0 引言

　　河涌水质恶化，自净功能严重丧失，加之外来污染源汇入，是目前城市内河涌面临的一个最为突出的问题^[1]。该问题不仅仅制约了河涌原有功能的发挥，而且还给城市形象和居民的身心健康带来危害。目前很多城市内河涌均进行了外源截污控制、内源清淤治理，同时补充活水等措施进行治理。但从经济角度及施工难度上来看，很难做到100%截污和完全消除内源污染的清淤，补充活水也不能作为一个长久持续手段^[2,3]。针对此种情况，提升河涌的自净能力，采取生态修复的措施就成为了一个必要的补充措施。但生态修复技术种类繁多，治理效果受外界环境影响较大。一个能够稳定运行，且能有效消减一定量外源污染及内源污染的生态修复工艺，对水体持续消除黑臭，实现水质达标具有非常重要的现实意义^[4,5,6,7]。

　　1 工程概况

　　1.1 项目背景

　　红岗涌位于广东省佛山市顺德区大良中西部，从大良河起至105国道止，全长1.7km，平均宽度6.5m，平均水深0.94m，平均流速0.01m/s。流经南华、红岗村居，与仙洞涌、石洛涌相接。通过石洛涌的闸口与大良河相接，石洛涌与大良河的闸口通常情况下是封闭状态，支涌水位高于大良河，唯有在下游石洛涌泵站外排污水及汛期阶段支涌水位较高时，闸口会打开泄洪。

　　治理过程中截污工作尚未全部完成，两岸仍然有部分污水直排现象。但是由于水环境现状不断恶化，综合整治工作刻不容缓。选取了红岗涌西侧520m长明渠段作为试验段，拟通过系统性治理措施快速有效提升红岗涌试验段整体水质，为后续桂畔海水系生态治理提供理论基础和实践依据。

　　1.2 水环境现状

　　红岗涌试验段全长520m，平均宽度约6m，水深1.5m左右。红岗涌流经南华、红岗村居，周边有居民区、工业区分布。试验段东侧两侧为直立驳岸，西侧进入村庄，为自然驳岸。红岗涌水体几乎处于滞流状态，水动力严重缺失，自净能力下降，水体呈现黑臭状态，同时伴随底泥上浮现象，并散发臭味。西侧污染情况相对东侧较轻，但水质情况同样较差。

　　红岗涌试验段整体水质较差，根据水质实测数据，3个实际监测点中水质均属于劣V类，未达到水质管理目标;除了COD达到地表V类水指标外，其余考核指标NH₃-N、TP、溶解氧等指标均未达到要求;溶解氧水平则属于轻度黑臭水平。检测分析情况如表1所示。

　　表1 红岗涌试验段水质检测结果(mg·L^-1) 

　　表1 红岗涌试验段水质检测结果(mg·L^-1)

　　1.3 治理目标

　　拟通过系统性技术措施使红岗涌试验段水体生态系统趋于平衡，使得水体的感官、生态景观、水质均得到大幅度改善，具体要求如下。

　　1)截污完成之前，消灭水体的黑臭现象，水体保持清洁、无异味，感观良好。

　　2)截污完成之后，使得水体的指标达到地表水V类水。水生植物空间布局合理，季节更替明显。生态系统稳定，具有一定抵御外界污染能力。

　　1.4 重点与难点分析

　　根据现场调研，红岗涌试验段整体水质较差，且由西往东，水质逐渐恶化，沿途点源污染、输入性污染源、内源污染等均在一定程度上增加了污染负荷对于红岗涌试验段水体的影响。主要重点与难点如下。

　　1)点源污染、输入性污染源直排入河现场调研发现，红岗涌试验段有两处生活污水直排入河，同时管涵内部有大量输入性污染源汇入，水体明显发白，并伴有恶臭，水质逐渐恶化。

　　2)内源污染释放，增加水体污染负荷红岗涌试验段虽然清淤工作已完成，但是由于沿途为老式居民住宅区，无法彻底清淤，现淤泥深度30～50cm。底泥中N,P等污染物不断释放，造成水体负担日益增重，夏天温度较高，甚至出现了底泥上浮的情况。同时沿河树木大量枯枝落叶飘落至水面，沉积进入底泥，同样增加了污染物的负荷。

　　3)生态系统紊乱，水质持续恶化红岗涌试验段由于水体长期处于黑臭状态，水体自净能力严重不足，加上水体几乎处于滞流状态，水动力丧失，无法构建良好的生态系统，造成水质持续恶化，继续采取系统性直立措施快速有效提升整体水质。

　　4)景观效果匮乏红岗涌试验段的水体段属于水生态匮乏的类型，缺乏足够的水生植物，导致水体生态系统缺乏足够的稳定性，同时缺乏亲水空间，致使河流未能充分发挥应有的环境、生态和景观功能。沿途驳岸基本为直立驳岸，造成河岸的亲水性不强，因此需要结合景观整体规划进行有效的梳理。

　　2 工程方案

　　2.1 技术路线

　　利用自有专利技术“河流原位生态修复系统及河流原位修复方法”建立一个系统性、长效性的解决方案。首先控制外源污染进入河流;其次通过一些工程技术措施，大幅度削减河道底泥中已有的污染物，快速改善河道底质环境，以帮助河道逐步恢复自净能力;再次，需要采取强化措施大幅度削减现有的污染负荷，为河道生态系统恢复正常创造有利条件，尤其是对于水质较差的河道;最后，采用生态措施重新建立起河道稳定的生态系统，提高其纳污能力和自净功能，结合科学的管理和维护手段，实现河道返清，构造和谐生态自然环境。治理技术路线如图1所示。

