1、城市河道治理案例的方法、原理、效果及綜合技術經濟指標研判上海和協生態環境科技有限公司 邵亞峰 李昊摘要：對迄今城市河道的治理案例進行了分類歸納， 分析了各類方法的原理和在各種條件下的效果。 并從條件適應性、綜合效果及綜合技術經濟指標等方面進行應用性研判。1 概述 我國多數城市河道承擔多種功能。汛期排澇時滯留時間短，枯水期水力滯留時 間長，有時靠雜排水甚至污水作為補充水源才能維持水面。伴隨經濟的發展，城市 河道污染日益嚴重，多數處于嚴重富營養化狀態，經常藻華聚集乃至黑臭，是城市 可持續發展亟待解決的問題之一。多年來，我國多數城市實施了大量河道治理工程，并相繼制定了全面開展河道 深度治理的計劃。已

2、實施的河道治理工程采用了多種技術方法： （ 1）采用截污、河濱帶整治、駁 岸修筑、清淤、換水等市政工程方法的治理案例最多； （2 ）采用淺灘濕地、浮島濕 地、沉水植被修復，漂浮植物抑藻等生態工程方法的案例較多； （ 3）采用生態工程 和環境工程組合方法的案例數量開始大量增多； （4） 采用生化物化藥劑、臭氧、納米 微氣泡、沉水生物帶（人工水草）、竹炭生物濾床、 生化過箱濾、 太陽能生物反應倉、 等離子體反應器等新技術方法工程的案例僅次于市政工程，小型項目數量很多。然而，對污染較重的河道，能達到較好的治理效果，又能達到較好技術經濟指 標的案例很少。本文采用治理效果和綜合技術經濟指標作為主要研判標

3、準，對不同 類型河道采用的不同治理方法進行比較研判。2 案例、原理及效果2.1 截污、河濱帶整治、駁岸修筑、清淤、換水等作為基礎的市政工程方法國家 85 課題研究成果表明：在水體自凈能力未得到恢復時，水體水力停留時 間（HRT）高于3天，富營養化程度便開始加重。如未進行徹底截污，浮游藻類增 殖速度更快。南通濠河依據上述成果，在較徹底截污后，設計最大引水量 HRT 2.7 天，取得 了較好的結果。多數城市河道項目由于難以徹底截污，換水量不足等原因，導致運 行不穩定或達不到預期的水質改善效果。大量引水換水成本很高，難以保持 HRT 三天。多數地表水 P、N 等富營養化因 子遠超過界限 （限制因子

4、P-0.02mg/l ），所以換水數周后， 水體透明度便開始驟降， 及至重現藻華。加之老城市難以徹底截污、地表徑流污染、人流污染難以阻斷、內 源底泥釋放等因素， 多數案例水質惡化時間很短， 只在應對重大活動， 重要節日時， 大量投入才能保持較好水質。需要說明的是， （ 1）硬質駁岸占位了生物多樣性的生存空間，有礙于后期生態 修復，發達國家近年多有拆除硬質駁岸恢復生態駁岸的工程，我國北京、上海、昆 山等地也多有構筑軟質、半硬質生態駁岸、構筑二級淺水生態駁岸的案例。（ 2 ）大尺度的異地清淤會破壞生物多樣性的生存空間，暴露已被封閉的歷史污染，有礙于 后期生態修復。 并且，清淤數月后通量向下的底泥沉

5、積又會開始釋放新的內源污染。 美國環保法對不影響航道的清淤有嚴格的審查程序，包括提供清淤區地球化學資料 等。而與清淤結合就地構筑有利于生態修復的斷面，并加以生態的和物理的封閉方 法，則可以降低一個數量級以上的內源污染釋放。對駁岸和河底斷面的設計需要市 政（河道）工程與生態工程的結合，才能有益于后續生態修復，形成生態水體自凈 能力，達到系統工程的整體效果。2.2 淺灘濕地、浮島濕地、沉水植被修復，漂浮植物抑藻等生態工程方法近年，實施生態修復后能夠長期保持良好效果的案例較多， 但更多的案例未能長 期保持好的效果，在遇到環境災變和自然在變時，甚至全軍覆沒。近年生態修復工程有二種類型： （ 1 ）當水

6、體承受的污染負荷較低時，生態系統可以保持健康狀態， 發揮緩慢的深度的凈化能力， HRT 越高，越容易保持澄清水質， 把劣V類甚至生活污水水源凈化為皿類水，透明度達到2m以上，清澈見底，呈現水下森林般生態景觀。此類案例的水體邊界條件大多相對封閉，或人為可控。在此 類水體成功的案例很多，如上海滴水湖 D 港（河段進出水可控） 、許多房地產較為 封閉的河湖等。迄今治理此類水體成功的面積多在數萬平方米之內。面積大，水系 邊界條件復雜，水源可控性差的水體，屬于以下情況； （2）現代城市河湖的多數水 體邊界條件龐雜多變，水生態系統能夠抵御較小的沖擊污染負荷，遇到偶發的環境 災變和自然災變以后 ，有機污染，

7、營養鹽污染、膠體濁度光限制等沖擊污染對生態 系統的脅迫往往是致命的，最終導致生態系統被摧毀。許多案例開始生態修復做得 好，生物多樣性，總生物量足夠，水體已經有了很強的自凈能力；但生態系統的自 凈能力是緩慢的、深度的、低負荷的類型，遇到較小的沖擊污染后可以慢慢恢復， 偶遇現代城市的環境災變和自然災變，沖擊污染遠遠大于自凈能力時，生態系統往 往在短時間被摧毀，案例不勝枚舉。生態熱是最近幾年的事， 從事生態工程的單位迅速膨脹。 許多項目動輒百萬千萬 投入，匆匆上馬，設計、施工及管理單位還沒有長期專業化的經驗，導致項目失敗。 這也是失敗案例很多的原因之一。以上種種問題，在生態工程技術發展的過程中正在逐

