原位生态净化措施对微污染河流净化效果研究

王旭东，罗蛟均，吴明亮，李 威，宋建三

（中建铁投轨道交通建设有限公司，广州 510000）

新时期，我国社会经济高速发展，生态环境问题却日益严重，河流污染问题日益突出，治理修复微污染河流刻不容缓。微污染水体是指水体受到氮、磷和有机物的污染，水中的污染物浓度略高于地表水V类水标准，总体特点表现为可生化性差、碳氮比低等[1-2]。当前，微污染河流治理技术一般分为原位修复技术和异位修复技术。

本研究主要通过构建现场试验河道，重点开展多级生态滤坝、复合悬浮生态岛以及生态河床技术进行现场河道水体生态原位强化净化试验研究，通过定期监测水质变化情况，分析研究多级生态滤坝、复合生态浮岛、生态河床三项单体技术的净化效果。

1 试验材料

浮岛植物为羊蹄、水芹菜和千屈菜。生态河床所需植物为轮叶黑藻、金鱼藻和菹草。基质：砾石，粒径为50～80 mm；生态净水基质，粒径为10～20 mm和30～50 mm。

滤坝内设钢筋单体箱，单体箱由直径10 mm的螺纹钢筋焊接而成，长为600 mm，宽为300 mm，高为200 mm。钢筋单体箱内衬由不锈钢铁丝编制的石笼网，其孔径为30～50 mm，此外在试验河道中生态河床段铺设100 m石笼网，以构建生态河床[3-4]。

浮岛床体为泡沫板，泡沫板厚50 mm，尺寸为1 000 mm×500 mm。固定浮岛床体的材料选用直径为12 mm、长度为1 m的无纹钢筋若干根。

2 试验方法

试验河道河长为170 m，底宽为2.5～3.0 m，设计水深为0.4～0.6 m，则可知该河道过流断面面积为1.10～2.04 m2，取平均值为1.57m2。根据式（1），可以计算水力负荷：

式中，HLR为水力负荷；V为水体体积；A为截面面积；Q为流量；t为时间。

本次试验河道现场试验生态强化净化区共计为150 m，进行生态强化净化技术构建。采用提升泵从污水处理厂二沉池出水口提水至试验段渠道内，水流方向自东向西。经过检测二沉池出水水质与河流水体接近，满足试验条件。根据水流方向顺序，二沉池出水流经10 m水流消力段，20 m复合悬浮生态岛（10个）、50 m生态河床I和生态滤坝I（1座）、100 m生态河床II和生态滤坝II（1座）后，流出试验河道。

现场试验从2018年3月开始，为期1个月。每周选取3～4 d监测各个单体和整个河道的水质指标，主要监测各个单体和整个河道进出水的溶解氧、温度、浊度、COD（化学需氧量）、氨氮、总氮和总磷含量，分析各个单体以及整个集成系统的净化效果。根据微污染河流的水质特性，本研究以V类水标准作为本次试验效果的评判依据。

3 原位生态强化净化技术对河水的净化效果

3.1 单体试验结果

根据生态滤坝、生态河床、生态悬浮岛的进水、出水各类指标的浓度拟合关系方程，三种原位净化方法对V类水的净化能力分别如表1、表2和表3所示。

表1 生态滤坝对V类水的净化能力

表2 生态河床对V类水的净化能力

表3 生态浮岛对V类水的净化能力

3.2 单体净化效果对比

各个单体的净化效果如图1所示。

图1 单体净化效果对比

各个单体对微污染水体的净化效果经对比可得，相对于整个河道系统，生态滤坝对COD和总磷有较高的去除贡献占比，对总氮也有不错的去除效果，对氨氮的去除效果最低，但也有13.3%。生态悬浮岛对氨氮和总氮的净化贡献占比达86.7%和64.5%，对总磷也有一定的去除效果，对氨氮的去除效果最差。生态河床对COD的净化贡献占35.4%，对总氮也有6.5%的净化贡献占比，但对氨氮和总磷的净化贡献占比均为0，这与试验前期的准备研究相差甚远，经分析，原因可能是河床内积累了太多的动植物残骸，形成了一个内源污染源，在春季温度升高的情况下，底泥沉积物中的污染物向水体中释放，导致生态河床净化效果不佳[5-6]。

4 结论

本文通过研究发现，三种原位生态强化净化技术对试验河道的净化贡献率由大到小为：生态滤坝＞生态悬浮岛＞生态河床，水生植物和微生物作用在这三种净化技术中起到了至关重要的作用。