泰州市主城区王庄河黑臭河道生物治理与生态修复

2018-03-21王胜艳陈小丽徐

治淮 2018年3期

王胜艳陈小丽徐彬

近年来，城市河道因过量纳污及过度的人工化改造和建设，导致水体污染物累积、自净能力失衡、复氧好氧失衡等问题频发，水体黑臭现象时有发生。河道黑臭已成为城市水环境普遍存在的问题之一，严重影响城市形象、生态环境及人民群众的身心健康。目前，国内外对城市黑臭河道的治理基本上遵循“控源→净化→修复”的思路，截污纳管、清淤疏浚、引水换水、曝气复氧、化学絮凝、微生物强化、生物膜净化、生态浮岛和植物净化是常用的治理方式。实际运用中，通常会多种方式相互组合，多管齐下，使得黑臭河道治理的有效性、长效性、经济性和生态性相容统一，以达到最佳治理效果。本次研究选择泰州市典型黑臭河道王庄河为研究对象，采取多种方式相结合的生物治理和生态修复方式治理河道黑臭，旨在改善河道水质，构建自然、和谐、自净能力强、生态系统完全的河道。

一、基本概况

王庄河位于泰州市主城区，西起中子河，东至老通扬运河，全长约1740m，河面宽约26m，自西向东流经莲花四号区、金通桂园、莲花六号区和南理工泰州学院，其中东风路以东段河道淤积严重、杂草丛生、绿藻漂浮，基本断流。工程治理段为王庄河莲花六号区段，全长500m，平均河宽约14m，流速缓慢，自净能力弱，局部严重黑臭、气味刺鼻、颜色发黑，感官极差，严重影响了该区域的水环境。工程实施前，2016年6月对王庄河治理段进行水质监测分析，治理段DO、NH3-N、CODcr、TP、TN 和 BOD5均属于《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）劣Ⅴ类水质。

二、王庄河治理段黑臭原因分析

（1）点源污染

王庄河治理段位于集中居住区，沿岸水面上可见污水排放口共4处、居民生活污水直排王庄河，大小雨水排口共7处，且存在无雨时雨水管污水排出现象。经现场踏勘及排污口水量简易测量分析，王庄河非降雨期污水量达 130～360m3/d。

（2）面源污染

王庄河所在地海陵区降水丰富，地表径流中的污染物主要来自于雨水对河流周边道路表面的沉积物、无植被覆盖裸露的地面、垃圾等的冲刷。王庄河沿线分布着大量雨水管道，初期雨水入河，极易导致河道短时间污染物急剧增加。同时居民生活垃圾入河较为普遍，导致河道水体污染加剧。

（3）内源污染

王庄河治理段为断头河，西面虽与凤凰河相通，但是东部断流，水体流动性较差，基本丧失了河道自净能力。王庄河治理段因长期未清淤，底泥淤积严重，淤泥厚度约1000px。河道底泥在长期纳污之后成为重要污染源，底泥好氧及上浮会对水体造成严重的污染，从而引发水体恶臭。

图1 水系概化示意图

表1 治理前王庄河水质监测结果单位：mg/L

（4）生态系统受损

王庄河为水泥石砌护岸，结构较硬。这种护岸结构工程将整个河岸表面封闭起来，影响了河道由水体、驳岸、底质、水生动植物所构成的正常生态系统，阻碍了水体与周围环境的物质和能量交流，导致整个河道系统对污染物的降解消纳能力逐渐弱化。

三、河道生物治理和生态修复工程措施

2016年7月启动王庄河的生物治理和生态修复工程，于2016年11月完成生物治理和生态修复工程，施工完毕后河道进入养护运行阶段。

（1）水力冲挖清淤和河底复沙

对王庄河内淤泥进行了彻底的清理，清淤量近1600m3，淤泥由泥驳船转运至指定位置。同时清除部分淤泥后，在河道底部河床上摊铺一层河沙，河沙厚度为30～50mm，即可以在河底淤泥上方形成一层保护层，减少底泥污染物的释放，也可为水生植物的栽植创造良好的地形条件，复沙量325m3。

（2）人工湿地（种植槽）污水预处理技术

王庄河治理段两岸为石驳岸，河道较窄，采用小型人工湿地工艺，对排入的生活污水进行预处理。工程采用木桩结构，安装成木墙，表层内抛约0.25m天然泥土或细沙，底部内逐层铺约0.5～1.5m的天然砾石、多孔滤料、球形填料等，实际建成长150m，宽1.2m，总面积为180m2的人工湿地，既可以降解污染物，也为微生物、浮游动物和鱼类提供良好的栖息空间和繁殖场所。

