摘要 隨著現代工業的發展，城市黑臭河道問題日趨嚴重，嚴重影響了城市形象、生態環境和居民身心健康。利用多水塘活水鏈人工濕地技術凈化江蘇常州永勝河河水水質。監測結果顯示：該技術使水體總氮濃度削減了92.0%、總磷濃度削減了82.9%，處理后的水體總氮、總磷含量達到地表IV類水標準。項目年處理水量約30萬t，每年以較低的成本(平均水處理費用約為0.03元/t)，削減總氮、總磷和氨氮量分別為1496.6kg、176.0kg和1408.6kg。通過引植多種浮葉植物、挺水植物、沉水植物，該濕地修復工程為當地營造了優美的濕地景觀。多水塘活水鏈人工濕地是集經濟效益、生態效益、環境效益于一體的新型水體生態治理技術，為我國城鎮黑臭河道治理提供了一條新的途徑。

　　關鍵詞 多水塘;活水鏈;人工濕地;黑臭河道;水質凈化;景觀營造

　　黑臭水體是我國當前突出的水環境問題。住房和城鄉建設部、生態環境部“全國城市黑臭水體整治信息發布”平臺信息顯示，截至2020年5月，我國黑臭水體總認定數為2869個(住房和城鄉建設部和環境保護部,2018)，其中約70%的黑臭水體分布在華南、華中及華東等地區。這些季節性和常年性水體黑臭現象嚴重影響了我國城市形象、生態環境和市民身心健康。因此，急需采取行動消除城市黑臭河道，改善城市水環境質量，以保障城市人居健康，促進社會和諧與經濟持續發展(張敏,2010)。

　　太湖流域是我國人口密度最高、經濟最發達的區域之一(龍珍等,2015)，近年來，高速的工業發展和城鎮化使得太湖流域水資源面臨著嚴重的生態威脅，其中，黑臭水體是最突出的問題之一。根據江蘇省住房和城鄉建設廳數據，自2016年起，僅江蘇省排查發現設區市和太湖流域縣級城市建成區黑臭水體共458個(江蘇省住房和城鄉建設廳,2019)。2015年4月，國務院頒布了《水污染防治行動計劃》，提出了分期整治城市黑臭水體的目標(王寅娜,2015);國內學者也從控源截污、內源控制、生態修復和補水活水等方面對黑臭水體整治技術措施進行了研究和闡述(劉曉玲等,2019)。本研究以太湖流域支浜永勝河為例，通過使用多水塘活水鏈人工濕地工藝和生態修復技術，展示城鎮黑臭河道治理方法和實際情況，以期為我國城鎮黑臭水體治理提供參考。

　　1黑臭河道治理研究現狀

　　1.1黑臭河道特征

　　黑臭河道是指過量納污引起水體供氧和耗氧失衡，從而導致河道水體發黑、發臭的現象，其成因是多方面的，涉及的因素包括溶氧、有機污染物、氣溫等。根本原因是進入水體的大量有機物超過了水體可降解和凈化的負荷，經分解、腐敗產生了腐殖質等發臭物質和刺激性氣體(錢嫦萍等,2009)。通常表現為缺少必要的水體循環、溶解氧含量低、水體自凈能力喪失、水生動植物大量死亡。此外，由于河道底泥持續釋放氮、磷等營養物質，水體易富營養化并引起“水華”(傅翔宇等,2016)。

　　1.2黑臭河道治理方法

　　1.2.1 物理方法 物理方法是早期河道治理中普遍采用的一類方法，主要包括：利用人工或者機械對污染河道進行疏挖底泥、機械除藻;使用生態調水進行引水沖淤和水量調節，此方法較大程度地削減底泥對上覆水體的污染(秦伯強等,2006);還可通過對河道上游或附近水源進行污染控制，在短期內可提升下游水質。

　　1.2.2 化學方法 化學方法是指向水體中添加一些化學藥劑，起到混凝沉淀、殺藻、促進磷氮等物質的沉淀脫離，是一種相對比較快速而有效的方法，對于水體中的重金屬治理具有較好的去除效果�；瘜W方法的弊端是容易造成水體二次污染，影響水體生態系統，且不利于水生動植物的恢復。

　　1.2.3 生物治理與生態修復 

　　水體的生物治理和生態修復技術主要包括人工增氧技術、生物膜技術、生物修復技術、土地處理技術和水生植物凈化技術。(1)人工增氧技術。在河道中建設移動或固定的充氧平臺，通過增氧措施，加快水體中溶解氧與臭污物質之間的氧化還原反應，提高水體中好氧微生物活性，促進有機污染物降解，提升河道的自凈 能力，促進水質改善(錢嫦萍等,2009)。(2)生物膜技術。利用載體將微生物集中附著于載體表面，形成膜狀，與污水接觸時，這些微生物會大量吸收同化水中的有機物，達到凈化水體的效果。

