城市半封閉河道水體生態(tài)恢復(fù)試驗

城市半封閉河道水體生態(tài)恢復(fù)試驗*摘要：利用復(fù)復(fù)合生態(tài)濾床床、底泥生物物氧化、水體體生物修復(fù)和和河道生態(tài)恢恢復(fù)等技術(shù)，對對上海漕溪河河富營養(yǎng)水體體進行治理。結(jié)結(jié)果表明，在在每隔7-10天間歇性流流量300-4400m3/次的污水補補水進量下，通通過生物治理理，消除了水水體富營養(yǎng)和和黑臭現(xiàn)象，從從每個污水補補給周期開始始，3－4天后CODccr、NH3-N、TP除去率分別別達到50%、40%、55%以上，水體體清澈見底。從2005年3月到2005年5月，河道生物多樣性逐步增加，先后出現(xiàn)枝角類、橈足類動物和魚類。表明對于已截污的城市半封閉河道，利用浸沒式復(fù)合生態(tài)濾床對污水進行預(yù)處理，在此基礎(chǔ)上，通過底泥生物氧化、水體增氧、河道生態(tài)恢復(fù)等措施，進行生物治理，可取得良好治理效果。本研究為城市半封閉河道的治理和養(yǎng)護提供了一套切實可行的方法。關(guān)鍵詞：城市半半封閉河道；；生物修復(fù)；；底泥生物氧氧化；復(fù)合生生態(tài)濾床THEEXXPERIMMENTATTIONOFEECOLOGGICALRESTTORATIIONINWWATERBODYYOFHALFF-CLOSSEDCCITYRIVERRAbstracct：Multiifuncttioneecologgicalfilteerbedd,bioologiccaloxxidatiionoffthesedimment,,biorremediiationnofwwaterandeecologgicalrestooratioonofriverrwereecombbinedandaapplieedtocontrrolthhepolllutioonofCaoxxirivver,aaEutrrophiccorbblack--odorwaterrinShangghai.Therresulttshowwedthhatthhepheenomennonoffblacck-odoororeutrrophywateerinntheriverrwereebeeeliminnated,,undeertheehydrrauliccloaddofiintermmittenntsewwagessupplyyashhighaas3000~400m3/timeeeverry7-110dayys.Thhecolloroffthewaterrwasclearrtottheboottom,,wherretheeremoovalrrateoofCODDCr,NHH3-N,TPPisaabove50%,,40%and555%reespecttivelyyin33-4daaysfrromthhedayyofssewageesuppply.IItinddicateedthaattheebiollogic--diverrsityofriiverwwasallsoreecoverredthhatthheamoountoofclaadocerra,coopepoddaanddfishhescaameouutbysteaddyopeeratioonfroomMarrchtooMay2005..Thissreseearchshoweedthaattheecombbinedproceessinncludiingbiiologiicalooxidattionooftheesediiment,,aeraation,,andbioreemediaationofthhewatterbaasedoonbioologiccalprretreaatmenttbyimmerrsedmmultiffunctiioneccologiicalffilterrbedcoulddeffeectiveelyelliminaatethhepolllutioon.ThhisprrocessswoulldbeafeaasibleetecchnoloogytooconttrolaandmaanagemmenttthepoollutiionoffHalff-clossedciityriiver.Keyworrds:Half--closeedcittyrivver;BBioremmediattion;Bioloogicalloxiddationnofttheseedimenntintherriver;;multtifuncctionecoloogicallfiltterbeed水體黑臭是我國國城市河網(wǎng)的的普遍現(xiàn)象，繼繼蘇州河干流流水體基本消消除黑臭以后后，上海市水水環(huán)境整治進進入到一個新新的歷史階段段。