（3）立体水生植物种植和人工水草布置

共种植浮水植物2800m2，沉水植物3500m2，挺水植物1400m2以及人工水草1200m2。水生植物品种包括西伯利亚鸢尾、梭鱼草、再力花、美人蕉、狐尾藻、睡莲等。水面错落种植粉绿狐尾藻和圆币草，增添水面绿色景观，与两岸和浮岛水生植物形成高低错落有致之美感。

（4）底层纳米曝气与表层太阳能曝气

通过向水体冲入氧气，加速水体复氧过程，提高水体的DO值，恢复和增强好氧微生物的活力，使污染物得以净化，从而改善河道德水质。工程采用底层纳米微孔曝气与太阳能表层曝气相结合的方式，共安装8套底层纳米曝气系统和4套太阳能表层曝气。

（5）生态浮岛+多孔滤料

工程共安装了生态浮岛550m2和多空滤料140m2。生态浮岛是一种由多个独立的浮元经连接件组合而成的种植载体，通过河道底部打桩锚固的方式固定，每平方米由9个单体组成。浮元是采用抗氧化防UV的PE材料制成的浮体，其上有圆孔用于放置种植篮，其边缘分布有连接孔。

（6）微生物净水菌群修复技术

工程采用SUKAZYM-RW100河道用好氧污水处理专用菌，该专用菌作用为：将输入物质通过微生物水解生成其他细菌可以利用的糖、氨基酸和脂肪酸，在降解淤泥中有机物的过程中，淤泥被减少，停留的降解产物也被迅速分解，水体的清洁度可得到改善，臭味减轻。王庄河按照0.16kg/m3的密度，已投放近1000kg的复合芽胞杆菌和光合细菌。

图2 王庄河DO浓度随时间变化趋势图

图3 王庄河NH3-N随时间变化趋势图

图4 王庄河CODcr随时间变化趋势

图5 王庄河TP随时间变化趋势图

（7）长效管理

将治理工程的前期设计建设和后期运行管理有机结合，真正发挥生物治理和生态修复各项措施的作用。工程结束后，王庄河配备1艘维护巡查船和1名专职护巡查人员，配备1艘应急机动船只和2名应急机动人员。专职护巡查人员每日进行陆上巡查和水面巡查。同时，制定了河道水质恶化突发事件应急预案。

四、调试运行情况

工程建设完成后，于2016年11月下旬开始调试运行进行养护，自2017年2月对河道水质进行定期监测，主要监测项目为 DO、NH3-N、CODcr和TP，监测成果见图2～图5。

DO：治理前王庄河DO均值为2.6mg/L，在河道养护期间，水中DO值随温度、时间、水情、取样点位置的不同而变化，可以看出水体溶解氧含量不稳定，最高达9.2mg/L、最低仅0.5mg/L，这与曝气复氧有关，若采样时取样点附近的曝气装置已长时间运作则DO值偏高，非运作状态则DO值偏低。至2017年9月份，取样点DO平均值为3.8mg/L，为Ⅳ类水质。

NH3-N：治理前王庄河NH3-N平均浓度为12.0mg/L，治理后同期水质浓度为0.21mg/L，治理效果明显。至2017年5月后三个取样点NH3-N浓度趋于稳定，水质类别基本保持在Ⅱ～Ⅲ类，满足治理目标。

CODcr：治理前王庄河CODcr平均浓度为69.3mg/L，为劣Ⅴ类，治理后同期水质浓度为20.8mg/L，为Ⅳ类，治理效果明显。CODcr浓度虽有往复但2017年8～9月份检测值已小于15mg/L，满足治理目标。

TP：治理前王庄河TP平均浓度为1.7mg/L，治理后同期水质浓度为0.024mg/L，治理效果明显。工程结束后随着时间的推移，至2017年5月份后三个取样点TP浓度趋于稳定，水质类别基本保持在Ⅱ～Ⅲ类，满足治理目标。

生态景观：治理前河段局部严重黑臭，颜色发黑，气味刺鼻，感官极差，经10个月的调试运行后，工程治理段水面洁净，无生活垃圾等漂浮物聚集，水体颜色正常，恶臭基本消除，景观得到美化，浮水植物、沉水植物、挺水植物和人工草长势良好，错落有致，河道生态趋于良性恢复。