　　(3)生物修復技術。向河道中投加微生物菌種或微生物促生劑，增加河道中微生物的含量，通過微生物降解污染物，達到凈化效果(曹承進等,2015)。(4)水生植物凈化法。通過在水體中種植浮萍(Lemnaminor)、蘆葦(Phragmitescommunis)等水生植物，利用水生植物的特性改善水質，同時營造獨特而美觀的河道景觀(焦志杰,2017)。黑臭河道難以采用傳統、單一的手段徹底消除。此外，部分黑臭河道治理工程還因“重治理輕保持”“重短期輕長效”而陷入“年年治理、年年黑臭”的怪象。因此，在當前黑臭河道治理過程中，選擇并集成合適的工藝和技術是亟待解決的問題。

　　2黑臭水體治理和景觀提升設計

　　2.1永勝河水質概況

　　2.1.1 永勝河概況

　　永勝河位于江蘇省常州市武進區境內，全長5.7km，平均河寬15m，平均水深2m;主導流向自北向南、由西向東，匯入連通武宜南運河和太滆運河的重要河道——永安河。永勝河因途經農業區、鎮集生活區和工業區，河道內匯集了來自工業污染源、城鎮生活污水和農業面源污染，為一條復合污染型的河道。作為太湖流域河道整治的重點工程永安河的支流之一，永勝河的水質改善和水生態恢復對太湖流域綜合整治工程至關重要。本項目永勝河水質改善目標為：經治理后，考核斷面(永勝河與永安河交匯處)關鍵水質指標應達到地表IV類水標準。

　　2.1.2 永勝河水質狀況 

　　永勝河河水依次流經永勝河一號橋(監測點A)、寺橋(監測點B)、永勝橋(監測點C)、東壩(監測點D)，并于考核斷面(監測點E)所處位置匯入永安河。2015年，研究人員于治理項目實施前分別在A至E5個位置布設監測點采集水樣，根據《水和廢水監測分析方法》進行水體理化指標實驗室分析。

　　監測結果表明，永勝河全段氨氮含量為2.14～17.76mg/L，總氮含量為4.02～25.12mg/L，總磷含量為0.53～1.06mg/L。根據地表水環境質量標準(GB3838-2002)，永勝河氨氮、總氮、總磷全段超標，所有監測點均未達到地表V類水標準。從污染因子上看，水質指標呈現氨氮高、總磷高、碳氮比失衡等特征，外觀上呈現水體透明度低、沉水植物難生長等現象，總體呈現由西向東逐漸惡化的趨勢。此外，監測結果還反映出永勝河水質與沿線周邊土地利用現狀有關，永勝河一號橋周邊以生活污水為主要污染源，周邊有部分生活污水匯入永勝河，寺橋—東壩之間以工業污水為主要污染源，污染程度逐漸加重。

　　2.2多水塘活水鏈人工濕地工程

　　多水塘活水鏈人工濕地是一種水處理創新工藝，包含了由水生動物塘、藻類塘、蘆葦床、潛流人工濕地、沉水植物塘、魚類產卵區、鳥類棲息塘等多塘體構成的人工濕地，通過結合一系列生態修復技術，可實現削減水污染物濃度、提高水體生物多樣性、提升系統景觀觀賞性等目的。

　　與傳統人工濕地技術相比，多水塘活水鏈工藝除了利用微生物、植物和基質的作用之外，還充分發揮了水生動物的捕食食物鏈和腐食食物鏈功能，提高濕地的污染削減能力;同時，復雜食物鏈的引入也使項目區的生物多樣性大大提高;此外，建設完成的人工濕地也將成為市民休閑、娛樂、宣教的一部分，具有較好的綜合性功能。本項目中，多水塘活水鏈人工濕地工程可具體分為河道水質凈化工程和河道生態景觀工程，實施期為2015年10月至12月。

　　2.2.1 河道水質凈化工程

　　 河道生態凈化技術根據凈化實施區位不同，可分為原位處理技術和異位處理技術。針對永勝河河道水體狀況，本項目主要采用異位處理技術，具體措施為：①構建活水鏈人工濕地系統，有機串聯起沉淀池、水生動物塘、藻類塘、潛流濕地塘、挺水植物塘、二級潛流濕地塘、沉水植物塘和水生動物塘等單元;②使用抽水泵將永勝河中的水抽起，依次流經活水鏈系統，通過系統內多種植物、動物、微生物和底層基質的凈化處理后，河水重新流回永勝河。

　　浮葉植物塘可有效攔截懸浮物、對水體進行光合富氧，使水體處于兼氧狀態，有利于氧化還原反應的進行;沉水植物區可將水體的氨氮轉化為硝態氮，有效削減氨氮;水平流濕地在水量較小時可進行厭氧反應(水體從濕地底部流過)，在水量較大、氧含量充足時進行硝化反應(水體從礫石表面通過)。

　　因此，通過多水塘活水鏈人工濕地處理，可保證水體在水量較大時進行好氧反應，在水量較小時進行厭氧反應。項目區有效面積為1207m2，其中潛流濕地塘共計446m2，沉水植物塘共計718m2，水生動物塘共計43m2。運行所需動能采用電動水泵為主、風動水車為輔的供能方式。系統每天運行12h，處理水量約800t/d。

