施懷榮

（北京邦源環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?，北京 100124）

2017 年全國共排查出黑臭水體2 082 個(gè)，且有超過七成的城市存在黑臭水體[1]。黑臭水體是指人們通過視覺和嗅覺對水體的一種綜合感官，通常是指發(fā)出惡臭氣味、呈黑色或泛黑色、生態(tài)功能喪失的水體。黑臭水體的產(chǎn)生是一個(gè)非常復(fù)雜的生化過程，與水體有機(jī)負(fù)荷、重金屬、底泥及水動(dòng)力學(xué)條件等因素有關(guān)。黑臭水體不僅造成惡劣的河道表觀，也嚴(yán)重影響周邊居民的正常生活[2]，導(dǎo)致河道喪失其景觀和生態(tài)功能，因此黑臭水體整治已成為改善人居環(huán)境中亟待解決的問題。

目前，國內(nèi)外處理黑臭水體的主要技術(shù)方法有物理法、化學(xué)法及生物（生態(tài)）法[3-6]?；瘜W(xué)法主要通過投加螯合劑、鹽類等化學(xué)物質(zhì)來對水體中的污染物質(zhì)進(jìn)行控制，這些物質(zhì)用于水體修復(fù)可能會(huì)存在一些潛在威脅，比如說對河道造成二次污染。而僅僅依靠物理措施（如截污、引水、清淤等）不能完全消除黑臭，需結(jié)合生物（生態(tài)）法才能徹底消除黑臭。生物法主要是通過投加微生物菌劑、生物促進(jìn)劑及種植水生植物等措施，利用微生物和植物對水體生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行修復(fù)，恢復(fù)河道自身功能，即以微生物為中心的立體式水生生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)是黑臭水體生態(tài)治理的關(guān)鍵[7-14]。目前，黑臭水體治理的研究主要集中在單一的治理技術(shù)研究，針對復(fù)合立體式工藝技術(shù)、治理后的運(yùn)行維護(hù)以及水體長效保持的研究匱乏。黑臭水體受污染情況一般比較復(fù)雜，單一修復(fù)技術(shù)難以達(dá)到理想的治理效果，應(yīng)該結(jié)合控源、截污、清淤、水體治理等開展水體的綜合治理，采用組合技術(shù)，突出生物修復(fù)的功能，輔以生態(tài)工程建設(shè)，形成適合黑臭水體治理的技術(shù)合成，并促進(jìn)人工生態(tài)系統(tǒng)向天然生態(tài)系統(tǒng)演變，使治理效果穩(wěn)定、長效。

筆者選擇北京市方氏渠某段作為研究對象，對方氏渠治理過程中前后的水質(zhì)指標(biāo)、底泥指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測，通過數(shù)據(jù)分析對采用的組合工藝效果進(jìn)行評估，探索各項(xiàng)治理工藝在黑臭水體治理中的作用，以期為黑臭水體的長效生態(tài)治理提供科學(xué)依據(jù)。

1 工程概況

1.1 項(xiàng)目概況

研究區(qū)域?yàn)榉绞锨w全營鎮(zhèn)段，長度約7.67 km，寬度13～15 m。河道上游與其他水系連通，但干涸無水，下游水位較淺，水深約20 cm，研究重點(diǎn)為方氏渠下游1 km 水域。2019 年5 月，對方氏渠治理段進(jìn)行現(xiàn)場勘查，同時(shí)對方氏渠下游水域的上端、中端及末端3 個(gè)河流斷面A-A、B-B、C-C 取樣進(jìn)行水質(zhì)檢測，監(jiān)測斷面如圖1所示，檢測數(shù)據(jù)詳見表1。

