河涌整治的生态修复技术与思路——以广州市敦和涌整治项目为例

时间：2024-07-28

□文/陈谦

广东省提出了河道水体整治的思路，目标是2020年全面消除黑臭水体。实施河涌治理以前，广州市区的河涌遭受严重污染，黑臭现象明显，底泥大量淤积，影响城市居住环境。通过调研分析发现，广州市区河涌的污染类型主要是富营养化，河涌底泥有机污染物长期厌氧分解产生H2S等臭气以及FeS等，造成河道黑臭［1］。目前国内外采用的黑臭水体治理技术主要可分为物理、化学和生态修复三类［2］。

物理方法包括人工曝气、底泥疏浚和调水等；水体供氧和耗氧失衡是引起水体发生黑臭的主要原因之一，曝气复氧可以提高水体中的溶解氧含量，强化水体自净功能，促进生态系统恢复。化学方法主要包括强化絮凝、化学氧化和化学沉淀等；使用的化学药剂主要有铁盐和铝盐等混凝剂、双氧水等氧化剂和生石灰等沉淀剂，去除水中目标污染物(悬浮物、溶解态磷和氮等)，提高水体透明度。生态修复方法主要包括微生物强化技术、生物膜技术、植物净化技术和“生物—生态”净化技术［3］；利用培养、接种的微生物或植物，通过代谢活动，对水体中的污染物进行转移、转化和降解，改善河流水质，构建水生态系统。“生物—生态”净化技术应用于黑臭水体的治理，具有稳定有效、安全持久、工程造价较低、运行成本低廉、可与绿化环境及景观改善相结合等特点，需要解决的是处理效果易受水文和气候等外部条件的影响以及后续管理维护的保障问题。

城市黑臭水体治理问题十分复杂，不能局限于单一技术。在实践中，应根据具体情况，特别是水体污染状况及污染物的种类，将物理、化学和“生物—生态”净化技术有效结合起来，制订适合的高效低耗治理方案［4］。确定技术方案时，三类技术可综合考虑、分步实施。下面以广州市敦和涌整治项目为例，探讨城市河涌整治的生态修复技术与思路。

1 工程概况

墩和涌位于广州市海珠区，起点为客村的墩和闸口，终点为上冲的墩和水闸，全长为3 266 m，平均宽度11 m，水面面积35 926 m2，包括1#河道1 763 m（包括一段暗渠）、2#河道1 277 m（明渠、暗渠交替）和3#支流河道226 m。墩和涌由多条暗渠和明渠组合而成，上游暗渠、明渠交接处有闸门，泄洪时开闸；下游连通上冲闸、康乐涌和杨湾涌，均设有排涝泵站。见图1。

墩和涌设有分段补水设施，主要补水口为上游闸口处、广一电商园处、和丰大厦停车场处。平时河涌依靠珠江水进行补水，潮汐规律遵循珠江的半日潮。上游河道补水设施是处理能力为1×104m3/d的一体化处理器，补水水质为一级A标准，水质较为清洁。

2 现状问题

水样检测数据显示，广州市海珠区墩和涌呈中度黑臭水质状态，见表1和图2。

表1 施工前的敦和涌水质情况

图2 施工前的黑臭情况

现状河涌沿岸及周边已建截污管已进行雨污分流，但尚存在以下问题：

1）原污水排口封闭不好，出现渗漏；

2）河涌两侧还有少量排污口，尚未摸查清楚；

3）连接的暗渠流向不明确，截污尚未完善；

4）较大降雨时，污水混合雨水溢流排到河涌。

3 技术方案

城市黑臭水体的整治应按照“控源截污、内源治理、活水循环、清水补给、水质净化、生态修复”的基本技术路线具体实施，其中控源截污和内源治理是选择其他技术类型的基础与前提。见图3。