蘇州河綜綜合整治工程程（21－25），特別是城城市截污工程程阻隔了蘇州州河干流和6支流以及其其他小河道的的水系溝通，形形成許多通過過翻水泵站與與蘇州河支流流溝通的“斷頭浜”，河道水體體基本不流動動，但受納兩兩岸定期或不不定期的污水水補給，呈現(xiàn)現(xiàn)半封閉河道道特征。隨著著城市截污工工程逐步向中中小河道推進進，半封閉河河道的生物修修復(fù)和生態(tài)恢恢復(fù)治理已提提到議事日程程。為了探索索城市半封閉閉河道治理技技術(shù)，我們在在上海市徐匯匯區(qū)漕溪河進進行了生態(tài)恢恢復(fù)試驗。圖1:漕溪河1-3#采樣點示意圖圖1:漕溪河1-3#采樣點示意圖Fig1:ThesketchmapofCaoxiriversamplingpoints1#3#2#復(fù)合生態(tài)濾床水流方向回流井回流管增氧系統(tǒng)增氧系統(tǒng)污水補給口1試驗工程概概況及技術(shù)路路線1．1河道概概況1工程試驗概概況1．1試驗河河道漕溪河位于上海海徐匯區(qū)軌道道交通三號線線漕溪路站附附近，起點為為汽車隊，訖訖點為明珠線線，長度180米，寬度12－13米，為淀北北水利控制片片。通過疏?？?、截污、生生態(tài)護岸等工工程，沿線的的污水已基本本被截流，整整治后的漕溪溪河底寬2米、邊坡1:2.5、底標高1.5米，3米水位的槽槽蓄容量近1300立方米。但但該河道與其其它城市水系系阻隔，只能能通過雨水和和漕溪支流（未未經(jīng)治理的黑黑臭或富營養(yǎng)養(yǎng)河道）污水水定期補給，特特別是旱季，約7－10天補給污水一次，每次補給污水量為總水量的20％，約260立方米，補水水質(zhì)CODcr﹥160mg/l，NH3－N﹥25mg/L，由于定期的污水補給，整治后的漕溪河河水仍然呈現(xiàn)現(xiàn)黑臭或富營營養(yǎng)狀態(tài)。1．2技術(shù)路路線本研究應(yīng)用河道道生物修復(fù)和和生態(tài)恢復(fù)原原理，通過淹淹沒式復(fù)合生生態(tài)濾床、河河道水體推流流和增氧技術(shù)術(shù)、底泥生物物氧化和河道道生態(tài)恢復(fù)恢恢復(fù)技術(shù)等，對對上海漕溪河河進行治理。1．3試驗裝裝置和工程項項目漕溪河生態(tài)恢復(fù)復(fù)試驗由淹沒沒式復(fù)合生態(tài)濾床、河道道水體增氧和和推流、底泥泥生物氧化和和河道生態(tài)恢恢復(fù)等工程項項目組成。(圖1)1.3.1、浸浸沒式復(fù)合生生態(tài)濾床浸沒式復(fù)合生態(tài)態(tài)濾床是一種種新型的垂直流人工濕地系系統(tǒng)（11－20），其特點是①生態(tài)濾床直直接布置于河河道中，并浸浸沒于水中，不不需布水系統(tǒng)統(tǒng)，河水直接接自上而下自自流，通過布置于河床床的集水系統(tǒng)統(tǒng)，進入集水水回流井。②濾床填料分分二種，植物物種植區(qū)（沿沿河道垂直方方向成行排列列）采用沸石石、粉煤灰陶陶粒等吸氮聚聚磷填料，沸沸石采用縉云云沸石，吸氨氨量為1.6mmmol/g，粉煤灰陶陶粒為自制產(chǎn)產(chǎn)品，磷素飽飽和吸附量為為1673..2mg/kkg,以保證植物物根區(qū)的營養(yǎng)養(yǎng)鹽供應(yīng)，便便于植物對氮氮磷的吸收；；其它區(qū)域采采用10mm－15mm石礫，輔之之以一定的吸吸氮聚磷填料料，以加快填填料掛膜。③復(fù)合生態(tài)濾濾床種植的植植物具有多樣樣性，可以是是挺水植物，也也可以沉水植植物。④通過管道電電控系統(tǒng)，在在一定的時間間內(nèi)改變水流流方向，定期期對床體進行行反沖，避免免床體堵塞。⑤濾床水體流流速大，濾床床的凈化功能能主要通過水水體連續(xù)不斷斷的循環(huán)接觸觸氧化實現(xiàn)。