生态仿生学在西安护城河水质处理中的应用

生态仿生学在西安护城河水质处理中的应用

邓芳梅

中国水电建设集团十五工程局有限公司陕西西安610068

摘要：修建截污箱涵，将城内外的生活污水直接导入箱涵，使得清水与污水彻底分开，再构建水质生态系统、曝气增氧系统、水生动物系统、微生物系统、水循环系统，使得来自污水处理厂的洁净水源能够根据各个系统之间的相互作用，形成一个相对稳定的生态系统，从而达到护城河水质净化的目的。

关键词：生态净化；水质净化

一、概述

西安护城河是城墙外围环城一周的人工防护河，为阻止敌军接近城墙、固守城防的重要城墙防御工事，到现在已有600多年的历史。西安护城河经历了岁月的洗礼依旧保持着那威严壮阔的气势！西安护城河依旧是那么的充满历史的气息！新中国成立后，城市规划使护城河改变了原有的战争防御功能，负担起城区45平方公里城市防洪和雨水调蓄功能，成为城市雨水调蓄库和泄洪干道。

然而，污染不知从什么时候降临，河水开始变浊、变臭，“老西安们”都知道，曾经，西安城的污水、雨水直接排入护城河中，导致水质受到污染，雄伟壮观的古城墙被一湾浑水围绕。

由于西安护城河承担城内城区45平方公里及环城路周围商铺、景区的城市防洪和雨水调蓄功能，随着城区工业化进程的不断推进，周边商铺林立生活废水直接排入护城河，导致河内水质恶化，无法达到自净的能力。其本质是水体不能够循环，水体自净能力有限，已经超出了护城河自净生态极限，生态被破坏。因此根据设计蓝图首先修建截污箱涵，将城内外的生活污水直接导入箱涵，使得清水与污水彻底分开，再构建水质生态系统、曝气增氧系统、水生动物系统、微生物系统、水循环系统，使得来自污水处理厂的洁净水源能够根据各个系统之间的相互作用，形成一个相对稳定的生态系统，从而达到护城河水质净化的目的。

二、采取多项技术应用实现水质净化

1、修建截污箱涵

在外岸河道底部，修建净尺寸为2.3*3.6米的截污箱涵，修建箱涵的主要目的是将城市内排至护城河内的污水导截至箱涵，收集雨污水，使得河道里的清水与城市污水彻底分开，从源头上解决护城河污染的根本问题。

2、新建接触氧化系统（上浮式生物填料）

生物填料技术采用高比表面积的先进材料作为生物滤床的生物填料，生态填料比表面积大，可以为水中微生物的生长、繁殖提供巨大的生物附着表面。应用生态填料一方面可以充分利用微生物群落吸收和降解水体和底泥中的营养物质；另一方面填料可以作为水生生物的营造栖息环境，从而恢复或建立健康的生态水环境。

模拟天然水草形态，将生物相容性材料加工并编织成环状或束状生物填料，使其具有极高的吸附性和生物亲和性，经太阳光照射后，吸引微生物菌群并在其表面形成粘着性活性生物膜。这些微生物以有机污染物为能量来源，通过自身的新陈代谢降解水体中的有机污染物。

按现场实际情况，生物填料应在蓄水前布设在河床底部，在护城河驳岸及池底完成段优先摆放生物填料配重。生物填料绑扎完成后上端连接浮球，浮球应配套绑扎于填料，确保生物填料上浮状态。

3、水生态构建系统--底质改良工程

护城河底泥的处理至关重要，水体中的颗粒物会随着时间进行沉淀，形成河道底泥。泼洒底质改良剂进行底泥活化处理，以满足水生植被的栽植生长条件，促进一个健康稳定的水生态系统尽快形成。

4、水生态构建系统--沉水植被系统构建工程

西安市四季分明，沉水植被分为冷季型沉水植被和暖季型沉水植被。

根据冷季型沉水植被的生态特征，主要种植于相对较深水域，主要种类有：篦齿眼子菜、马来眼子菜、狐尾藻。冷季型沉水植被是维持冬季水体自净的主体，也是促进来年沉水植被自行修复的必要条件。