8、步得到解決。 猶如古老的農業，看似門檻很低，有史以來年緩慢發展步履維艱。當高度發達 的現代農業技術逐漸被廣大農村認識之后，近年的農業有了突飛猛進的進步。生態 工程正處在在迅速進步的過程中，如下述。2.3 采用生態工程和環境工程組合方法的案例能抵御環境災變和自然在變，數量快 速增多泰晤士河是大型水體最早采用生態工程、環境工程、水利工程等組合的系統工 程典型案例。當年生態工程尚不發達，在截污等基礎工程之上，采用大量配置了蘆 葦濕地，重污染河段截流水送達岸上的水處理廠，再生水回流泰晤士河，持續高水 平的管理等措施。 為系統工程組建了獨立的泰晤士河管理局。 前一節講的生態駁岸， 河床斷面，合理清淤等體

9、制條塊分割的問題，由管理局統籌，容易得到科學合理的 解決。近年，圓明園采用污水處理廠再生水作為景觀水源，與泰晤士河的一個處理單 元類似。由于現代生態修復技術更發達，水生植物配置更合理，效果更好，現場水 質清徹透明， 可見生物多樣性的水下森林中可見魚蝦游動， 呈現生機勃勃生態景觀。 但污水廠與生態工程的協調工作一般難以進行，此類方法的推廣的案例不多。從第一個沉淀水解池開始，生化型污水廠集人類一百四十年的智慧長期演進， 現代生化型水處理廠已能達到很好的處理效果和綜合技術經濟指標。把生化型水處 理廠原理自然水體化之后與水生態修復有機結合，應用到自然水體，能取得更好的 綜合效果。在歷史基礎上的遞進原理

10、簡單而深刻，是重富營養化水體治理技術創新 的捷徑和有效途徑。福州白馬支河污水河道浮島濕地加穿孔曝氣的生化 - 生態工程，成功治理長 547 m ，寬 8-12 m 的污水河，成為水清魚游， 2000 m 2 景觀浮島濕地蟲蛙鳥鳴的生態 公園。迄今項目已穩定運行 10 年，當時，加拿大公司這一技術在世界已實施 50 多 處，包括在布什后花園也有應用。但 800 萬元投資過高限制了在我國的推廣。采用各類曝氣機、生態浮島、微生物、環形流水體等方法治理城市河道的案例 很多。其中有一個關鍵的要點：三十年前研究者已經探明氧化態底泥營養鹽釋放量 比還原態底泥小一個數量級以上。如何采用盡量少的動力，能夠使全部

11、底泥表面能 夠從還原態的黑臭狀態轉變成棕黃色的氧化態，使很大面積和長度的水體能夠沒有 死區，是達到穩定效果和高技術經濟指標的關鍵。多數曝氣設備需要很多的動力或 臺數（福州加拿大技術即是）才能達到這一效果，這是很難實現的。這也是迄今多 數案例的生態系統，遇到沖擊性環境災變難以穩定的主要原因。從 2002 年開始，在南京湯泉生態型污水廠以及其后的多個項目中，對相關技 術和裝備不斷演進，形成了系列專利技術，在南京、杭州 20 余處，蘇北，安徽， 蘇南 30 余處案例，實施了“循環推流生化 - 生態組合技術” 輔以“新型浮島濕地 濾床” 和“潛水造流生化處理機”二設備 ，幾項專利和專有技術構成新組合技

12、術。 新組合技術模擬污水廠水和污泥的路徑，通過推流、導流使水和生化污泥反復經過 水解、接觸氧化、低負荷活性污泥、沉淀、污泥水解厭氧消化等區域。在過程中， 生態系統多物種的巨大比表面積和生物量，直接參與生化過程，又利用光合作用低 成本充氧，強化了生化效果。加之生態系統的吸收、生物遷移等過程，使污水處理 效果高于污水廠效果，而耗電和運行費遠低于污水廠運行費，達 0.06-0.1 元/ 接納 噸污水。 污泥量極少是新方法的另一優點。 生化污泥通過生態系統內容物種的吸收、 生物遷移和反復的生化水解、厭氧、氣化和通量向下的無機化沉積，得以大幅度減 量。為清除私自放養食草魚類而清塘時，運行數年后測量污泥沉

13、積量小于 1cm/ 年。新組合技術建立間歇造流強化異養微生物系統，修復健康的水生態系統，有效 克服了沖擊污染和環境災變，保持生態系統的穩定，有效的治理富營養化。2.4 采用生化 - 物化藥劑、臭氧、納米微氣泡、沉水生物帶（人工水草） 、竹炭生物 濾床、生化過箱濾、太陽能生物反應倉、等離子體反應器等新技術方法 富營養化治理技術需要不斷發展提高。 采用生化 - 物化藥劑、臭氧、納米微氣泡、 沉水生物帶（人工水草） 、竹炭生物濾床、生化過箱濾、太陽能生物反應倉、等離子 體反應器等新技術方法的案例數量很多。每種方法都有好的技術原理和專長。能解 決自然界龐雜多變富營養化水體的創新技術需要很強的應變應對能力。經過多年的 機理深入研究，試驗示范放大研究，必然能產生高效，穩定，具有更好