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1、1.1 生態凈化工程近些年，國內污染河道治理技術在控源截污和內源治理的基礎上，又發展了生物生態修復等措施，主要包括微生物強化技術、生物膜技術、植物凈化技術和生物生態凈化技術等。根據本工程水體特點，結合周邊用地情況綜合考慮，采用生物膜和植物凈化技術，使徐涇港和金更浪在水質提高的同時提高水體感官效果。1.1.1 治理目標（1）感官目標改善水體感官質量，達到水清、無味、岸綠、天藍、景美的效果。（2）水質目標近期消除河道黑臭；遠期河道水體水質主要水質指標：DO、NH3-N、TP、BOD5滿足V類水標準。1.1.2 指導思想因地制宜：結合河道現狀，貼近規劃定位；降低干擾：盡量減少工程措施，多采用模塊化裝2、配式施工；遠近結合：迅速改善感觀指標，近期目標與遠期效果相輔相成；生態理念：著眼提升自然河道的自凈功能，降低維護成本；兼顧景觀：體現“城市”特色，營造景觀，人水和諧。1.1.3 生態凈化措施河道受污染型式多種多樣，治理技術也相應有不同的選擇。黑臭河道主要采用曝氣復氧和微生物處理技術，著眼于去除有機物和氨氮；并采用物理化學或生態技術，去除氮磷營養，抑制藻類。1.1.3.1 人工增氧溶解氧（DO）是衡量水質的一個重要參數，是指溶解在水中的分子態氧，它的飽和程度與空氣中氧的分壓，大氣壓和水溫有密切關系；影響其含量的因素主要有：曝氣作用、光合作用、呼吸作用與廢棄物的氧化作用。河道黑臭的根本原因是水體中3、溶解氧含量不足，人工增氧是城市水環境生態修復的重要措施，被廣泛應用于黑臭河道和水體富營養化治理。它是通過一定的增氧設備，增加水體溶解氧，加速河、湖水體和底泥微生物對污染物的分解，為水體中各種水生動物呼吸提供氧氣，促進系統生物多樣性的發展。根據市場調研，目前市面上常見的曝氣裝置，根據動力來源，可分為太陽能曝氣機、直流電曝氣機。太陽能曝氣機：環保，無需電纜，無需安裝基礎，無需日常人工操作；可與水生植物搭配，有一定的景觀效果。直流電曝氣機：無需安裝基礎，不受水位影響，但有供電要求，需沿河設置電纜。 圖5.9-1 一體式太陽能曝氣機 圖5.9-2 分體式太陽能曝氣機 圖5.9-3 噴水式曝氣機 圖5.4、9-4 涌泉式曝氣機河道水體中的機械曝氣機供氧量，在考慮大氣復氧率的基礎上，既需要滿足河道污染物的削減耗氧量，并且要求達到一定的設計目標值。大氣復氧率與水深、流速、現狀河道溶解氧和現狀溫度條件下的飽和溶解氧有關，可根據經驗公式得出。削減河道污染物的耗氧量與污染物削減系數和達到設計目標值需削減的河道污染物量有關。所需曝氣機數量可根據下列公式計算：式1： 設計曝氣機臺數，臺；河道水體體積，m3；河道需氧量，mg/（Ld）；曝氣機供氧量，kgO2/h；曝氣機一天工作時間，h/d；氧利用率。太陽能曝氣機的單臺供氧量約為1.5 kgO2/h. 臺，工作時間約6h/d，氧利用率約為20%。單臺曝氣機在河道5、中有效服務長度約5080米，設計時應考慮曝氣機實際服務河道的長度。1.1.3.2 生物膜技術（1）復合生態浮床復合生態浮床一般由水生植物、浮體和填料等構成，是生物膜技術和植物凈化技術的復合技術。復合生態浮床運用無土栽培技術原理，以高分子材料等為載體和基質，應用物種間共生關系和充分利用水體空間生態位和營養生態位的原則，建立高效的人工生態系統，并通過介質上形成的生物膜的共同作用，削減水體中的污染負荷。即把特制的輕型生物載體按不同的設計要求，拼接、組合、搭建成所需要的面積或幾何形狀，放入受損水體中，將水生植物植入預制好的漂浮載體種植槽內，讓植物在類似無土栽培的環境下生長，植物根系自然延伸并懸浮于水體6、中，下部懸掛生物填料，利用微生物-植物生態系統有效地吸附、吸收水中的氨、氮、磷等有機污染物。植物和浮床的共同作用為微生物和微型生物及魚類提供了附著基質和棲息場所。