　　2.2 主要构筑物及设备

　　1)新型微纳米曝气技术强化处理输入性污染源。在红岗涌试验段交界处布设1套3kW的微纳米曝气设备，并在其后端设置1套生态型拦污装置及1个生态截留坝。通过新型微纳米曝气技术、生态型拦污装置及生态截留坝的快速强化处理能力、截留过滤作用以及较为广泛的服务面积，快速有效削减污染物水平，确保进入试验段水体的整体水质，如图2,3所示。

　　图1 红岗涌试验段治理技术路线  

　　图2 河道生态型拦污装置  

　　图3 用于河道箱涵口的生态截留坝  

　　2)小型湿地围堰技术控制排污口污水直排入河。在排污口附近构建2个小型湿地围堰，利用多层填料的净化与吸附作用，使得污水中的污染物经过快速有效削减后再流入河道，如图4所示。

　　图4 小型湿地围堰  

　　3)高效底质改良技术控制内源污染。通过投加生态底质改良剂，使得河道底泥矿化，从而抑制N,P等污染物的释放，有效控制内源污染。高效底质改良剂按0.15kg/m²投加。

　　4)新型曝气复氧技术搭配微生物菌剂，快速有效提升水质。通过1套服务水域面积1 200m²,1.5kW的新型MABR强化耦合生物膜反应器以及1套1.5kW的底部微孔曝气系统搭配高效微生物菌剂(按0.12kg/m²投加)，提升河道溶解氧水平，为微生物的生存提供良好的环境，从而发挥微生物对于水体的快速有效净化，如图5,6所示。

　　图5 MABR强化耦合生物膜反应器 

　　图6 底部微孔曝气  

　　5)复合生态浮岛技术搭配原位生态基技术，构建良好生态系统。通过复合型生态浮岛(共计160m²)，以及原位生态基(共计512m²)作为微生物生长的有效载体，通过植物与微生物的协同作用，恢复原有水生生态系统，如图7所示。

　　图7 复合生态浮岛 

　　6)喷泉曝气、挺水植物拦截带搭配景观型浮岛提升整体景观效果。针对河道景观效果匮乏的现状，通过2套1.5kW景观型喷泉曝气、45m²四季型挺水植物构建景观观光带，从而大幅度提升景观效果。

　　3 结果分析

　　3.1 水体中DO值(溶解氧含量)的变化

　　治理前，水体中DO值(溶解氧含量)长期在0.5mg/L以下;在调试运行期间，相关曝气设备按照间隔2h运行。前期半个月内，由于水体中原有污染物积累浓度较大，DO值提升不明显;经过1个月运行后逐步提升到2.68mg/L。由于9月25日、10月20日期间试验段外清淤有大量污染泥浆流入，DO值又处于降低状态，但很快在半个月之内恢复到2mg/L以上，如图8所示。

　　图8 DO变化曲线 

　　3.2 水体中氨氮的变化

　　前期水体中氨氮平均浓度为5.4mg/L，属于劣V类水质;在调试运行初期，氨氮下降不明显;经过1个月运行后逐步降低到4.34mg/L。由于9月25日、10月20日期间试验段外清淤有大量污染泥浆流入，氨氮浓度又迅速上升，变化趋势与DO值变化趋势吻合。10月底试验段截污设施进一步完善，外源污染进一步减少，使氨氮在11月份首次低于2mg/L，达到地表水V类水标准，如图9所示。

　　图9 氨氮变化曲线 

　　3.3 水体中COD(化学需氧量)、总磷的变化

　　1)工程实施前，水体中COD平均浓度为30.7mg/L，满足地表水V类水质要求;且工程目标前期为消除黑臭，COD不作为考核指标，因此在调试运行初期未作为重要监测指标，分别在9月14日监测其平均浓度为31mg/L,11月4日监测其平均浓度为20.2mg/L;变化趋势与氨氮变化趋势吻合，进入11月份下降明显。

　　2)总磷浓度在治理前超标明显，平均浓度达到0.74mg/L，远远高于地表水V类水质要求。分别在9月14日监测其平均浓度为0.83mg/L,11月4日监测其平均浓度为0.46mg/L;变化趋势与氨氮变化趋势吻合，进入11月份下降明显。

　　3.4 透明度的变化

　　调试运行初期水体透明度不高，属于轻度黑臭范围。经过1个月运行后逐步增加到40cm，达到消除黑臭指标要求。由于9月25日、10月20日期间试验段外清淤有大量污染泥浆流入又迅速下降，变化趋势与其他指标变化趋势吻合。10月底试验段截污设施进一步完善，外源污染进一步减少，使透明度在11月份达到55cm，如图10所示。

　　图1 0 透明度变化曲线 

　　4 结语

　　通过该工艺在红岗涌试验段的运行结果分析，可以确认在存在一定外源污染的情况下实施生态修复可以提升水体各项指标、短期内消除黑臭，同时部分指标能够达到地表水V类水标准。该工艺抗冲击能力较强，能够在受外源污染高负荷冲击下半个月之内恢复前期治理效果。在外源污染逐步减少的情况下，效果更加明显。对水体的感观、透明度提升明显，极大提升了河涌的景观效果。后期在透明度提升的前提下可进一步栽植沉水植物提升水体自净功能。在外源截污、内源清淤的前提下，选用合理的生态修复工艺恢复水体的自净能力，进一步提升水质指标是必要的，对持续消除黑臭完成水质达标具有积极作用。