圖1 水質(zhì)檢測采樣分布

表1 方氏渠治理前水質(zhì)檢測結(jié)果

從表1的水質(zhì)檢測結(jié)果可知，方氏渠治理前水質(zhì)整體較差，水體透明度均小于10 cm，溶解氧溶度均小于1 mg/L，氧化還原電位均為負(fù)值。依據(jù)《城市黑臭水體整治工作指南》中關(guān)于黑臭水體分類指標(biāo)，本治理段水體屬于重度黑臭水體[15]。另外，從表1中還可以看出，監(jiān)測斷面的總磷濃度均大于0.4 mg/L，化學(xué)需氧量濃度均大于40 mg/L，依據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002），該治理段水體水質(zhì)為劣Ⅴ類。

1.2 理化指標(biāo)測定

2019 年 6—11 月，對方氏渠 3 個(gè)監(jiān)測斷面每半月采樣檢測1 次，測定水體的透明度、溶解氧、氧化還原電位以及氨氮。底泥修復(fù)毯于2020年3月初鋪設(shè)完成，同年3—6 月對方氏渠3 個(gè)監(jiān)測斷面每半月采樣檢測1 次，測定水體的溶解氧、化學(xué)需氧量、氨氮、總磷以及底泥含水率、有機(jī)質(zhì)。測量水體透明度時(shí)，水深大于30 cm 采用塞氏盤法（SL87-1994），水深小于等于30 cm 采用鉛字法（SL87-1994）；溶解氧濃度采用碘量法（GB7489-1987）測定；氧化還原電位采用電極法（SL94-1994）測定；氨氮濃度采用納氏試劑分光光度法（HJ535-2009）測定；化學(xué)需氧量采用分光光度法（HJ/T399-2007）測定；總磷采用堿性過硫酸鉀紫外分光光度法（HJ636-2012）測定；底泥含水率和有機(jī)質(zhì)采用重量法（HJ631-2011）測定。

2 工程方案設(shè)計(jì)

通過對方氏渠治理段的現(xiàn)場勘察，綜合分析方氏渠水體污染現(xiàn)狀及污染源，從控源截污、內(nèi)源治理、生態(tài)治理3 個(gè)方面著手，制定了方氏渠治理措施，方案具體措施詳見表2。

表2 研究方案具體措施

首先，對河道進(jìn)行清淤疏浚和控源截污，對發(fā)現(xiàn)的污水口逐一進(jìn)行封堵，同時(shí)利用污水口處理器對入河污水進(jìn)行處理。其次，在控源截污的基礎(chǔ)上，安裝生態(tài)壩，提升水位的同時(shí)保障水體水質(zhì)。最后，根據(jù)河段不同位置進(jìn)行曝氣設(shè)備、生態(tài)浮島、人工水下森林、水質(zhì)提升器、底泥修復(fù)毯等河道生物生態(tài)修復(fù)措施的科學(xué)布局，全面提升水體自凈能力和生態(tài)修復(fù)能力。

本工程方案是根據(jù)現(xiàn)場情況因地制宜地選擇了物理方法和生物生態(tài)方法綜合治理，通過控源截污、河道整治、生態(tài)修復(fù)等多種措施并舉，多管齊下，實(shí)現(xiàn)河道水環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)改善的良性循環(huán)。

3 工程運(yùn)行效果

3.1 2019年6—11月水體水質(zhì)變化

2019年6—11月方氏渠各個(gè)監(jiān)測斷面的水質(zhì)指標(biāo)數(shù)據(jù)隨時(shí)間的變化趨勢，如圖2所示。

圖2 2019年6—11月水質(zhì)數(shù)據(jù)

從圖2 水質(zhì)檢測數(shù)據(jù)可知，水體透明度、溶解氧濃度及氧化還原電位均隨時(shí)間不斷升高，而氨氮濃度隨時(shí)間不斷降低。透明度在2019 年6 月底均達(dá)到25 cm；斷面A-A 及C-C 的溶解氧濃度在6 月底達(dá)到2 mg/L，斷面B-B 的溶解氧濃度在7 月中達(dá)到2 mg/L；斷面A-A 及C-C 的氧化還原電位在6 月底達(dá)到50 mV，斷面B-B的氧化還原電位在7月中達(dá)到50 mV；氨氮濃度均小于8 mg/L。綜上，自2019 年7 月中下旬開始，研究段水體均保持在不黑不臭的水平。