暖季型沉水植被的栽植主要栽植于相对较浅水域，是指在夏季生长、较耐高温的水草，主要种类有：黑藻、苦草、金鱼藻、菹草。由于夏季水温较高，水体内水质不稳定，水质容易变坏，种植暖季型沉水植被的栽植才能保证生态系统的稳定。

种植槽内铺覆种植土，种植土要求土壤酸碱适中，排水良好，疏松肥沃，不含建筑和生活垃圾，且无毒害物质。在沉水植被的栽植过程中，须控制水位。开始栽植时水位最好控制在30-50cm左右。根据护城河补水特点，优先栽植下游，逐步回水后根据水位变化控制栽植，栽植完成后投放必要的微生物菌剂帮助水生植物的生长、防止水体的恶化。在栽植水生植物的地域，要根据水深及地形合理配置水生植物种类及数量。

5、曝气增氧工程

溶解氧的含量是反映水体污染状态的一个重要指标，当水体耗氧过度时，单靠天然富氧是不够的，利用人工曝气增氧可增加水体富氧过程，使水体的自净过程能够处于好氧状态，不仅能提高水体好氧微生物活性，强化对有机污染物的好氧分解，强化其自净功能，还能改善水质，辅助水体水生态系统恢复；强力提水曝气机和强力造流曝气机还能增强水体流动性，提高河道水面的观赏性。

护城河补水完成后，安装曝气机。安装时需要专业厂家进行现场指导，安装之前，必须要对设备进行全面的详细检查以及验收，同时注意防火、防潮、防尘等方面的保护。安装完成后，进行设备调试，确保设备能正常运转。固定应牢靠，确保设备运转时不会出现移动。

6、水生动物系统构建工程

水生动物修复是指在水中投放滤食性鱼类及螺、贝等，以完善水体生态系统中的“消费者”链条。但须根据水体景观要求与鱼类生态学等特点具体选用可操作性的水生动物。选取的水生动物严格为我国本土品种，主要种类有：乌鳢、河蚌、螺类、鲢鱼类。

水生动物的放养需要在水质情况稳定后，视水质稳定情况，由人工进行投放。运输时应结合放养时的气候情况、水温、运输时间及水生动物的品种、规格等因素结合起来考虑。运输过程中要保证带氧运输，保证水生动物的成活率。

7、微生物系统构建工程

水质调控型环境修复剂是一种液体的菌剂，能有效降低水体中N、P、S含量，降低水体富营养化程度，降低水体营养状态指数，从而减少蓝绿藻爆发风险，保障水体稳定，提高水体安全性。水质调控型环境修复剂是一种能有效预防和控制蓝藻的综合性产品，能有效调节水生态系统藻相平衡，促使有害藻型富营养化水体向有益藻水体演替，抑制蓝藻爆发，达到提高水质安全性的目的。

护城河建成运营后，在蓄水区内视水质情况人工泼洒水质调控型环境修复剂。

8、水循环系统

在河道修建完成后，在河底敷设两道动态循环压力管线，4#坝下游处设置一座加压泵站，目的是使得河道里的不能够流动的水循环起来，形成河道内部水体动态流动，从而改善水体水质。

河道底部敷设DN800及DN500压力管道，使得3#坝与4#坝之间的水流使用人工泵站加压的方式促使水体循环。DN500每10m位置安装一个混流喷嘴，混流喷嘴将压力水水从静态推至动态，给市民以水体流动的形态展示。并且能够增加水体内部的含氧量，增强微生物系统和水生动物系统稳定性。

三、采取措施后的水质效果

通过一系列的截污治污措施的实施，护城河水质得到了有效的提高，水质彻底变得清澈见底，倒影婆娑，受到了西安市民的一致好评。实现了水体动态循环、净化、节约水资源，提高景观水的利用率。改变西安生态环境，惠及西安市民。

如今护城河是闲人记忆里的一方净土，是西安市的一张名片，如同丝带一般维系着这座历史悠久城市的精神与韵味。“晚来清渭上，凝是楚江边”，碧波荡漾的护城河为古城西安再添一到色彩。

四、结束语

生态仿生学在西安护城河水质处理中的实践和应用，为以后河道、湖泊等水体的水质净化提升工作积累了丰富的技术经验。