景观水体生态修复工程设计与效果分析

卢 峰

（1.上海城建市政工程(集团)有限公司，上海市 200065；2.同济大学环境科学与工程学院，上海市 200092）

0 引言

受损景观水体的修复是目前水资源领域的研究热点，得到国内外高度关注[1,2]。已有研究表明[3-5]，受损景观水体中往往存在较高浓度的COD以及氮磷等营养盐，影响了景观水体的应有功能。目前景观水体的治理手段主要为种植水生植物及投放水生动物打造水生态系统，但由于有些景观水体往往底部和驳岸为硬质材料，且因为参观需求内部难以大规模工程改造，单一的种植水生植物及投放水生动物等景观提升方法往往难以奏效。将景观提升与其它净化单元结合进一步提高水体的修复效果是解决景观水体修复技术问题的重要发展方向。

近年来，原位微生物水体修复技术逐渐得到应用，该技术和传统技术相比具有投资少、工期短、建设面积小、运行管理成本低、不需要投加化学药剂等特点。但对于自净能力差，有外源污染，内部不宜实施大范围工程改造的景观水体来说，原位微生物修复技术存在见效慢，抗冲击能力差等缺点。该工程采用外循环原位微生物扩增技术对上海某公园景观水体进行修复，对原位微生物系统进行了强化，取得了较好的效果。

1 工程概况

1.1 公园简况

上海某公园三面被住宅包围，一面为道路，面积约2.76 hm2。公园内景观水体与外部水体隔断，只有雨水作为补充水。工程实施前水体浑浊透明度低，夏季出现黑臭现象，硬质驳岸，硬质湖底，水系中无大型水生植物存活。

1.2 设计思路

由于公园水体底部和驳岸基本为硬质材料，通过种植水生植物及投放水生动物打造水生态系统的方案对现有设施影响较大，且影响到公园的日常运行，因此考虑设计外循环处理系统，通过外循环补充营养剂强化原位微生物的扩增，提高水体的自净能力，确保水质的长期稳定改善。

1.3 水质测定方法

化学需氧量和氨氮按照《生活饮用水卫生标准》（GB/T5750.7—2006）和《氨氮的测定蒸馏 -中和滴定法》（HJ 537-2009）进行，总氮和总磷采用紫外-可见分光光度计进行测定。

2 外循环原位微生物生态修复系统的设计和效果

2.1 系统设计

（1）水生动植物

该公园景观水体对水面景观有着特殊的要求，为了丰富水面景观，打造水下、水面立体景观，本项目合理点缀部分挺水植物和浮水植物。另外培养土著硅藻，促进硅藻不断生长，吸收水体中过多的氮磷等营养，降低该水体氮磷含量，硅藻光合作用在水体各部位产生大量溶解氧，促进土著好氧菌降解水体有机污染物为易被水生植物（包括硅藻等浮游植物）吸收的小分子营养物质，提高水体透明度；高溶解氧大大改善了水体生物生长环境，为水生生物多样性的建立提供了必要条件；同时硅藻作为浮游动物的高营养食物不断促进浮游动物生长，浮游动物又促进土著鱼虾等高蛋白经济动物快速生长，从而在水体中建立起从硅藻、浮游动物到鱼虾等水生动物组成的生态食物链；依靠这条食物链将硅藻固定的氮磷等富营养物质逐渐转移到鱼虾等的生物量上，人们再通过收获鱼虾最终将水体中的氮、磷转移出水体，使水体得到根本性的净化。

水生动物是水下生态系统中不可缺少的一环，它们在物质流动方面扮演着重要角色。水生动物在一定程度上对水体污染物的吸收及迁移作用，主要途径为经过消化道、呼吸道及皮肤。如滤食性贝类，以浮游植物、微生物和有机碎屑为食，滤水率和摄食量均很大，故而可以加速悬浮物质沉降、利用及促进浮游植物生长繁殖，加速有机质的循环作用，进而达到优化水质的目的。需要注意的是，水生动物的投放目的维持水下生态系统的平衡，而不是以产生经济效益为目的。根据本工程需要，选择的底栖类动物主要有螺类、青虾、滤食性草食性肉食性鱼类。

（2）外循环系统

工程配置外循环系统1套，包括提升泵，微生物加富培养箱，营养剂投加系统、专用填料、回转式鼓风机和控制系统，主要设备参数如表1所示。

表1 外循环系统主体设备

2.2 系统处理效果

2.2.1 常规指标修复效果

工程处理目标为达到地表水环境质量标准《地表水环境质量标准》（GB 3838-2002）中Ⅳ类水质要求，主要水质参数如下：TP0.1mg/L，COD 30mg/L，NH3-N 1.5mg/L，TN 1.5mg/L。工程实施后，对修复后水体进行了近一年的跟踪分析，氨氮浓度基本都接近于零，COD、TN和TP的变化如图1所示。

从图4可以看出，经系统修复以后，全年的水质虽然随季节有所波动，但均可以稳定达到《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）中Ⅳ类的水质要求。

2.2.2 紫外-可见光谱全扫描检测

紫外-可见光谱法可以表征水中溶解性有机物的种类及含量。本次试验，对修复前水样和修复工程实施1年后的水样进行测定分析，结果如图2所示。

图2 修复工程实施1年后紫外-可见光谱差异图

从图2可以看出，修复前后有机物的波峰均集中在190~220 nm紫外区短波长端至远紫外区的强吸收，随波长增大，紫外吸收值先增大后缓慢降低。与修复前相比，修复工程实施1年后水样的紫外-可见光强度大幅度降低，说明系统可以通过生物强化有效促进对水中各类有机物的去除。

3 结论

（1）外循环原位微生物扩增技术利用原位微生物通过体外扩增对污染水体进行生态修复，投资低，无二次污染，是一种生态的景观水体修复方法。

（2）采用外循环原位微生物扩增技术对公园污染水体进行修复，短期内可达到并优于地表水Ⅳ类水质标准，可实现人体非直接接触景观水体的水质要求。

（3）水生植物和水生动物对河道生态修复具有良好的功效，且对水体无副作用影响。因此，今后应侧重于对水生动植物品种的选择、搭配、布局等方面对原位微生物效果影响的研究。