城市景观水体治理技术研究进展_夏邦天

第３１卷第６期第６期年６月２００８

ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ

Ｖｏｌ．３１

Ｊｕｎ．Ｎｏ．６２００８

城市景观水体治理技术研究进展

夏邦天１，

郑广宏１，

徐杭军２，

乔俊莲１

杭州

（１．同济大学环境科学与工程学院，上海

摘

２０００９２；２．浙江绿城集团，浙江３１００１２）

要：城市景观水体对于居民生活和城市发展具有重要意义，当前城市景观水体污染问题尤其是富营养化现象比较突出，影响了

水体生态和城市景观。对国内外景观水体治理技术研究现状进行了综述，分析了各种技术的优势和不足，为实践中的工艺选择和优化提供了参照。

关键词：景观水体；中图分类号：Ｘ５２

富营养化；

治理技术

文章编号：１００３－６５０４（２００８）０５－００６７－０６

文献标志码：Ａ

ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌＡｄｖａｎｃｅｓｉｎＭａｎａｇｅｍｅｎｔｏｆＵｒｂａｎ

ＬａｎｄｓｃａｐｅＷａｔｅｒｓ

ＸＩＡＢａｎｇ－ｔｉａｎ１，

ＺＨＥＮＧＧｕａｎｇ－ｈｏｎｇ１，

ＸＵＨａｎｇ－ｊｕｎ２，

ＱＩＡＯＪｕｎ－ｌｉａｎ１

（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴｏｎｇｊｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００９２，Ｃｈｉｎａ；

２．ＺｈｅｊｉａｎｇＬｖｃｈｅｎｇＧｒｏｕｐ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ３１００１２，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔｓ：Ｐｏｌｌｕｔｉｏｎｏｆｕｒｂａｎｌａｎｄｓｃａｐｅｗａｔｅｒｓ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｅｕｔｒｏｐｈｉｃａｔｉｏｎｍｅｎａｃｅｓｔｈｅｉｒｅｃｏｌｏｇｉｃａｌａｎｄａｅｓｔｈｅｔｉｃｖａｌｕｅｓｉｎｍａｎｙｃｉｔｉｅｓ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｈｉｇｈｌｉｇｈｔｓｔｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓａｔｈｏｍｅａｎｄａｂｒｏａｄｕｓｅｄｐａｒｔｉｃｕｌａｒｌｙｆｏｒｃｏｎｔｒｏｌａｎｄａｂａｔｅｍｅｎｔｏｆｌａｎｄ－ｓｃａｐｅｗａｔｅｒｓｅｕｔｒｏｐｈｉｃａｔｉｏｎｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｌａｎｄｓｃａｐｅｗａｔｅｒｓ；ｅｕｔｒｏｐｈｉｃａｔｉｏｎ；ｔｒｅａｔｍｅｎｔ；ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ

城市景观水体包括城区范围内的天然湖泊、河道以及公共场所（公园、生活小区、娱乐场所等）的人造湖泊、观赏水池、景观河道等，是城市人居环境的有机组成部分，具有重要的生态功能、美学价值、文化功能和经济意义。

城市景观水体多为近于封闭的静止或缓流水体，具有水域面积小、与人居环境联系紧密、易受污染、水环境容量小、水体自净能力低等特点，加上生活污水、工业污水和地表径流的注入，使得水中污染物增加，尤其是氮、磷营养元素积累，温度较高时极易造成水体富营养化，甚至爆发水华，严重影响水体生态和周围环境。

对于以富营养化为主要特征的景观水体的治理，主要是去除藻类和氮、磷营养元素，改善水体生态。当前景观水体治理技术可归结为以下几类。

机物浓度，防止藻类疯长，改善水质。我国的西湖引水工程日取水３０万ｍ３，定期将钱塘江水引入西湖，在一定程度上控制了西湖水体恶化的趋势［１］。使用这种方法必须有充足的干净水源作保证，成本较高。

１．２水体曝气充氧

利用自然跌水（瀑布、喷泉等）或人工曝气对水体

复氧，促进上下层水体的混合，使水体保持好氧状态，抑制底泥氮、磷的释放，防止水体黑臭。罗固源等［２］研究表明，曝气对藻类生长有抑制作用，夜间曝气的抑制作用尤其显著。近年来在北京、上海等城市进行了一定规模的河道人工曝气复氧试验和工程实践，取得了较好的效果［３－５］。曝气充氧动力能耗高，且难以实现根本的脱氮除磷，因此只能作为辅助治理手段。

