世博园区舒适水环境营造的水质控制技术
1. 前言
2010年上海世博会场馆依水而建，水将是世博园区的灵魂载体，由天然河道和各种人工景观水体及水景小品构建起的水景观将是世博园区的特色之一。水景观除了美化环境，利用水体对周边小气候的调节功能外，创造舒适宜人的夏季滨水环境也是其不可忽略的重要方面。目前，世博园区现有水系水质状况不容乐观，水环境污染及富营养化较为严重。世博会召开期间将经历上海的高温期，景观水体水质更易发生恶化，影响园区整体生态环境质量。根据世博园区各类景观水体形式、水质特性以及与人体接触的密切程度，分析研究各类景观水体适宜采用的水质控制技术，是世博园区内景观水体水质控制与维护技术保障的重要方面。
2. 世博园区景观水体特征
世博园区景观水体可分天然景观河道及人工景观水体。根据人工景观水体与人体接触的密切程度不同，又可分为开放性水体（喷雾、嬉戏喷水、水幕等）及封闭型水体（景观喷水、流水与水池等）。
2.1天然景观河道水质
上海世博园选址在黄浦江滨水两岸。其中，白莲泾贯穿流浦东园区的东部，在世博园区长约2000米，其水体水质直接影响世博园区整体水景观效应。白莲泾上游沿岸受工业、农业、生活及航运对河道水质的影响，以及白莲泾为潮汐河流，地势平坦，流速缓慢，河水回荡等，不利于污染物的扩散和自净，日积月累造成河道水质污染较为严重，尤其在夏季河道易出现水质恶化现象。
2.2 人工景观水体特性
流水与水池是最为常见的景观水体形式，也是世博园区水景观构建的主体。喷雾是利用特殊喷头将水雾化成细小微粒，使之漂浮于空气中，起到降温、控湿、除尘、消除异味等多种作用，主要应用于世博园区人流密集处，如各场馆入口等。还有利用特殊的建筑墙体，形成流动的水幕与瀑布，也将成为世博园区水景观构建的亮点之一。其中，嬉戏喷水以游客娱乐为目的，与人体体表直接接触。园区内各类人工景观水体分布较为分散，且受水域面积的限制，水体本身自净能力较弱。世博会召开期间，夏季高温及水体污染物质的积累又易发生不同程度的水质变劣现象。
3. 世博园区舒适水环境水质控制技术
3.1世博园区景观河道水质控制技术
从景观河道泥、水、岸三方面出发，对天然景观河道进行全方位水体污染控制及水质维护。
3.1.1 底泥环保疏浚
底泥是陆源性污染物的主要蓄积场所，也是水体污染的潜在污染源。白莲泾水体污染问题由来已久，大量的营养盐、有毒有害物质沉积在底泥中，成为内污染源。研究表明：在外污染源被切断和治理后，底泥中的污染物会缓慢地以低浓度方式不断释放补充水体中的污染物浓度。因此，为了从根本上解决河道水体污染问题，除了阻断上游及沿岸污染物的排入外，还应进行环保疏浚。
国内外均有采用该项措施的成功范例。如瑞典的Trummen湖通过疏浚使湖水的磷含量减少了90%，平均生物量从75mg/L减少至10mg/L[1]；中国滇池疏浚一期工程也已成功完成，疏浚污染底泥3.77×106m3，去除总氮39600吨，总磷7900吨[2]。
3.1.2 水体原位生物生态修复技术
原位修复技术不需要搬运或输送污染水体，在受污染区域直接进行水体的原位修复。目前，应用较多的是利用微生物进行的原位生物修复技术，即向水体中投加经过人为驯化和培养的微生物及适宜的微生物菌剂，或通过投加无毒表面活性剂、电子受体等以激活水环境中本身存在的具有降解污染物能力的土著微生物，从而进行生物原位修复[3]。
针对世博园区天然景观河道水质特点，在原位生物修复的基础上，结合生态浮床、生物栅、生态格网等生态化水质净化措施，以构建微生物、水生植物双重除污作用的水体原位生物生态修复技术，达到美化河道及水质保障的目的。
3.1.3 河道生态护岸技术[4]
生态护岸建设的目的在于创造一个水生与陆生动植物高度聚集的生净带，同时起到有效截留过滤地表径流，提高水体自净能力的作用。河道生态护岸的建设一改原先河岸渠化、硬质化、岸边植被单一，生态结构和景观功能简化的面貌，利于水体生态系统功能的发挥，形成优美和谐的自然水景。
上海浦东新区机场镇生态护岸示范工程是国内对河道护岸进行生态修复并大规模应用的工程实例。整个工程对畅塘港、八一河等6条主要河道进行护坡拆除、拆直取弯，开展生态护岸建设，以尽可能保持和恢复河道特有的自然和生态景观，取得了良好的景观和生态效果。
3.2 世博园区人工封闭景观水体水质控制技术
人工封闭景观水体，水体流动性差，分布分散。针对此类水体的水质控制主要以生态保育维护技术，辅以生物及物化法结合的水质净化工艺对水体进行循环处理，使水体中有机物、氮、磷营养物质浓度维持在较低水平。
