世博園區舒適水環境營造的水質控制技術
1. 前言
2010年上海世博會場館依水而建，水將是世博園區的靈魂載體，由天然河道和各種人工景觀水體及水景小品構建起的水景觀將是世博園區的特色之一。水景觀除了美化環境，利用水體對周邊小氣候的調節功能外，創造舒適宜人的夏季濱水環境也是其不可忽略的重要方面。目前，世博園區現有水系水質狀況不容樂觀，水環境污染及富營養化較為嚴重。世博會召開期間將經歷上海的高溫期，景觀水體水質更易發生惡化，影響園區整體生態環境質量。根據世博園區各類景觀水體形式、水質特性以及與人體接觸的密切程度，分析研究各類景觀水體適宜采用的水質控制技術，是世博園區內景觀水體水質控制與維護技術保障的重要方面。
2. 世博園區景觀水體特征
世博園區景觀水體可分天然景觀河道及人工景觀水體。根據人工景觀水體與人體接觸的密切程度不同，又可分為開放性水體（噴霧、嬉戲噴水、水幕等）及封閉型水體（景觀噴水、流水與水池等）。
2.1天然景觀河道水質
上海世博園選址在黃浦江濱水兩岸。其中，白蓮涇貫穿流浦東園區的東部，在世博園區長約2000米，其水體水質直接影響世博園區整體水景觀效應。白蓮涇上游沿岸受工業、農業、生活及航運對河道水質的影響，以及白蓮涇為潮汐河流，地勢平坦，流速緩慢，河水回蕩等，不利于污染物的擴散和自凈，日積月累造成河道水質污染較為嚴重，尤其在夏季河道易出現水質惡化現象。
2.2 人工景觀水體特性
流水與水池是最為常見的景觀水體形式，也是世博園區水景觀構建的主體。噴霧是利用特殊噴頭將水霧化成細小微粒，使之漂浮于空氣中，起到降溫、控濕、除塵、消除異味等多種作用，主要應用于世博園區人流密集處，如各場館入口等。還有利用特殊的建筑墻體，形成流動的水幕與瀑布，也將成為世博園區水景觀構建的亮點之一。其中，嬉戲噴水以游客娛樂為目的，與人體體表直接接觸。園區內各類人工景觀水體分布較為分散，且受水域面積的限制，水體本身自凈能力較弱。世博會召開期間，夏季高溫及水體污染物質的積累又易發生不同程度的水質變劣現象。
3. 世博園區舒適水環境水質控制技術
3.1世博園區景觀河道水質控制技術
從景觀河道泥、水、岸三方面出發，對天然景觀河道進行全方位水體污染控制及水質維護。
3.1.1 底泥環保疏浚
底泥是陸源性污染物的主要蓄積場所，也是水體污染的潛在污染源。白蓮涇水體污染問題由來已久，大量的營養鹽、有毒有害物質沉積在底泥中，成為內污染源。研究表明：在外污染源被切斷和治理后，底泥中的污染物會緩慢地以低濃度方式不斷釋放補充水體中的污染物濃度。因此，為了從根本上解決河道水體污染問題，除了阻斷上游及沿岸污染物的排入外，還應進行環保疏浚。
國內外均有采用該項措施的成功范例。如瑞典的Trummen湖通過疏浚使湖水的磷含量減少了90%，平均生物量從75mg/L減少至10mg/L[1]；中國滇池疏浚一期工程也已成功完成，疏浚污染底泥3.77×106m3，去除總氮39600噸，總磷7900噸[2]。
3.1.2 水體原位生物生態修復技術
原位修復技術不需要搬運或輸送污染水體，在受污染區域直接進行水體的原位修復。目前，應用較多的是利用微生物進行的原位生物修復技術，即向水體中投加經過人為馴化和培養的微生物及適宜的微生物菌劑，或通過投加無毒表面活性劑、電子受體等以激活水環境中本身存在的具有降解污染物能力的土著微生物，從而進行生物原位修復[3]。
針對世博園區天然景觀河道水質特點，在原位生物修復的基礎上，結合生態浮床、生物柵、生態格網等生態化水質凈化措施，以構建微生物、水生植物雙重除污作用的水體原位生物生態修復技術，達到美化河道及水質保障的目的。
3.1.3 河道生態護岸技術[4]
生態護岸建設的目的在于創造一個水生與陸生動植物高度聚集的生凈帶，同時起到有效截留過濾地表徑流，提高水體自凈能力的作用。河道生態護岸的建設一改原先河岸渠化、硬質化、岸邊植被單一，生態結構和景觀功能簡化的面貌，利于水體生態系統功能的發揮，形成優美和諧的自然水景。
上海浦東新區機場鎮生態護岸示范工程是國內對河道護岸進行生態修復并大規模應用的工程實例。整個工程對暢塘港、八一河等6條主要河道進行護坡拆除、拆直取彎，開展生態護岸建設，以盡可能保持和恢復河道特有的自然和生態景觀，取得了良好的景觀和生態效果。
3.2 世博園區人工封閉景觀水體水質控制技術
人工封閉景觀水體，水體流動性差，分布分散。針對此類水體的水質控制主要以生態保育維護技術，輔以生物及物化法結合的水質凈化工藝對水體進行循環處理，使水體中有機物、氮、磷營養物質濃度維持在較低水平。
