)土著好氧菌降解水體有機(jī)污染物為易被水生植物（包括硅藻等浮游植物）吸收的小分子營養(yǎng)物質(zhì)，提高水體透明度；高溶解氧大大改善了水體生物生長環(huán)境，為水生生物多樣性的建立提供了必要條件；同時(shí)硅藻作為浮游動物的高營養(yǎng)食物不斷促進(jìn)浮游動物生長，浮游動物又促進(jìn)土著魚蝦等高蛋白經(jīng)濟(jì)動物快速生長，從而在水體中建立起從硅藻、浮游動物到魚蝦等水生動物組成的生態(tài)食物鏈；依靠這條食物鏈將硅藻固定的氮磷等富營養(yǎng)物質(zhì)逐漸轉(zhuǎn)移到魚蝦等的生物量上，人們再通過收獲魚蝦最終將水體中的氮、磷轉(zhuǎn)移出水體，使水體得到根本性的凈化。

水生動物是水下生態(tài)系統(tǒng)中不可缺少的一環(huán)，它們在物質(zhì)流動方面扮演著重要角色。水生動物在一定程度上對水體污染物的吸收及遷移作用，主要途徑為經(jīng)過消化道、呼吸道及皮膚。如濾食性貝類，以浮游植物、微生物和有機(jī)碎屑為食，濾水率和攝食量均很大，故而可以加速懸浮物質(zhì)沉降、利用及促進(jìn)浮游植物生長繁殖，加速有機(jī)質(zhì)的循環(huán)作用，進(jìn)而達(dá)到優(yōu)化水質(zhì)的目的。需要注意的是，水生動物的投放目的維持水下生態(tài)系統(tǒng)的平衡，而不是以產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益為目的。根據(jù)本工程需要，選擇的底棲類動物主要有螺類、青蝦、濾食性草食性肉食性魚類。

（2）外循環(huán)系統(tǒng)

工程配置外循環(huán)系統(tǒng)1套，包括提升泵，微生物加富培養(yǎng)箱，營養(yǎng)劑投加系統(tǒng)、專用填料、回轉(zhuǎn)式鼓風(fēng)機(jī)和控制系統(tǒng)，主要設(shè)備參數(shù)如表1所示。

表1 外循環(huán)系統(tǒng)主體設(shè)備

2.2 系統(tǒng)處理效果

2.2.1 常規(guī)指標(biāo)修復(fù)效果

工程處理目標(biāo)為達(dá)到地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838-2002）中Ⅳ類水質(zhì)要求，主要水質(zhì)參數(shù)如下：TP0.1mg/L，COD 30mg/L，NH3-N 1.5mg/L，TN 1.5mg/L。工程實(shí)施后，對修復(fù)后水體進(jìn)行了近一年的跟蹤分析，氨氮濃度基本都接近于零，COD、TN和TP的變化如圖1所示。

從圖4可以看出，經(jīng)系統(tǒng)修復(fù)以后，全年的水質(zhì)雖然隨季節(jié)有所波動，但均可以穩(wěn)定達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）中Ⅳ類的水質(zhì)要求。

2.2.2 紫外-可見光譜全掃描檢測

紫外-可見光譜法可以表征水中溶解性有機(jī)物的種類及含量。本次試驗(yàn)，對修復(fù)前水樣和修復(fù)工程實(shí)施1年后的水樣進(jìn)行測定分析，結(jié)果如圖2所示。

圖2 修復(fù)工程實(shí)施1年后紫外-可見光譜差異圖

從圖2可以看出，修復(fù)前后有機(jī)物的波峰均集中在190~220 nm紫外區(qū)短波長端至遠(yuǎn)紫外區(qū)的強(qiáng)吸收，隨波長增大，紫外吸收值先增大后緩慢降低。與修復(fù)前相比，修復(fù)工程實(shí)施1年后水樣的紫外-可見光強(qiáng)度大幅度降低，說明系統(tǒng)可以通過生物強(qiáng)化有效促進(jìn)對水中各類有機(jī)物的去除。

3 結(jié)論

（1）外循環(huán)原位微生物擴(kuò)增技術(shù)利用原位微生物通過體外擴(kuò)增對污染水體進(jìn)行生態(tài)修復(fù)，投資低，無二次污染，是一種生態(tài)的景觀水體修復(fù)方法。

（2）采用外循環(huán)原位微生物擴(kuò)增技術(shù)對公園污染水體進(jìn)行修復(fù)，短期內(nèi)可達(dá)到并優(yōu)于地表水Ⅳ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，可實(shí)現(xiàn)人體非直接接觸景觀水體的水質(zhì)要求。

（3）水生植物和水生動物對河道生態(tài)修復(fù)具有良好的功效，且對水體無副作用影響。因此，今后應(yīng)側(cè)重于對水生動植物品種的選擇、搭配、布局等方面對原位微生物效果影響的研究。