這些生物能大大加速截留在根系周圍的有機膠體或懸浮物的分解礦化。利用適合相應河道水體環境的水生植物及其共生的微環境，有利于形成一個良性的水生生態系統，為其它生物提供良好的生存環境，改善水生生態系統的生物多樣性。一、脫氮機理復合生態浮床可以吸收利用水體中一部分的氨氮和硝態氮來滿足自身生長的需要。生物脫氮主要包括微生物的硝化、反硝化作用。氨氮在生物接觸氧化池中的去除可以分為生物膜吸附和生物硝化降解兩個階段，在較短的時間內，水中的氨氮先與生物7、膜接觸并被其吸附，隨后發生生物硝化過程。亞硝酸氮的去除主要是通過硝化菌的硝化作用完成的。脫氮機理圖如下：圖5.9-5 脫氮機理示意圖硝化細菌的生命活動：亞硝酸細菌（又稱氨氧化菌），將氨氧化成亞硝酸。反應式：。硝酸細菌（又稱亞硝酸氧化菌），將亞硝酸氧化成硝酸。反應式：。這兩類菌能分別從以上氧化過程中獲得生長所需要的能量，但其能量利用率不高，故生長較緩慢，其平均代時（即細菌繁殖一代所需要的時間）在10小時以上。硝化細菌的存活需要水分，還需要很高的氧氣，只有同時滿足了水分與氧氣的供應，它們才能存活。二、除磷機理進水中的總磷主要由顆粒型磷和溶解性磷組成，前者主要依靠填料以及植物根系的截留及沉淀作用去除8、，而溶解性的磷主要依靠附著在填料、植物根部的聚磷菌和浮床植物的吸收作為自身生長所需的營養物質。聚磷菌不是單一的微生物菌群，很多細菌均具有聚磷的能力。三、除有機物機理生物接觸氧化對有機物的去除機理主要有以下幾個方面：微生物對小分子有機物的降解，由于微生物生長代謝中物質和能量的需要，將部分低分子有機物分解成二氧化碳和水，同時也將降解中生成的部分中間產物合成微生物體；微生物胞外酶對大分子有機物的分解作用，生物吸附絮凝作用，依靠系統截留濁度的形式也可以去除部分有機物。四、除濁度和藻類機理濁度是指水中懸浮物對光線透過時所發生的阻礙程度。濁度不僅與水中懸浮物質的含量有關，而且與它們的大小、形狀及折射系數等9、有關。復合浮床系統對濁度的去除主要依靠填料以及植物根部的截濾作用；另一方面是通過自然沉淀去除。對藻類的去除主要依賴以下幾種作用：填料上生物膜的吸附、附著；微生物的氧化分解，生物絮凝沉淀；填料和植物根系的截留。復合生態浮床上生長的大量原生動物、后生動物也對藻類具有捕食作用，可以有效抑制藻類的生長繁殖。 圖5.9-6 復合生態浮床實際應用效果展示在水體中建造復合生態浮床能有效的增加城市的綠化面積，還能為魚類、鳥類、昆蟲等提供養生的場所，增加生物多樣性，改善區域環境，有利于生態城市的建設。復合生態浮床利用水生植物和填料的共同作用，對河道污染水體進行脫氮除磷。根據實驗研究表明，復合生態浮床的氨氮負荷約10、為0.211.46g/（m2d），總磷負荷約為0.050.98g/（m2d）.根據河道現狀污染物指標、設計水質指標和設計水質凈化時間，分別計算去除氨氮、總磷所需復合生態浮床的量，設計工程量取兩者最大值，并考慮一定的安全裕度。式2：所需浮床的面積，m2；河道總蓄水量，m3；河道污染物現狀值，mg/L；河道污染物目標值，mg/L；生態修復時間；污染物負荷；安全系數，取1.1。（2）生物基生物基是利用污水處理的生物接觸氧化法的基本原理，以附著在載體（俗稱“填料”）上的生物膜為主，凈化有機廢水的一種高效水處理工藝，兼有活性污泥法和生物膜法的優點。物質在生物基中的傳遞過程主要為：1）空氣中的氧溶解于流動11、水層中，通過附著水層傳遞給生物膜；2）有機污染物由流動水層傳遞給附著水層，然后進入生物膜；3）微生物的代謝產物如H2O等通過附著水層進入流動水層，并隨其排走；4）CO2及厭氧層分解產物如H2S、NH3、以及CH4等氣態代謝產物則從水層逸出進入空氣中。 圖5.9-7 生物基應用實例圖生物基是附著在填料上的生物膜，當有機污水與生物基介質流動接觸，水中的懸浮物及微生物被吸附于固相表面上，其中的微生物利用有機底物而生長繁殖，逐漸在載體表面形成一層粘液狀的生物膜。