图3 河涌整治技术路线

本项目黑臭水体生态修复工程，采用了生态治理、生态修复和生态保育等核心技术。

3.1 微生物生态治理

第一阶段采用生态治理技术，通过投放生长定制微生物，分解河床污泥、有机质胶体、悬浮物等并抑制藻类生长；同时降低BOD 和COD，提高地表水质透明度；控制因氨、有机胺以及硫化物导致的黑臭，消除黑臭现象，从而使地表水得到净化。见图4。

图4 微生物去黑除臭

首先从黑臭污水里提取、催化、激活、培育原址原位微生物，采用起着生物化学反应催化剂作用的定制微生物工具酶，激活黑臭水体的污水和底泥里含有的多种具有分解氨氮、总磷、总氮、COD作用的微生物组团，加速微生物的生物化学反应。黑臭污水和底泥提供微生物组团的养料，加速其繁殖。该技术经过长期试验，6～9 月微生物可降解黑包膜厚度30～40 cm；12～15 月微生物可降解黑包膜厚度35～65 cm；大幅消减黑臭污水底泥的有机质。

氨氮的去除主要是利用微生物的呼吸作用，通过硝化作用将氨态氮氧化成硝态氮和亚硝态氮，再通过反硝化作用，使硝态氮和亚硝态氮还原［5］。

生态治理阶段河道水质特征是藻类大量繁殖。浮游藻类在水域生态系统食物链的低端，藻类是黑臭水体治理的重要阶段性产物。藻类无法在黑臭水体生长，只有溶解氧和好氧生物符合条件时，藻类才能大量繁殖；然后水体变绿，溶解氧提高，水体透明度可增加至90 cm，氧化还原电位升高，水体有机污染物和氮、磷等被分解。在水体治理过程中，藻类以蓝绿藻为主，其数量先迅速增长，到达最高峰之后逐渐消亡。

3.2 水生植物生态修复

第二阶段采用水生植物生态修复，通过投放生长系列沉水植物，脱氮固磷、抑制藻类爆发、抑制因氨氮导致的地表水异味，提高水质透明度至1.5 m以上。

将轮叶黑藻、菹草、苦草、竹叶眼子菜、聚藻、金鱼藻、狐尾藻、小茨藻等沉水植物，提纯、复壮，培育成耐碱、耐酸、抗污染的三类沉水植物群落。用于生态修复的水生植物分三类，一类为常绿沉水植物，二类为夏季沉水植物，三类为冬季沉水植物。这三类共同建立水下植物生态系统。生态修复的沉水植物具有独特的生长方式，其根、茎、叶和表皮均可进行营养元素的吸收和分解，进行光合作用生成“负离子氧”，进一步去除氨氮和黑臭物质；这种特殊的植物生长结构，使技术改良的沉水植物成为水下主导物种，不断吸收水中富营养物质，净化水体方面的作用尤为显著。见图5。

图5 水生植物生长情况

生态修复还可以与多项辅助技术结合使用，包括河道曝气、植物浮岛、微生物间歇式反应器、氧化塘、生物接触氧化、曝气生物滤池、复合生态砾床、生态驳岸等；采用适合的方法调节水体流量、流态，进行河道形态、结构的生态改造。

3.3 水生物生态保育

第三阶段采用水生物生态保育，通过投放生长系列水生生物，促使沉水植物覆盖河床底部60%以上，形成水生态系统食物链，修复河道生态，促进良性生态系统演替与自净功能生成，抵抗污水排放、初期雨水、污水溢流冲击，河道水质透明度持续在1.5 m以上。

这阶段从自然界或污染原址采集能摄食富营养化水中的藻类、悬浮物的浮游甲壳动物和无脊椎动物进行改良驯化，生成一类及二类水生物，摄食富营养地表水中的藻类和悬浮物，净化地表水，提高地表水透明度；再把鱼虾螺贝等水生动物改良驯化培育成三类、四类至十五类水生物，逐步消除水中藻类真核生物，修复水体生态系统食物链，重建水体生态平衡，把黑臭污水及底污中营养物质转移至植物蛋白，再把植物蛋白转化为动物蛋白，从而提高地表水的自净化能力和环境容量，重构水质清澈、水草丰盛、鱼虾螺贝共生的自然水环境。