首先，清淤將受污染的底泥最大量地從河中清除，能有效減少底泥中污染物向水中釋放，從而削減內(nèi)源污染[15]。其次，曝氣增氧設(shè)備的開啟有效增加了水體中溶解氧，溶解氧濃度的升高有效遏制了水體中厭氧及兼性微生物的厭氧發(fā)酵作用，并有助于水體中好氧微生物的繁殖，促進(jìn)水體污染物的好氧降解；同時(shí)，提升了水中的氧化還原電位，使水體逐步去除黑臭，透明度逐步升高[16，17]。最后，利用在河道安裝的水質(zhì)提升器、生態(tài)浮島、人工水下森林等水質(zhì)提升措施，進(jìn)一步修復(fù)了水體的生態(tài)系統(tǒng)，使得水質(zhì)變好[18，19]。

3.2 2020年3—6月水體水質(zhì)變化

2020 年3—6 月方氏渠各個(gè)監(jiān)測斷面的各個(gè)水質(zhì)指標(biāo)數(shù)據(jù)隨時(shí)間的變化趨勢，如圖3所示。

從圖3 水質(zhì)檢測數(shù)據(jù)可知，溶解氧溶度均隨時(shí)間不斷升高，氨氮溶度隨時(shí)間不斷降低，溶解氧溶度在2020年3—6月均大于2 mg/L；化學(xué)需氧量在2020年3—6月均小于40 mg/L；斷面A-A 的氨氮溶度在3月底下降到2 mg/L 以下，斷面B-B 及C-C 的氨氮溶度在2020年3—6月均低于2 mg/L；斷面C-C的總磷濃度在3 月底下降到0.4 mg/L 以下，斷面A-A 及BB的總磷濃度在2020年3—6月均低于0.4 mg/L。綜上，自2020年3月中下旬開始，研究段水體水質(zhì)均保持在Ⅴ類水標(biāo)準(zhǔn)。

2020 年3—6 月，水質(zhì)提升除水質(zhì)提升器、生態(tài)浮島及人工水下森林的作用外，底泥修復(fù)毯也發(fā)揮了極大作用。鋪設(shè)底泥修復(fù)毯后方氏渠水體底泥有機(jī)物及含水率的數(shù)據(jù)變化，如圖4所示。

圖4 2020年底泥檢測數(shù)據(jù)

由圖4 可知，底泥的含水率和有機(jī)質(zhì)隨時(shí)間增長不斷降低，主要原因是安裝的底泥修復(fù)毯能夠?qū)⒌啄嗪退w隔離，從而有效阻止底泥中的氨氮及鐵錳等金屬離子向水體中釋放，減少了內(nèi)源污染對方氏渠水體造成的不利影響。此外，底泥修復(fù)毯上配套安裝微納米曝氣裝置及生物膜裝置不僅可以增加水體中溶解氧含量，同時(shí)也為微生物提供附著基質(zhì)，可以促進(jìn)水體中好氧微生物的生長，使其更有效降解有機(jī)質(zhì)及吸收營養(yǎng)鹽物質(zhì)，達(dá)到消除水體黑臭并提升水質(zhì)的目的。

4 結(jié)語

隨著方氏渠生態(tài)治理的不斷推進(jìn)，河道水質(zhì)日益改善，從感官上看，黑臭變清澈，水生植物生機(jī)盎然，一片和諧景象；從水質(zhì)參數(shù)上來看，從治理前的黑臭逐漸變成不黑不臭、水體水質(zhì)指標(biāo)達(dá)到地表水Ⅴ類水質(zhì)并穩(wěn)定下來，部分指標(biāo)達(dá)到Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)，有力證明了方氏渠整治的成效。