生态修复对黑臭水体的综合治理——以叠滘片区水环境综合治理项目为例

杨金龙

（广州市绿化有限公司，广东 广州 510440）

1 综合治理的必要性

叠滘龙船赛作为佛山市的非遗项目，自明代兴起，到清代兴盛，至今已有500 多年历史，现已成为具有全国影响力的网红赛事。近年来，由于多种原因，叠滘片区内的各河涌生态系统脆弱，河道两岸植被覆盖率低，水质恶化，水面垃圾漂浮，河道水体浑浊，透明度低。2019 年6 月，叠滘区水质的监测数据表明叠滘区河涌水体全部属于劣Ⅴ类，河涌已达到轻度黑臭标准的占63%，27 个监测点位上，氨氮全部超标，总磷超标24 个，溶解氧不足17 个。其中四大赛区赛道水质均属黑臭水体，主要影响因子为溶解氧，部分时段氨氮也有超标，水质长期在劣Ⅴ类及轻度黑臭之间，严重影响了龙船赛事的举行以及文化的传播，周围居民居住环境质量也因此有所下降，该地区水环境的综合治理已迫在眉睫。

在国务院“水十条”发布后，全国各地开始大力整治城市黑臭水体[1]。

黑臭水体是水体有机污染的一种极端现象，泛指呈黑色或泛黑色、异味严重的水体[2]。为有效改善水体生态，保护生境多样性，营造良好的生态环境，消除城镇河道黑臭，需要探索构建出一种经济、高效、实用的组合型生态修复体系[3]。

2 污染源控制

要想保证综合治理的效果，首先，分析导致黑臭水体污染的内在根源：①水生态自净化体系被破坏。②排入水域的污染物负荷量太大[4]。其次，根据调查结果采取相应的控制措施。

2.1 外源控污工程

叠滘片区内现状管网基本属于合流制截污，未实施雨污分流，雨季时部分生活污水与雨水一同排入河涌，对水体有较大的影响；而且小型污水处理装置服务范围内部分水量未接入，导致生活污水就近排至河涌。该片区共约408 个排口（含雨污合流的拍门和雨水口），其中雨污合流排口约占60%。

叠滘片区现存有一定范围的工业区及零散的工业企业，片区内工业企业涵盖涉及表面处理（酸洗）的金属加工制造企业、纺织制衣、家具建材、汽车制造贸易等。现阶段，叠滘片区内重点工业废水排放企业主要有7 家，总废水排放量为66.5m3/d，排放前已经过预处理，但污染物含量还是较高，依然会对河道水质造成影响。

叠滘片区的补水来源于三圣河，五胜河、佛山涌和佛山水道，这四条河除佛山涌桂城段达到了Ⅳ类水标准，其他三条来水均为劣Ⅴ类，氨氮为超标因子，区域缺少优质水源补充，水质易受来水水质及水量的影响。

综合以上因素，本项目外源污染主要来自生活污水及支流污染，对其漏排的管网要进行截污纳管，本项目外源控污工程作为本次整治的配套工程已提前开展，使得控制整治范围内河段的相关排口实现旱天无外流，并将雨天外流污染物总量降低到可控范围内。

2.2 内源控污工程

内源污染主要包括底泥污染和垃圾入河两个部分。

现场初步观察，大部分河道存在底泥淤积情况，厚度约20～50cm，底泥呈黑色。部分河道黑色泥皮上翻现象严重。据了解，存在定期轮疏制度，但老旧护岸无法进行干式清淤影响清淤效果，导致河道底泥污染未能得到有效控制。区域水深较浅，稍大的水力搅动、环境变化都可能带来底泥的上翻，底泥污染释放影响明显，如图1 所示。

图1 底泥上翻

底泥是河流生态系统的重要组成部分，底泥吸附和微生物降解是河道污染物迁移和转化的主要形式，底泥对河道自净功能起着不可替代的作用，污水排入河到后，水中的部分污染物将通过沉淀或者被颗粒物吸附而蓄积在底泥中，其中大量耗氧有机污染物质降解使得底泥溶解氧大量消耗，形成厌氧环境，有机污染物继续厌氧降解，生成氨、硫化氢、硫醇、硫醚、有机胺和有机酸等恶臭物质，导致河道劣Ⅴ类的产生。因此，底泥是河道劣Ⅴ类治理中不可忽视的内源污染，一般采用底泥疏浚的技术进行治理。本项目采取分段干床清挖彻底去除底泥污染。

垃圾入河，在底泥彻底清理放水后，加强日常的河面垃圾打捞，防止水质被污染。

3 生态修复措施

3.1 人工水草

人工水草是新型的生态处理材料，将其设置在河涌底部，黑臭水体与其接触后，大量微生物附着在其表面形成生物膜，降解水体中的污染物。本项目在非赛道区域河道底部，铺设辫带式人工水草填料6500m2（带浮球，密度10 根/m2）。

（1）利用人工水草进行河水净化，是基于河水原有的自净作用进行生物净化的方法。人工水草表面积大，其表面可以附着大量微生物，从而提高分解水中污染物质的能力。

（2）在人工水草的中心附近，大量微生物消耗水中溶解氧，产生局部厌氧环境，其中的厌氧微生物可以去除水中的硝酸性氮类，达到脱氮效果。

（3）这些微生物也成为环形虫或水蚯蚓的食物，最终也被鱼类捕食掉，通过这样的食物链可以抑制污泥的发生。

3.2 生物石

底质改性生物石是利用生物活化专利技术加工的新型产品，成分为天然粒块（粉煤灰加工粒块、天然矿石、钢渣粒块等）及颗粒、粉体，可通过单体或按比例的混合体综合对底质抑制改性，从而起到对上部水质净化的作用。首先施用细粒料使其部分渗入河床内部，快速作用以稳定底泥。粉料随细料一同入水，与污染河水混合捕捉水中悬浮物，将其沉入水底并净化处理。粗料随后铺于上层，既能进一步抑制底泥污染物，又能快速并持久提升底层水体的ORP，净化水质，构建良好的生态环境。