3.2.1 生態保育水質維護技術
水體生態保育以維護水體生態系統平衡，保持水體自凈能力，保障水體充足溶解氧量為目的。適用技術包括：生態浮床、生物操縱、充氧曝氣等。
生態浮床技術運用無土栽培原理，以高分子材料為載體和基質，將原來只能在陸地種植，對氮、磷吸收能力強的草本陸生植物，如美人蕉，種植到自然水域水面，以控制水體中氮、磷濃度。生物操縱技術利用生態系統食物鏈攝取原理和生物的相生相克關系，通過改變水體的生物群落結構來達到改善水質、恢復生態平衡的目的。生物操縱是一種耗資少、純自然的水質保育技術。曝氣充氧是景觀水體常見的水質維護方法，充氧方式有直接底部布管曝氣方式和機械攪拌曝氣方式。
3.2.2 生物強化循環凈化技術
曝氣生物濾池是景觀水體生物法水質凈化技術的代表，其特點是集生物氧化和截留懸浮固體于一體，節省了后續二次沉淀池和污泥回流，處理工藝簡單。陸洪宇[5]等人應用以懸浮填料為濾料的曝氣生物濾池對蘇州拙政園內花園景觀水體進行處理研究。研究表明，該技術對COD去除率為40~60%，NH3-N去除率高達90%左右，出水濁度低于5NTU。
雖然曝氣生物濾池內良好的好氧環境有利于有機物及氮的生物降解及硝化去除，但對水中磷的去除效果十分有限。在原有生物法水質凈化工藝的基礎上，結合物化法，利用其對磷、顆粒物高去除率的特點，對世博園區內各封閉景觀水體進行循環處理。馬驥[6]等人以大學校園內的生活污水為處理對象，以氯化鋁為除磷藥劑進行曝氣生物濾池強化除磷運行效果研究。結果表明，當氣水比為5:1，投加系數（氯化鋁物質的量濃度與水中TP的物質的量濃度之比）為1.75時，出水TP濃度達到0.5mg/L以下。生物技術與物化相結合可實現水體的高效除磷脫氮，對世博園內人工封閉景觀水體水質控制有重要意義。
3.3 世博園區人工開放景觀水體水質控制技術
開放景觀水體包括噴霧、嬉戲噴水、水幕。此類水體與人體直接接觸機會較多，特別是噴霧，所形成的細小霧滴易通過人體呼吸作用進入體內。因此，針對此類水體的水質保障，應以水體水質安全性為首要原則。
3.3.1 水質控制標準的選擇
雖然噴霧、嬉戲噴水、水幕屬景觀水體范疇，但由于其特殊的水體形式，在水質控制標準的選擇上不宜以普通景觀用水水質標準來衡量。噴霧水由于存有進入人體體內的可能，在水源的選用上應采用自來水，以相關生活飲用水標準作為其水質控制標準。嬉戲噴水、水幕應采用游泳場所用水標準作為其水質控制標準。
3.3.2 循環凈化消毒技術
嬉戲噴水、水幕水質控制技術可參考游泳池池水循環凈化消毒工藝。目前，游泳場所常用水體凈化工藝為：預過濾+壓力過濾器+消毒。預過濾工序以去除水體中漂浮物，以防止后續過濾裝置及循環水泵的堵塞，影響正常運行。壓力過濾器采用石英砂或無煙煤為濾料，設置有進水、出水、沖洗、泄水和放氣等配管，同時設有檢修孔、觀察孔、取樣管和壓差計等，以便裝置的日常維護與檢測。消毒可采用紫外線等對環境更為安全的消毒方法。
4. 結語
優美、舒適的水環境體現在以人為本，以水為境所構建的生態空間中。為了營造世博園區內舒適的水環境，水體水質的保障與維護是實現這一目標的基礎。根據世博園區內各景觀水體的特殊性，采用不同的水質控制技術，形成世博園區景觀水體水質控制技術集成，結合水體評估與管理體系，水體水質監測、污染事件預警、處置系統及水體合理化布局等，構建舒適水環境的技術體系，實現“城市讓生活更美好，水讓城市更美麗”。
參考文獻
[1] 任炳相, 黃友璋, 蔣澄宇. 江蘇省太湖污染防治概述, 環境導報, 1998(1): 23-26.
[2] 金相燦, 劉鴻亮, 屠清瑛等. 中國湖泊富營養化. 北京: 中國環境科學出版社, 1990: 151-169, 343-372.
[3] 李繼洲, 胡磊. 污染水體的原位生物修復研究初探. 四川環境, 2005, 24(1): 1-3, 26.
[4] 孫宜敏. 城市水體護岸生態設計的原則與實例. 上海建設科技, 2004, 1: 10-12.
[5] 陸洪宇. 改進型曝氣生物濾池對景觀水處理的試驗研究. 哈爾濱工業大學, 2005: 114-116.
[6] 馬驥. 上向流曝氣生物濾池性能及其化學強化除磷研究. 華南理工大學, 2005: 54-55.
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