１．３底泥疏浚

底泥疏浚是解决内源污染的重要措施，通过底泥

１物理和化学法

物理、化学方法具有见效快、易于操作的优点，特

的疏挖去除沉积物中的营养盐和其他污染物，减少其向水体的释放。美国、日本、瑞典等国都进行过底泥疏浚的试验研究和工程实践［６］。杭州西湖经两次大规模疏浚后，与富营养化相关的主要指标均有不同程度的改善，浮游动物种类增加，浮游植物生物量和蓝藻比

别适用于中、小型景观水体的处理。

１．１引水换水

通过周期性的引水、换水，稀释水中营养盐和有

收稿日期：２００７－０４－０２；修回２００７－０９－１２基金项目：上海市科委科研计划项目（０６２３１２０２０）

作者简介：夏邦天（１９８０－），男，硕士研究生，主要研究方向为水污染治理，（手机）１３７７４３３４９５８（电子信箱）ｘｉａｂａｎｇｔｉａｎ＠１２６．ｃｏｍ。

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例均有所降低［７］。底泥疏浚的缺点在于工程量较大，效果难以持久，可能破坏原有的底栖生物群落，挖出的污泥易造成二次污染。

第３１

卷

动化程度的提高和气浮设备的集成化、成套化，气浮技术逐渐成为中、小型景观水体的主流处理技术。

１．８过滤技术

使水流通过滤料或滤膜等过滤介质，水中的藻类

１．４底泥原位处理

包括底泥封闭、底泥钝化技术，主要是用塑料薄

和颗粒物被筛分、截留。过滤工艺的关键是滤速的大小，过滤前投加混凝剂微絮凝可提高过滤效果［１２］。余国忠等［１５］以丙纶丝为滤料过滤高藻水，藻生物量和叶绿素ａ平均去除率分别达９１％和９２％。潘涌璋、郭大卫［１６］用天然沸石滤床对富营养化景观湖水进行净化试验，ＣＯＤ、ＮＨ４＋－Ｎ、ＴＰ和浊度的去除率分别为

膜、颗粒材料覆盖底泥，或者往水体投加铝盐、石灰等抑制底泥中氮、磷营养元素和重金属的钝化剂，阻隔、

释放，从而降低水体中营养盐浓度。德国的Ｄａｇｏｗ湖和Ｇｌｏｂｓｏｗ湖用硝酸盐和铁复合物进行底泥处理试 验，处理前磷释放量４￣６ｍｇ／（ｍ２ｄ），处理后几乎无释放［８］。底泥原位处理技术容易对水底的生态系统造成破坏，难以保证效果的持久性，受风浪及水流扰动影响较大，工程应用不多。

３５．８％、９５％、６６．７％和７７．７％。过滤处理虽然出水水质

好，但也存在过滤阻力大、藻类黏液易使滤层板结等不足。

１．５机械除藻

利用捞藻船、吸藻泵等机械设备捕捞水面上的藻

１．９吸附技术

向水体中投加吸附剂或使原水流过吸附床层，将

类，间接去除水体氮、磷营养盐。中科院水生生物研究所于２００１￣２００２年对滇池水华蓝藻进行机械清除，共清除蓝藻３６０．８３ｔ（干重），相当于从水体中去除了氮磷２．７１ｔ、有机质２００．３２ｔ，水体中的重金属也被３７．３３ｔ、

部分去除。机械除藻技术的优点是能够快速应付藻类的大面积爆发，操作简单，没有负面效应，但只是一种应急补救措施。

［９］

污染物和营养物质吸附去除。刘丽娜等［１７］用电厂粉煤灰吸附去除城市景观水中的磷，去除率最高可达８８．３％，对ＴＮ和ＣＯＤ也有一定的去除。吸附饱和后的吸附剂的处理问题是制约该技术大规模应用的瓶颈。

１．１０杀藻技术

采用化学药剂杀灭水体中的藻类，常用的化学药

剂有硫酸铜、液氯、二氧化氯、漂白粉、高锰酸钾、臭氧等。昆明世博会期间，为消除滇池草海蓝藻水华，采取了一系列应急措施，包括投加化学药剂杀藻，基本控制了水华和恶臭，改善了水体景观［１８］。

此外，紫外线、超声波、微波、电解、微电解、高强磁、光催化氧化、植物提取液等新兴杀藻、抑藻技术近年也被关注和研究，但目前均处于实验室研究或中试阶段，理论体系尚不成熟，放大效果也有待检验。

