浙江省环境科技有限公司 浙江 杭州 311100
摘要：随着经济的持续快速发展，以水资源短缺，水污染严重，洪涝灾害频发，水土流失严重为特征的水环境问题日益突出。本文通过对水体生态环境修复分析，以科学发展观为指导，提出了水体环境的治理对策，提高水的利用效率。
关键词：水体环境；生态修复技术；设计思路
本项目处于整条河道下游，出水直接汇入河道口，河道中上游以集镇、农田和企业为主。在河道南侧安装了两台设备，间隔50m左右，服务范围为200m左右，曝气管沿河道断面布置，布水管沿河道向上游45°布置。
1 生态修复技术的概念
生态修复是指人类停止对生态系统造成损害，以减轻其污染负荷与生态压力。生态系统依靠其自身对外界环境的调节能力与自组织能力使其向有序的方向进行演化。即主要通过利用生态系统自我恢复能力，同时辅助以人工强化手段，使遭受破坏的生态系统逐步恢复。生物修复技术主要可以分为生物强化技术、生物促生技术、生物通气、生物堆肥等。目前针对水环境富营养化与黑臭化加剧的水环境污染特点，以耦合生物代谢、通过物理化学措施辅助强化的方式来调控水体环境内部菌群种类、菌群活性与污染物降解等的生物修复技术受到了广泛的重视。目前已被广泛应用于城市河道水环境修复、景观原位水体修复等多个领域。
2 水体生态修复设计思路
2.1 理水的概念
本文提出“理水”的概念，并将其作为设计原则在整个工程设计中贯通、执行。理水，即理清水的规律，尊重其自然属性，包括流量、流速、流态、水质等。实际案例中，理水即先对水的各自然属性进行统筹梳理(例如行洪安全、水量平衡、水质分析、流态模拟等)；摸清问题后，将河流作为一个生态系统进行修复，其目标在生态，核心在水；最后借用、拓展理水措施来提供视觉愉悦及活动空间，让公众有更直观的感受。
2.2 设计过程
2.2.1 设计范围与研究范围
(1)上、下游。尽管各河段在河流形态、环境状况、功能及生态状况上具有差异，但却相互影响，形成一个整体。
(2)城市水系。从城市角度来说，河流与城市地面、地下径流、城市水资源调节系统(如水库、蓄水池等)、城市雨水系统共同构成了城市水系。
(3)生态系统。不仅指河床或者水线以内部分，河道与河岸、河流与滨水空间以及各种水生、陆生动植物与人类共同形成一个复杂的河流生态系统。
(4)城市空间。河流保护与城市土地利用、边缘效应分析、非建设用地的规划等都密切相关。
2.2.2 基础资料收集
(1)规划资料。任何工程设计都必须符合上位规划，包括所在区域总规、控规、水环境专项规划、蓝线规划、公园绿地规划、环卫规划等。
(2)地形、地貌、用地性质。自然条件、地理位置不同，使水体的形态特征、水流水质状态有明显差异；城市格局的差异也使得水体的功能定位及保护目标不一样。因此从水体修复角度来说，措施不能生搬套用，要因地制宜。
(3)水文气象。包括常水位、洪水位，平、丰、枯水期的流量、流速，降雨、蒸发等气象资料等。
(4)现场调查。调查前应先熟悉已收集到的资料，在进行调查时才能重点分明，达到事半功倍的效果。现场踏勘记录表可参考表1的格式及内容。
2.2.3查找问题、分析问题
(1)行洪安全。城市化后，许多河流水体的主要功能发生了变化，我们应首先评价水体是否受洪水威胁，是否需对其功能进行重新定位，以明确修复目标。
(2)水体形态。河流形态多样性是流域生态系统生境的核心，是生物群落多样性的基础，单一的形状、硬化的河道使得生物赖以生存的自然特征消失。对河流形态的评估为水体修复提供重要依据。
(3)水量平衡。是指对水体各类水量的收入和支出进行计算分析，以确定水体是否能提供一定的水资源量，实现其水体功能并保障水体自身生态系统的良性发展，常以月为基本单位，其计算结果可作为形态设计的依据，如流量达不到生态基流量，则应考虑补水、蓄水、保水等措施。
(4)水质评价。富营养化污染、重金属污染或单一的工业污染，其修复措施大不相同，通过对水体中各污染因子进行监测，可针对性地提出水质修复方案。
(5)水生生物。生物群落一是指示水质的重要指标，二是健康水生态系统的主要特征，通过对其现状评价，可以得知水体的生态系统破坏程度。
(6)周边环境。一是流域内的汇水面积情况，是否导致水源不足或水源污染；二是水体周边土地利用情况，确定是否有用地条件进行生态修复。
3 处理系统介绍
在对现场环境和水质的仔细调研及对比各种技术手段后，IMA处理系统+微纳米曝气技术在处理效果和竞争力等诸多方面具有明显的优势，在很多实际的黑臭河道的处理案例中均取得了较好的效果，故选取了此技术用于某区域的水体环境修复。
3.1 IMA处理系统
