上海太和水环境科技发展股份有限公司 上海 200433
摘要：文本以滇池草海的主要入湖河道乌龙河为例，探讨了以食藻虫引导水生态修复技术为主、曝气增氧技术和生态浮床技术为辅的水生态修复技术在入湖河流污染控制中的应用。该项目主要通过生态浮床组成的来水预处理系统初步削减污染物，辅以太阳能曝气增氧系统，构建以沉水植物为主的水下生态系统，从“缓冲”、“产清”和“循环”三个方面实现缓冲区的水生态修复。实施效果表明，缓冲区沉水植物种植区内水草丰茂，水体清澈见底，无蓝绿藻滋生现象，且对比乌龙河来水，缓冲区出水口处TP和CODMn分别降低了60%和36%，NH3-N降低25%，DO则提高了28%，生态修复效果明显。
关键词：水生态修复技术；沉水植物；曝气增氧；河道入湖污染；
滇池是云贵高原最大的淡水湖泊，水面面积308.8 km2，由湖体北侧3.5公里的海埂分隔为草海和外海两部分。海埂以北的草海是城市内湖，湖面面积10.8 km2，占滇池的3.6%，流域面积则为滇池流域的6.7%。然而草海流域却覆盖了昆明主城区近30%的面积[1]，大量城市生产生活废水、污水排放汇入，导致草海水质不断恶化。虽然在一系列综合整治工程的实施下，2010年后草海水质开始逐渐好转，但草海水质依然受入湖河道水质浓度影响[2]，因此，降低河道入湖污染负荷是实现草海水环境质量提升的必经之路。
水生植物修复技术[3]、砾石床人工湿地、生态浮床技术[4]等生态修复技术常用于河流入湖污染的治理中，其中沉水植物修复技术不仅能促进修复水体从“藻型浊水态”转变为“草型清水态”，抑制水体富营养化进程，而且可有效消纳外源污染污染物，降低污染负荷[5]。因此，本项目引入“食藻虫引导水生态修复技术”[6]，辅以生态浮床和曝气增氧技术，于滇池草海西岸入湖口——乌龙河入湖口处打造以沉水植物为主的生态缓冲区，营造长效稳定的“草型清水态”系统，以充分发挥水体自净能力，初步削减入湖污染物，保障草海水质，以期为河道入湖污染治理工作提供一个参考。
1、项目概况
乌龙河是草海的主要入湖河道之一，全长3.68km，宽2-10m，水流量约为0.35m3/s，水质保护目标为Ⅳ类。乌龙河是一条典型的城市排污排涝沟渠，大部分为地下暗河，仅1.3km为明河，主要补水水源为云大医院和白马小区等片区的生活污水和雨污合流污水[7]，经过“四退三环”、河道治理工程后，乌龙河主要补水水源变成了第三污水处理厂中水，然而中水排放标准与地表水环境质量标准之间依然存在差异，直接排放入湖将带入大量氮磷营养盐。2017年，乌龙河3条水质为Ⅳ类。2018年上半年，乌龙河水质为地表劣Ⅴ类水平，而草海水质则在Ⅳ类~Ⅴ类之间波动，总氮在Ⅲ类~劣Ⅴ类之间，总磷为Ⅲ类~Ⅴ类水平，氨氮则优于Ⅱ类标准。对草海而言，乌龙河来水存在波动，依然是主要污染源之一。除此之外，乌龙河入湖口西南侧的明波渠不定时排污，也将影响着草海水环境质量。
缓冲区位于乌龙河入湖口处，总水域面积0.17平方公里，片区水域狭长，收纳了乌龙河与明波渠的上游来水。由于缓冲区内水生植物特别是沉水植物的缺失[8]，导致水生态系统破坏，水环境容量不足以消纳外源污染物，从而使片区呈轻度或中度富营养化，且夏季蓝绿藻易大面积爆发。因此，需削减乌龙河和明波渠入湖污染负荷，改善缓冲区生水环境质量，从而促进草海水环境质量的提升。
2、水生态修复方案
2.1设计思路及技术路线
总结近年来滇池生态修复及草海水环境综合整治的成功经验，综合考虑本项目的定位、草海入湖污染途径、草海水生生态状况及草海自身的湖流状况等方面的生态环境要素，结合水域特点，本项目以“维护良好水质、改善污染水体”为目标，以食藻虫引导水生态修复技术为主，辅以曝气增氧技术和生态浮床技术，通过来水预处理系统、沉水植物恢复及水生态系统构建工程和曝气增氧工程，使上游来水经过缓冲区净化后，达到削减污染物，保障草海水质的目的。
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图1 技术路线
2.2修复措施
2.2.1、来水预处理系统
在缓冲区边界布设柔性围隔形成相对封闭水体，辅助生态系统的构建降低干扰。在乌龙河入湖口的前端汇流区域设置出水来水预处理系统，系统包含生态浮岛和下置的人工水草挂膜，通过植株根系及微生物菌群的新陈代谢和絮凝、吸附作用，初步削减来水中的N、P、悬浮物和有机物。