生物石主要作用如下。

（1）抑制和吸收硫化氢的产生。淤泥中最主要的污染成分是硫化氢，人造石有吸附硫化氢的能力。因为提高了环境的pH，既改变了大量生成硫化氢的酸性环境，又抑制了硫化氢的产生，长期而稳定。

（2）抑制和吸收氨氮磷酸盐等营养盐的溶出。生物人造石对磷和氨氮有长期而有效的抑制和吸收功效。

（3）促进硅藻类（水生植物）的生长。此生物人造石中会慢慢溶出水草等硅藻类植物所需的硅酸，能够促进水底水草等的生长，恢复水底的生态环境。

（4）形成良好的生物膜。因生物人造石体本身含有高效微生物菌群，能够促进微生物生存繁殖及水生植物生长，同时粒间的空隙多而大，结合曝气措施，能够让内部保持一个良好的好氧环境，从而生物人造石能进一步促使原生生物类、原生动物类等生物链的形成。本项目在底泥彻底清理后，铺设生物石原位稳定消解措施面积15350m2，生物石体积约2302m3。

3.3 曝气增氧

河涌水体中的溶解氧对水质及其变化起着决定性作用，通过分析计算，水体中的溶解氧平衡是反映有机污染的重要指标。当大量有机物排入河流，由于有机物被好氧微生物氧化分解，水体中的溶解氧将急速下降形成缺氧状态，当水中的溶解氧耗尽，有机物又被厌氧微生物分解，发生腐败现象，产生甲烷、硫化氢、氨等气体，使得水体黑臭。由此可见，一定浓度的溶解氧是天然水体自我净化并维持生态平衡的基础。

目前，四大赛区内河段溶解氧整体偏低，低于Ⅴ类水标准2mg/L，水体溶解氧缺乏，水体长期处于兼氧及厌氧状态，水生生物受到影响。对于该现状，需采取曝气增氧措施。

结合本项目中龙船赛区河道窄小、水深较浅、两岸居民密度高距离近的现状，排除需要在水体表面设置且曝气效率较低的涌浪和喷泉曝气方式，排除占地相对更高、外观相对突兀的鼓风曝气方式；拟采用微纳米曝气作为曝气增氧设备。微纳米气泡发生器因充氧效率高，气泡在水体中滞留时间长，对污水处理效果好，且其中的推流式微纳米气泡发生器设备可在河道内贴岸设置，占用河道空间最小等特点是最符合本项目现状的曝气方式。该设备对河道上进行充氧曝气后，微纳米气泡不会增大，基本不上浮。存活时间长，具有表面积大，高界面活性、带能带电等特殊的理化特性，与水的接触面积极大，溶氧率极高。在设定的水位释放大量微纳气泡散布到水中每一角落，氧利用可达50%以上。本类型设备应用纯物理方法产生气泡水，不添加任何化学物质，耗电量与普通曝气装置电耗比可以降到1/5，节能效果明显。

本项目在各个河涌节点位置设置19 套微纳米曝气机，并安装自动启停装置，每天定时曝气，增加水体溶解氧，改善水质。

3.4 生态护岸改造

通过对工艺对比结果及其现状条件考虑，本次项目中赛区河道窄且直立硬质河岸，年代久远、部分岸段稳定性存疑，周边岸带缺少扩展空间，不适应进行大规模颠覆性的护岸结构改造，而垒土生态护岸不需要对护岸的基本形态进行改造且改造后生态、景观性提升效果明显，所以本次选取新型垒土护岸技术对部分具备条件的岸段尝试进行护岸生态修复，面积约400m2。

生态型垒土护岸，垒土模块在不影响河道驳岸结构安全情况下配合垒土工艺构件，可实现装配式立体或坡度种植植物，垒土具有很强的吸附功能，能够有效吸附水中的N、P、K 以及重金属等有害物质，可在美观河道两岸景观同时，又能真正意义上恢复河道驳岸自然生态。

4 运行维护及水质应急处理

通过本项目的综合治理，消除叠滘龙船赛区水体淤泥堵塞、黑臭现象，改善现有河道生态脆弱现状，建设生态河道，初步形成新的河道水生态系统，河道水质提升，河道自净能力大幅提高。但由于叠滘河涌水环境污染特殊性，需要持续对不断进入河道的污染物进行治理，削减入河污染物，提升水质。因此，本着从根本上改善叠滘河涌水环境目的，需要对叠滘赛区河涌水环境进行持续有效的水环境维护。

运行维护内容主要包括巡查打捞水面垃圾，垒土护岸植物定期维护，曝气设备巡查维护，重大活动创建和检查期间水质应急处理。

雨季汛期时往往会有大量污染物排入河涌，待水位恢复正常后，增加曝气时间，并投放水质净化剂，主要成分为天然沸石、高岭石、膨润土粉末，应急治理时，加水，用汽油泵均匀喷洒到水面，可在2h 内完成应急治理，水色恢复正常。

5 治理成效

以下是完工养护一年后，东胜涌的水质与治理前的对比，如表1 所示。

表1 东胜涌水质对照

6 结语

黑臭水体治理是一项复杂的系统工程，需根据项目所处位置、水源情况等综合因素，系统分析污染成因，制定针对性方案[5]。本项目施工完成后，养护期为3 年，在此期间，多次抽查水质，全部指标均优于Ⅴ类水标准。由此可知，本项目采取的以生物石为核心的综合治理措施对黑臭水体的修复有显著效果，值得推行。