⑥濾床和河道道推流增氧系系統(tǒng)有機結(jié)合合，經(jīng)過濾床床生化過濾的的水體可直接接通過回流井井、回流管回回流至河道上上游。漕溪河浸沒式復(fù)復(fù)合生態(tài)濾床床分為30m2的3個區(qū)域，共共計90m2，從上游到到下游，3個區(qū)域床體體低于正常水水位的水面約約380mm、200mm、100mmm,分別種植沉沉水植物和浮浮葉植物如金金魚藻、睡蓮蓮等、高桿挺挺水植物如水水蔥、香蒲等等、低桿挺水水植物如黃菖蒲等，既美化化環(huán)境，又強強化了濾床的的去污功能。1.3.2、河河道增氧和推推流河道推流、增氧氧是城市黑臭臭河道最常用用的治理技術(shù)術(shù)（2－10），將浸沒式式復(fù)合生態(tài)濾濾床和河道推推流系統(tǒng)連接接，通過水泵泵和回流管將將集水池水體體推到上游，使使水體保持從從上游到下游游的單向流動動，沿河道設(shè)設(shè)置二組曝氣氣區(qū)，每組曝曝氣區(qū)由一臺臺水車式增氧氧機（N=1.3kkw，清水充氧氧量：1.4kggO2/h）和一臺提提升式增氧機機（N=1.55kw，清水充氧氧量：2.59kkgO2/h）組成，水水車式增氧機機主要起到增增氧和推流作作用，提升式式增氧機主要要起到混流，強強化底泥的吸吸附和絮凝沉沉淀作用，通過河道道增氧和推流流，使河道水水體保持一定定的溶解氧和和流態(tài)，有利利于河道底泥氧化和河道水水體的有機污污染降解，促促進底泥對水水體中營養(yǎng)鹽鹽的吸附和沉沉淀，抑制水水體富營養(yǎng)發(fā)發(fā)生。漕溪河河道推流流增氧系統(tǒng)推推流量為30t/h，總增氧量量為7.98kgO2/h。1.3.3、底底泥生物氧化化和河道生態(tài)態(tài)恢復(fù)底泥生物氧化對對河道生物修修復(fù)和生態(tài)恢恢復(fù)是必不可可少的（6、9），將土著微微生物培養(yǎng)液液(細菌含量1×106MPN//mL)，和一定量量共代謝底物物等輔助藥劑劑（底泥生物物氧化劑）一一起共75mgg/L，和Bioeenergiizer（簡稱BE）生物促生生液7mg//L、Micattrol（簡稱MIC）生生物解毒劑1.5mmg/L，用河水稀稀釋混合后，通通過靶向給藥藥技術(shù)直接噴噴射于河道底底泥內(nèi)，以促促進河道底泥泥氧化，同時時開動增氧和和回流系統(tǒng)。此此過程連續(xù)進進行4d。在第一階段底泥泥生物氧化基基礎(chǔ)上，連續(xù)續(xù)5－10d均勻潑灑3mg//LBEE和50mgg/L微生物培養(yǎng)養(yǎng)液，同時啟啟動水體增氧氧設(shè)施，藥劑劑施用量根據(jù)據(jù)當天污水流流量和流入污污水CODcr、NH3-N等指標作適適當調(diào)整，同同時將周邊富富營養(yǎng)湖泊的的水體1000kkg，底泥10kg接種于河道道，開動增氧氧和回流系統(tǒng)統(tǒng)，待水體透透明度達到400mm后，在浸沒沒式復(fù)合生態(tài)態(tài)濾床種植沉沉水植物、挺挺水植物，以以逐步恢復(fù)河河道自然生態(tài)態(tài)系統(tǒng)。圖2各取樣點水體圖2各取樣點水體CODcr、NH3-N平均值變化Fig2:CODcr、NH3-NchangingofwaterbodyonAverageof1#-2#3#samplingsit圖3各取樣點水體CODcr、NH3-N平均值變化Fig3:clarity、DOchangingofwaterbodyonAverageof1#-2#3#samplingsit1．4試驗過過程試驗從20055年2月26日開始施工工，3月底完成施施工和設(shè)備安安裝，4月1日進入工程程調(diào)試階段，至4月13日，河道生態(tài)基本建立，河道進入正常的試驗和運行階段。從4月15日至至6月14日，每7－9天補水1次，6月15到8月12日，每10－12天補水1次，共進行12個補水周期期試驗，每天天測試河道水水體CODcr、NH3-N、DO、透明度等等理化指標1．5采樣點點及采樣方法法河道水樣采樣點點1#--33#（圖1），河道理理化和生物學學指標以3個樣品的平平均值計算。水樣用500ml取樣瓶直接接取樣，并于于當天測定各各項指標，底泥采樣點同水水體樣點,用自制底泥泥采樣器(直徑15cm玻璃柱)取河床表面20cm泥柱，在30℃烘箱24小時烘干，取取烘干泥樣測測底泥TOC和底泥生物物活性（G值）。