(1)IMA系统利用水体微循环，大量培殖水体本土微生物，打破原水体微生物平衡状态，将整个水体转化为生物反应器系统，实现了水体的原位修复，颠覆了传统将污染水通过净化处理好后再排入水体的旁通水净化工艺，设备占地面积小(每台体积1m3，投资和运行费用低(动力负荷在0.35kW左右)。
(2)本活性系统培养的微生物可有效降解底泥中的有机物，同时抑制底泥中氮磷向水体中的释放，从而可以有效的避免由于富营养化而导致的蓝藻的爆发；同时可以使底泥的体积和重量逐步减少，达到生物清淤的效果，避免了人工或机械清淤工程量大，环境二次污染严重的不足。
(3)本活性系统适用范围广，在pH范围4.5~10.5，水温不超过40℃，高盐度的水体环境中均可应用。凡有生物的各种环境，乃至其他生物无法生存的极端环境中，都有微生物的存在，就可修复不同类型的水体污染，实现水环境的综合治理。
3.2 微纳米曝气系统
(1)利用高速水力溶气装置在水中形成密集分布的微纳米气泡，同时投加调节剂，降低气泡表面张力，气泡粒径进一步变小，形成粒径仅约0.1~10μm的微纳米气泡。
(2)微纳米气泡极大的增加了空气和水的接触面积，氧分子易溶入水的原子团间隙中，空气中约有85%的氧可充分溶解于水中，使水中的溶解氧达到过饱和，水中的有机物易发生氧化还原反应而被分解。
(3)微纳米气泡在沉降、破裂的过程中，能促使水的表面张力降低，水分子甚至发生分解，即H2O=H+OH-，其中的氢氧基和水分子重新结合，形成新的水合物，即H2O+OH-=H3O2-，这种水合物具有剧烈的氧化还原作用，OH-自由基的氧化作用尤其明显，故该水合物能将水中有机物直接分解。
通过有效的工程措施，来削减的河道中的CODCr、氨氮、总磷等污染物总量，三个月内消除河道黑臭现象，治理六个月后主要水质控制指标达到优于《城市黑臭水体整治工作指南》所规定的黑臭水体水质指标。
4 项目治理情况
该项目设备于2016年9月4日开始安装调试，9月7日安装调试完毕并投入使用，截止到12月上旬该项目已稳定运行满三个月，我公司于2016年12月13日组织进行阶段性验收。阶段性验收通过后，项目稳定运行至2017年3月上旬，治理期已满六个月，我公司于2017年3月15日组织进行竣工验收。。
4.1 阶段性验收前治理情况
治理前期进行河水水质检测，初步了解现状河水水质，项目开始前的水质指标比较上次虽然有所下降，但是仍然属于黑臭水体范畴。总体指标较高，感官较差，水体藻类迅速生长，消耗水体溶解氧，致使河道黑臭，如图1（修复前）。
4.2 竣工验收后治理情况
阶段性验收通过后，该项目持续稳定运行，项目运行至2017年3月15日，水质指标改善明显，CODCr、氨氮、总磷均有下降，去除率分别达到32.9%、15%、16.7%，溶解氧及透明度分别增加184.3%、100%；河水已清澈见底，没有臭味，该河道已基本消除黑臭，说明该工程项目已经达到预期的治理效果。如图2（修复后）。
5 项目治理期间出现的部分状况
5.1 污染源进入河道
虽然河道沿线进行了有效的截污，但是还存在部分中上游河道附近的企业和居民将生产废水和生活污水排入河道，加之附近农田中的农药及肥料通过地表径流流入河道，由此而产生的污染负荷急增，大量的面源和点源污染通过地表和雨水管网等进入水体，超过了河道水体的承受极限，导致N、P等指标迅速上升，使河水溶解氧几乎为零，严重的影响着河道下游项目的处理效果。
其次，上游耕种居民常年将耕种产生的废料、杂草、蔬菜等直接抛入河道，其中一大部分沉入河道底部，累积腐败后不断向水中释放含N、P、S等物质，导致指标上升，居高不降。
5.2 上游疏浚清淤
项目运行期间由于上游河道拓浚需要搭建临时拦水坝，由于坝体取附近的黄泥等材料堆填而成，蓄水后经常被冲垮，导致河道流量和流速的突然增加，搅动上游底泥的同时也带来较多的上游的垃圾，给下游处理区带来冲击，在短时间内处理区域水位抬高10~15cm，不利于处理区域微生物处理系统的稳定。
6 结语
生物修复技术是城市水环境治理的重要技术手段，同时也是水体整治重要的发展方向。生物修复技术具有环境友好型的特点，可以为人与自然的和谐发展提供很好的发展思路。
参考文献：
[1]吴伟，吴雨，俞阜东，施佳瑾.水体生态修复技术在河道整治工程中的运用[J].中国新技术新产品，2017(23):102-103.
[2]樊惠玲，邓静文.水体污染分析与修复技术[J].化工管理，2017(33):120-121.
作者简介：
第一作者：姓名：董建明（1985.6），性别：男，民族：汉族，籍贯：江西婺源，学历：研究生，职称：中级，研究方向：环境影响评价.
论文作者:董建明,陈磊
论文发表刊物:《防护工程》2018年第32期
论文发表时间:2019/2/26
标签：水体论文; 河道论文; 水质论文; 生物论文; 环境论文; 生态系统论文; 技术论文; 《防护工程》2018年第32期论文;