3.2.1 生态保育水质维护技术
水体生态保育以维护水体生态系统平衡，保持水体自净能力，保障水体充足溶解氧量为目的。适用技术包括：生态浮床、生物操纵、充氧曝气等。
生态浮床技术运用无土栽培原理，以高分子材料为载体和基质，将原来只能在陆地种植，对氮、磷吸收能力强的草本陆生植物，如美人蕉，种植到自然水域水面，以控制水体中氮、磷浓度。生物操纵技术利用生态系统食物链摄取原理和生物的相生相克关系，通过改变水体的生物群落结构来达到改善水质、恢复生态平衡的目的。生物操纵是一种耗资少、纯自然的水质保育技术。曝气充氧是景观水体常见的水质维护方法，充氧方式有直接底部布管曝气方式和机械搅拌曝气方式。
3.2.2 生物强化循环净化技术
曝气生物滤池是景观水体生物法水质净化技术的代表，其特点是集生物氧化和截留悬浮固体于一体，节省了后续二次沉淀池和污泥回流，处理工艺简单。陆洪宇[5]等人应用以悬浮填料为滤料的曝气生物滤池对苏州拙政园内花园景观水体进行处理研究。研究表明，该技术对COD去除率为40~60%，NH3-N去除率高达90%左右，出水浊度低于5NTU。
虽然曝气生物滤池内良好的好氧环境有利于有机物及氮的生物降解及硝化去除，但对水中磷的去除效果十分有限。在原有生物法水质净化工艺的基础上，结合物化法，利用其对磷、颗粒物高去除率的特点，对世博园区内各封闭景观水体进行循环处理。马骥[6]等人以大学校园内的生活污水为处理对象，以氯化铝为除磷药剂进行曝气生物滤池强化除磷运行效果研究。结果表明，当气水比为5:1，投加系数（氯化铝物质的量浓度与水中TP的物质的量浓度之比）为1.75时，出水TP浓度达到0.5mg/L以下。生物技术与物化相结合可实现水体的高效除磷脱氮，对世博园内人工封闭景观水体水质控制有重要意义。
3.3 世博园区人工开放景观水体水质控制技术
开放景观水体包括喷雾、嬉戏喷水、水幕。此类水体与人体直接接触机会较多，特别是喷雾，所形成的细小雾滴易通过人体呼吸作用进入体内。因此，针对此类水体的水质保障，应以水体水质安全性为首要原则。
3.3.1 水质控制标准的选择
虽然喷雾、嬉戏喷水、水幕属景观水体范畴，但由于其特殊的水体形式，在水质控制标准的选择上不宜以普通景观用水水质标准来衡量。喷雾水由于存有进入人体体内的可能，在水源的选用上应采用自来水，以相关生活饮用水标准作为其水质控制标准。嬉戏喷水、水幕应采用游泳场所用水标准作为其水质控制标准。
3.3.2 循环净化消毒技术
嬉戏喷水、水幕水质控制技术可参考游泳池池水循环净化消毒工艺。目前，游泳场所常用水体净化工艺为：预过滤+压力过滤器+消毒。预过滤工序以去除水体中漂浮物，以防止后续过滤装置及循环水泵的堵塞，影响正常运行。压力过滤器采用石英砂或无烟煤为滤料，设置有进水、出水、冲洗、泄水和放气等配管，同时设有检修孔、观察孔、取样管和压差计等，以便装置的日常维护与检测。消毒可采用紫外线等对环境更为安全的消毒方法。
4. 结语
优美、舒适的水环境体现在以人为本，以水为境所构建的生态空间中。为了营造世博园区内舒适的水环境，水体水质的保障与维护是实现这一目标的基础。根据世博园区内各景观水体的特殊性，采用不同的水质控制技术，形成世博园区景观水体水质控制技术集成，结合水体评估与管理体系，水体水质监测、污染事件预警、处置系统及水体合理化布局等，构建舒适水环境的技术体系，实现“城市让生活更美好，水让城市更美丽”。
参考文献
[1] 任炳相, 黄友璋, 蒋澄宇. 江苏省太湖污染防治概述, 环境导报, 1998(1): 23-26.
[2] 金相灿, 刘鸿亮, 屠清瑛等. 中国湖泊富营养化. 北京: 中国环境科学出版社, 1990: 151-169, 343-372.
[3] 李继洲, 胡磊. 污染水体的原位生物修复研究初探. 四川环境, 2005, 24(1): 1-3, 26.
[4] 孙宜敏. 城市水体护岸生态设计的原则与实例. 上海建设科技, 2004, 1: 10-12.
[5] 陆洪宇. 改进型曝气生物滤池对景观水处理的试验研究. 哈尔滨工业大学, 2005: 114-116.
[6] 马骥. 上向流曝气生物滤池性能及其化学强化除磷研究. 华南理工大学, 2005: 54-55.
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