這層生物膜具有生物化學活性，又進一步吸附、分解污水中呈懸浮、膠體和溶解狀態的污染物。生物基設置在河底，不占用水面空間，且由高分子材料制成，一次12、性安裝后，不會腐爛，可使用多年不需更換。生物基與復合生態浮床共同作用應用于河道，進行河道水體的脫氮除磷。生物基的設計工程量，與浮床的設計工程量共同參照式2，其中生物基的氨氮負荷約為0.141.25g/（m2d），總磷負荷約為0.030.85g/（m2d）。1.1.3.3 植物凈化技術（1）沉水植物凈化系統沉水植物凈化水質的功能非常強大。沉水植物根莖能吸附、分解、吸收水體營養負荷，其分泌物及其葉片使水體中的懸浮顆粒與膠體絮凝、沉淀，可快速提高透明度，從而大大改善水體中、下層光照條件。沉水植物的光合作用及水底光照條件的改善使溶解氧增加，遏制了一些厭氧條件下的有機物分解反應。沉水植物還是浮游植物強有13、力的競爭者，某些水生植物根系能分泌出化學信息素，能有效地遏制藻類的惡性增殖，避免水華發生。在它們的根圈上還會棲生小型動物，如水蝸牛，以藻類為食。沉水植被構建中選擇耐污力強、弱光性的沉水植物，以適應河道透明度低、水質差的特點，主要選擇龍須眼子菜、馬來眼子菜、金魚藻和輪葉黑藻等4個種。龍須眼子菜：多年生沉水草本。莖細弱，線狀，直徑約11.5毫米；葉線形或絲狀，長310厘米；托葉成鞘狀，長23厘米，膜質。龍須眼子菜耐污力極強，能適應透明度低、底泥污染嚴重的河道水體，通常作為沉水植被先鋒種加以應用，能耐2m以內的水深，較為適宜上海河道生長環境，且具有一定的耐寒性。馬來眼子菜：多年生沉水草本。根莖發達，14、白色，節處生有須根葉條形或條狀披針形，具長柄，稀短于2厘米;葉片長5-19厘米，寬1-2.5厘米。馬來眼子菜適合流水環境，且耐污力強，較適合上海有一定流速的河道，且對生長環境要求不高，在上海城郊有自然分布。金魚藻：多年水生草本植物，植物體從種子發芽到成熟均沒有根。葉輪生，邊緣有散生的刺狀細齒；莖平滑而細長，可達60厘米左右。金魚藻是沉水植被恢復過程中的先鋒種，其生命力旺盛，耐污力極強，適應光照弱的環境，對基底等要求不高，且具有較好的耐寒性，是上海河道生態修復的適宜種類。輪葉黑藻：單子葉多年生沉水植物，莖直立細長，長5080厘米，葉帶狀披針形，48片輪生，通常以46片為多，長1.5厘米左右，寬約15、1.5-2cm。輪葉黑藻通常生活在河道邊緣水深1m范圍內，具有一定的耐寒性，較為適應上海河道環境。表5.9-1 常用沉水植物圖名稱圖片名稱圖片龍須眼子菜金魚藻輪葉黑藻馬來眼子菜沉水植物沿河道兩岸種植，設計種植水深為1m，錯開復合生態浮床。（2）挺水植物凈化系統在河道中種植挺水植物吸收、轉化、積累部分有機質及營養鹽，有利于水體自凈。適當的在河道中點綴鵝卵石，種植挺水植物造景使其與水面形成一種視覺上的平衡及構圖感，利用植物的色彩和品種組合來豐富水面景觀，并有意識地勾畫出有一定形狀的圖案。用于河道生態治理的挺水植物，一般選用應具有耐污抗污、且具有較強的治污凈化潛能，株高較小，不易倒伏；容易管理；對氮16、磷有較強的吸收作用，四季常綠或馴化后具有一定的美化景觀效果及一定經濟價值的植物，如黃菖蒲、美人蕉、睡蓮等，配合景觀石沿岸造景。表5.9-2 常用挺水植物圖名稱圖片名稱圖片荷花水菖蒲千屈菜粉綠狐尾藻梭魚草再力花旱傘草黃菖蒲1.1.4 工程設計（1） 徐涇港徐涇港河道較寬，工程范圍內均為直立擋墻駁岸，考慮接電和管理方面，設計采用太陽能曝氣+復合生態浮床的生態凈化措施。針對沿河排污口較多的情況，目前截污工作存在困難的情況，在河道底部設置生物基，強化污水入河后的處理。經計算可知，復合生態浮床布置量約為xxxx m2。復合生態浮床按組布置，一組約8個，單個生態浮床約7.2 m2/個，則設計生態浮床共 組，共m2。（2） 金更浪