1．6原水水水質(zhì)及測定方方法（1）處理前原水水水質(zhì)如下：CODcr為126mgg/L左右，NH3-N為30mg//L，水體表現(xiàn)現(xiàn)為深綠色，有有時表現(xiàn)為黑黑臭狀態(tài)。水體理化指標測測試方法見參參考文獻12試驗結(jié)果與與分析2．1CODDcr和NH3-N去除效果漕溪河屬于典型型的城市半封封閉河道，無無補水水源，除除通過自然降降水補充河道道水分蒸發(fā)和和下滲外，需需要間歇性地地補充污水以以維持其作為為城市生態(tài)景景觀功能的正正常水位。間間歇性補充污污水時間周期期為7--10天左右。這這就要求河道道推流增氧和和復(fù)合生態(tài)濾濾床等系統(tǒng)對對河道沖擊性性污染負荷具具有較高的處處理效率，能能快速有效除除去CODcr、SS和NH3-N。從4月13日系系統(tǒng)正常運行行后，4月15日開始補給給外源污水，補補水后6天內(nèi)，河水CODcr從110mmg/L降到58mgg/L，除去率為47％，NH3-N從16mgg/L降到9mg//L，去除率為44％，4月21日進入第二二個補水周期期，污水補給給后，CODcr和NH3-N分別從58mgg/L、9mg//L上升至89mgg/L、13mg//L，隨后降低低，在9天時間內(nèi)，CODcr、NH3-N分別降至43mgg/L和5.7mmg/L，去除率分分別為52％和56％，超過第第一個補水周周期。第3個補水周期期為10天，在第3個補水周期期內(nèi)，CODcr、NH3-N除去效率更更高，速度更更快，第10天CODcr已降至38mg//L，NH3-N降至6.2mgg/L。這是由于于隨著時間的的推移，復(fù)合合生態(tài)濾床填填料掛膜越來來越好，所種種植的植物根根系越來越發(fā)發(fā)達，這些都都促進了復(fù)合合生態(tài)濾床對對CODcr和NH3-N的處理效率率。從圖2可以看出出，CODccr、NH3-N、隨間歇性性污水的排入入而增加，隨隨污水停留時時間增加而又又逐漸降低。2.2水體透透明度和溶解解氧變化4月13日系統(tǒng)統(tǒng)調(diào)試結(jié)束后后，河道水體體透明度已達達40cm左右，4月15日污水補給給后，透明度度下降至30cm，隨著系統(tǒng)統(tǒng)的運行，河河水透明度顯顯著上升，至至4月20日河水清澈澈見底，第二二個補水周期期和第三個補補水周期也表表現(xiàn)同樣的趨趨勢，只是隨隨著河道生物物修復(fù)和生態(tài)態(tài)恢復(fù)的進程程，水體透明明度上升顯著著加快，污水水補給對河道道水體透明度度的影響越來來越?。▓D3）。在漕溪河治理工工程實施前，河河道水體溶解解氧一直在2mg//L以下。隨著著生物修復(fù)和和生態(tài)恢復(fù)進進程，河道水水體溶解氧穩(wěn)穩(wěn)步提高，至至4月13日工程調(diào)試試完成后，河河水溶解氧已已升至7mg/L左右，隨后后的試驗中，從4月15日到5月9日3個補水周期內(nèi)，河水溶解氧均表現(xiàn)為隨污水補給有所下降，隨后迅速上升的趨勢。2．3水體生物物相變化對水體中細菌總總數(shù)觀察計數(shù)數(shù)結(jié)果表明，隨著水體生生物修復(fù)和水水質(zhì)的改善處處理河道異養(yǎng)養(yǎng)細菌總數(shù)較較修復(fù)前少了了1個數(shù)量級，（修修復(fù)前異養(yǎng)菌菌總數(shù)為3.5～6.6×1106MPN//mL，修復(fù)后污污水補給的第第3天異養(yǎng)菌總總數(shù)即可降為為0.1～0.5×1105MPN//mL）。對水體體微型動物觀觀察表明，各各樣點的變形蟲、鞭鞭毛蟲、纖毛毛蟲、輪蟲等等種類和數(shù)量隨著著細菌和藻類類的生長高峰峰而呈增加的的趨勢。在4月15日河道中出出現(xiàn)了大量枝枝角類水蚤（紅紅蟲），隨后后投放20kg左右的小型型魚類和螺、蚌蚌等濾食性軟軟體動物。隨隨著河道高等等生物的出現(xiàn)現(xiàn)，好氧潔凈凈微生物區(qū)系系的建立，處處理河段生物物多樣性不斷斷增加，生物物鏈不斷延長長，生物由低低等向高等演演替，其結(jié)果果消除了水體體的富營養(yǎng)甚甚至黑臭現(xiàn)象象，使水體透透明度由13cm左右增加至至清澈見底，水水體色澤由濃濃綠色或黑色色轉(zhuǎn)為碧綠色色。