本项目选择的浮床植物为铜钱草和粉绿狐尾藻，其中铜钱草根茎发达，且再生能力强，对污水有良好的净化效果[9]，而狐尾藻对对富营养水体的总氮和总磷去除率分别可达97.8%和77.78%，优于美人蕉和梭鱼草等挺水植物[10]。
2.2.2、沉水植物恢复及水生态系统构建工程
本项目引入食藻虫引导水生态修复技术，在缓冲区末端构建水草丰茂的水下生态系统。主要通过投放食藻虫摄食蓝绿藻和有机悬浮物改善水体透明度，为沉水植被的存活创造必要的光照条件；并投加有益微生物菌群，改善底泥微生物群落，促进底泥氧化还原电位升高；然后恢复构建以四季常绿矮型苦草为主建群落，黑藻、马来眼子菜、龙须眼子菜、金鱼藻等为辅的沉水植物结构，改善水质水环境，提升水体自净能力；最后逐步向水体中引入底栖动物等肉食性鱼类，构建完善的食物链，形成完整的水下生态系统结构。
为降低外界因素对水生态系统结构的影响，拟在项目沉水植物种植边界处设计柔性围隔。减少进入系统的外来水体携带的杂物及水生动物。并防止系统内已投放的食藻虫及其他水生动物的流失。
2.2.3、曝气增氧工程
采用曝气的方式对缓冲区整个水域进行人工复氧，并选择节能环保的太阳能曝气机。曝气增氧不仅可提高水体（特别是水体底部）的氧化还原电位，促进湖底好氧微生物的繁殖，削减内源污染物；而且能促进沉水植物根系湖心作用，提高沉水植物存活率，以促进生态系统的恢复；又可以加强水体流动，使缓冲区形成整体水循环，保持系统长效的自净能力。
3、工程实施效果
经过一个多月的施工后，缓冲区水环境质量明显改善，沉水植物种植区内水草丰茂，在来水透明度80cm的情况下，缓冲区内水体透明度可达1.5m~1.7m，清澈见底。在缓冲区外爆发蓝绿藻的情况下，缓冲区内无明显蓝绿藻滋生情况，感官上有明显的改善。
本项目在缓冲区内的乌龙河入湖口处、曝气增氧区和沉水植物种植区分别设置1#、2#和3#水质检测点，并分别于治理前（2019年2月28日-3月2日）和治理后（2020年4月26日-4月28日）连续三天采样，各水质指标均值如下表所示：
表1治理前和治理后缓冲区各水质指标均值
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由上表可知，治理前，缓冲区内总磷和高锰酸盐指数均高于乌龙河来水水质；治理后构建的生态修复系统，可有效削减入湖口上游来水，对总磷的去除率达到了60%，氨氮去除率达到了25%，高锰酸盐指数去除率达到了36%，溶解氧则提高了27.7%。
2020年5月7日，除1#~3#水质检测点外，另在草海内临近缓冲区的位置设置4#采样点，对比4个采样点水质发现，缓冲区不仅可有效削减来水污染负荷，且提升了缓冲区内的水环境质量，使缓冲区水质优于缓冲区外草海水质。
表2 2020年5月7日缓冲区水质
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4、结语
本工程采用“食藻虫引导水生态修复技术”，辅以曝气增氧技术和生态浮床技术，对滇池入湖口处进行生态修复，可有效削减来水污染负荷，使上游乌龙河来水总磷下降60%，氨氮下降25%，高锰酸盐指数下降36%，溶解氧提高28%。同时，缓冲区的生态修复有利于改善区域水环境质量，降低蓝绿藻爆发风险。
参考文献：
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[4]张毅敏,张永春,左玉辉.前置库技术在太湖流域面源污染控制中的应用探讨[J].环境污染与防治,2003(06):342-344.
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[6]徐兵兵，食藻虫引导水生态修复技术在城市湖泊治理过程中的优势及其应用[J].化工设计通讯,2020,46(06):255+269.
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[9]吴华莉,涂尾龙,曹建国,等.生态浮床不同覆盖率对污染水体的净化效果研究[C].《环境工程》编委会、工业建筑杂志社有限公司：《环境工程》编辑部,2019:5
[10]毛红梅,税永红,余鹏,等.三种植物对富营养水体原位净化试验研究[C].中国环境科学学会科学技术年会,2018:6.
[作者简介]黄思思（1992~），女，硕士研究生，主要从事水污染治理与水生态修复相关工作。