　　2.2.2 河道生態景觀工程 

　　多水塘活水鏈人工濕地的景觀工程分為7個區域，包括：①浮葉植物區43m2，主要種植睡蓮(Nymphaeatetragona)、荇菜(Nymphoidespeltatum)等浮葉植物，并放養一定數量的浮游動物;②沉水植物A區68m2，種植苦草(Vallisnerianatans)、菹草(Potamogetoncrispus)等沉水植物;③水平潛流濕地區105m2，該區域以鵝卵石為基質，種植了香蒲(Typhaorientalis)和苔草(Carexspp.)。

　�、艹了�植物B區153m2，主要以大茨藻(Najasmarina)和金魚藻(Ceratophyllumdemersum)等沉水植物為主;⑤水平潛流濕地區341m2，在此區域內大量種植了蘆葦;⑥沉水植物C區366m2，主要種植金魚藻、菹草以及眼子菜(Potamogetondistinctus)等沉水植物;⑦沉水植物D區131m2，該區種植苦草和菹草，同時也放養一些食草型魚類。通過生態景觀的打造，可滿足生態凈化的需求，并提升了濕地美學價值，賦予具有濕地美感的獨特韻味。

　　3濕地工程效果

　　3.1水質凈化效果項目實施完成后，2015—2017年在項目考核斷面(E點)定期進行水質樣品采集和關鍵指標理化分析。從2015年10月至2017年12月，多水塘活水鏈人工濕地實施后，項目區總氮、總磷、氨氮濃度得到較大程度的削減。其中，總氮從18.8mg/L下降至1.5mg/L，減少92.0%，達到地表IV類水標準(≤1.5mg/L);總磷從0.879mg/L下降至0.15mg/L，減少82.9%，達到地表IV類水標準(≤0.30mg/L);考核斷面氨氮從2015年的15.52mg/L下降至2.55mg/L，減少83.6%，在其它點位也呈現出相似的削減成效，但尚未達到地表IV類水標準(≤1.5mg/L)。項目年處理水量約為3×105t/a，依照上述數據預估，預估項目年削減氨氮1408.6kg，總氮1496.6kg，總磷176.0kg。

　　3.2景觀營造效果

　　項目區通過挺水植物(如蘆葦)、浮水植物(如睡蓮)和沉水植物(如金魚藻)的設計搭配，形成多層次的人工濕地植物景觀。整個濕地工程通過科學合理的植物配置，兼顧植物造景的藝術原理，不僅提高人工濕地整體的凈化效果，同時還提高人工濕地的景觀觀賞性，實現人工濕地生態功能與景觀功能的有機結合。

　　4結論

　　本項目針對永勝河黑臭河道，采用異位處理技術，實施多水塘活水鏈人工濕地工程，通過多級濕地中浮葉植物區、沉水植物區及水平流濕地區等不同功能區的共同作用，使得水體在流動過程中得到有效曝氧和污染削減，實現水質凈化和景觀提升的目標。本項目還探討了水力負荷對氨氮、總氮、總磷去除率的影響。

　　環境保護職稱論文發表范文人工濕地的設計及應用

　　3種污染物的去除率隨水力負荷的變化呈現不同的趨勢：氨氮在水力負荷0.8m3/(m2·d)的條件下，去除率最高為94.4%;隨著水力負荷的增加，去除率下降，水力負荷為1.5m3/(m2·d)時，去除率僅26.9%�？偟�和總磷也呈現類似的趨勢，污染物去除率隨著水力負荷的增加呈不同程度的下降。我們發現，活水鏈人工濕地的最佳水力負荷參數為0.8m3/(m2•d)，在此條件下，氨氮、總氮和總磷可得到最大程度的削減。

　　此外，多水塘活水鏈人工濕地的維護成本低廉。在適宜的水力負荷條件下，運行費用約1萬元/a(含電費約7000元，耗材費2000元，植物養護1000元)，水處理費用約0.03元/t，因此，它是一種兼顧經濟效益和生態效應的水處理方法。在下一步的項目運營過程中，應加強周邊截污能力建設，減少進入項目區的污染物，同時充分發揮濕地的凈化效果，確保后期出水能夠達標。

　　參考文獻：

　　曹承進,陳振樓,黃民生.2015.城市黑臭河道富營養化次生災害形成機制及其控制對策思考[J].華東師范大學學報：自然科學版(2):9-20傅翔宇,李亞峰,王群.2016.

　　城市黑臭河道治理方法的研究與應用現狀[J].建筑與預算(4):37-41黃民生,陳振樓.2010.

　　城市內河污染治理與生態修復：理論、方法與實踐[M].北京：科學出版社黃國動,杜建強,張瑛,等.2017.

　　基于人工濕地的水環境治理和優化技術在太湖流域的應用[J].濕地科學與管理, 13(3):10-15江蘇省住房和城鄉建設廳.2019.

　　我廳召開全省城市建成區黑臭水體治理情況新聞通氣會[EB/OL].[2019-12-23].

　　作者：楊棠武1熊依依2忻飛1邵一奇1戈萍燕1徐鋒1張軒波1安樹青1