3．討論人工濕地技術(shù)已已被廣泛應(yīng)用用于污水處理理（11－20），由于其施施工簡單、能能耗低、具有有良好的去污污效果和獨特特的生態(tài)功能能而成為污水水處理技術(shù)的的研究熱點，特特別是垂直流流人工濕地，已已被成功應(yīng)用用于湖泊治理理等水環(huán)境生生物修復(fù)領(lǐng)域域。但由于其其占地面積大大、水力負荷荷小，在城市市河道治理中中應(yīng)用存在一一定局限。我我們根據(jù)半封封閉河道特征征，對垂直流流人工濕地系系統(tǒng)進行了改改進，在此基基礎(chǔ)上開發(fā)出出浸沒式復(fù)合合生態(tài)濾床，該該系統(tǒng)施工簡簡單，勿需設(shè)設(shè)置布水系統(tǒng)統(tǒng)；可直接構(gòu)構(gòu)建于河道中中，占地面積積??；可種植植不同的沉水水植物、挺水水植物，增加加水生植物多多樣性，一定定程度上抑制制藻類生長，同同時有利于河河道景觀建設(shè)設(shè)；該系統(tǒng)濾濾速快，去污污效率高，可可和河道水體體增氧推流系系統(tǒng)結(jié)合起來來，既可快速速處理半封閉閉水體突發(fā)性性污染負荷，也也可針對不流流動水體進行行循環(huán)治理。我我們將此技術(shù)術(shù)應(yīng)用于漕溪溪河生態(tài)恢復(fù)復(fù)，取得了明明顯得治理效效果，在每隔隔7-10天間歇性流流量300-4400m3/次的污水補補水沖量下，通通過生物治理理，消除了水水體富營養(yǎng)和和黑臭現(xiàn)象，從從每個補水周周期開始，7－10天內(nèi)，CODccr除去率達50%以上，NH3-N除去率為40%，水體清澈澈見底。研究究表明，復(fù)合合生態(tài)濾床對對城市半封閉閉河道生態(tài)恢恢復(fù)治理具有有十分重要的的意義。參考文獻獻1、國家環(huán)保局局編.水和廢水分分析監(jiān)測方法法.北京:中國環(huán)境科科學出版社,19997年；2、徐亞同，史史家墚，袁磊磊.上澳塘水體體生物修復(fù)試試驗.上海環(huán)境科科學，2000年，19（10）：480－484；3、黃民生，徐徐亞同，戚仁仁海.蘇州河污染染支流――綏寧河生物物修復(fù)試驗研研究.上海環(huán)境科科學，2003年，22（6）：384－488；4、劉志標、李李青、劉軍、陳陳洽群.朝陽涌黑臭臭水體生物修修復(fù)試驗.廣州水利，2003年，（2）：36—41；5、董哲仁、劉劉倩、曾向輝輝.受污染水體體的生物--生態(tài)修復(fù)技技術(shù).水利水電技技術(shù)，2002年，33（2）：1-4；6、陳華林、陳陳英旭.污染底泥修修復(fù)技術(shù)進展展，農(nóng)業(yè)環(huán)境境保護.20002年，21（2）：179—182；7、孫從軍、張張明旭.河道曝氣技技術(shù)在河流污污染治理中的的應(yīng)用.環(huán)境保護，2001年，（4）：12—20；8、周杰、章章永泰、楊賢賢智.人工曝氣復(fù)復(fù)氧治理黑臭臭河流.中國給水排排水，2001年，17（4）：47—49；9、馮奇秀,謝謝駿,劉軍.底泥生物氧氧化與城市黑黑臭河涌治理理.水利漁業(yè)，2003年，23（6）：42―44；10、劉永,,郭懷成.城市湖泊生生態(tài)恢復(fù)與景景觀設(shè)計.城市環(huán)境與與城市生態(tài),2003年，16（6）：51－53；11、何成達，談玲，葛麗英，季俊杰，葉亞玲，何蓮，王惠民.波式潛流人人工濕地處理理生活污水的的試驗研究.農(nóng)業(yè)環(huán)境科科學學報，2004年，23（4）：766-7769；12、劉超翔,,胡洪營,張建,黃霞,施漢昌,錢易.不同深度人人工復(fù)合生態(tài)態(tài)床處理農(nóng)村村生活污水的的比較.環(huán)境科學，2003年，24（5）：92-96；13、陳德強,,吳振斌,成水平,付貴萍,賀鋒.不同濕地組組合工藝凈化化污水效果的的比較.中國給水排排水，2003年，19(9)：12-15；14、吳振斌