杀藻技术迅速、直接，但运行费用较高，维持效果时间短，在抑制藻类的同时对其他水生生物也存在毒性，一般仅限于临时应急使用。

１．６混凝沉淀

具有投资少、工艺简单、操作管理方便等优点，可

用于含有大量悬浮物、藻类的水的处理。石颖［１０］等用高锰酸钾复合药剂对模拟湖泊水（含藻量９７５０万个／Ｌ）进行强化混凝试验，除藻率达８０％以上。混凝沉淀药剂消耗量和产生的污泥量大，处理效果也有待提高。

１．７加药气浮

气浮技术是利用高度分散的微气泡与水中悬浮

颗粒黏附，使其随气泡浮升到水面，从而加以分离去除，适当加入混凝药剂可显著改善气浮效果。藻类密度较小，絮凝后絮核轻飘，且粘附气泡性能良好，因而相比沉淀技术，气浮法处理富营养化水体更具优势［１１］。武汉东湖水厂和上海盛大花园人工湖气浮除藻装置的运行结果表明，气浮工艺可有效去除水中的细小悬浮颗粒、藻类和磷酸盐等污染物，大幅增加水体溶解氧，有效改善水环境质量［１２］。宫磊等［１３］用小型涡凹气浮设备和组合絮凝剂处理滇池含藻水，含藻量和浊度去除率分别达９９％和９２．８％。Ｃｈｅｎ等［１４］用分散气浮工艺从水中除藻，除藻率达９０％，阳离子表面活性剂的絮凝性能优于阴离子和非离子表面活性剂，原水ｐＨ值和离子浓度是影响气浮效果的关键因素。

早先的气浮工艺存在附属设备多，工艺复杂、能自耗大等缺点。近年来，随着微气泡发生装置的改进、

２生物法

生物方法具有运行费用低、操作管理简单、无二

次污染等优点，若景观水体中的有机物含量较高，则可利用生物方法处理。

２．１生物接触氧化

生物接触氧化法兼具生物膜法和活性污泥法的

耐冲击负荷、无污泥膨胀、污特点，具有处理效率高、

泥产率低、管理方便等优点。许祯等［１９］用微滤／生物接触氧化工艺处理天津市芳水园小区湖水，ＣＯＤ、ＴＮ、

ＴＰ和ｃｈｌａ的去除率分别为３１％￣５９％、４７．４％￣５０．２％、

５９．５％￣８８．８％和７８．１％￣８２．６％。王立军等［２０］用生物接触氧化法处理公园景观水，ＣＯＤ、色ＮＨ４＋－Ｎ、ＴＰ、浊度、

第６期夏邦天，等

城市景观水体治理技术研究进展

６９

度和ＳＳ的降幅分别达４８．７４％、８９．７８％、６６．６７％、和阳光等组成的“自然处理系统”对污水进行处理，适合按自然界自身规律恢复其本来面貌的修复理念，在富营养化水体处理中具有独到的优势。

６４．５％、８１．７％和７９．８％，出水达到地表水ＩＩＩ类水质标

准。生物接触氧化技术占地面积较大，低温时处理效果下降明显。

３．１生物操纵控藻技术

生物操纵是利用生态系统食物链摄取原理和生

２．２曝气生物滤池

是生物接触氧化法的改进和发展，集生物氧化与

物相生相克关系，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。其实现途径有两种（图１所示）：放养滤食性鱼类吞藻，或放养肉食性鱼类以减少以浮游动物为食的鱼类数量，从而壮大陈济丁等［２７］研究认为，平突船卵蚤浮游动物种群［２７－２９］。

等大型植食性浮游动物能显著减少藻类生物量。刘建康、谢平［２９］在武汉东湖的围隔试验表明，放养滤食性鱼类可有效地遏制微囊藻水华。

固液分离于一体，在一个单元反应器中完成有机物降解、固体过滤和氨氮硝化过程，是一种占地少、功能全的新型、高效水处理技术。陆洪宇［２１］采用Ａ／Ｏ一体式悬浮曝气生物滤池处理苏州园林景观水，ＣＯＤ、ＮＨ３－Ｎ、

ＴＮ和ＴＰ的去除率分别为５６％左右、９０％以上、４０％左

右和接近３０％，出水浊度低于２ＮＴＵ。曝气生物滤池水头损失大，需定期反冲洗，对进水ＳＳ要求比较严格。

２．３膜生物反应器

膜生物反应器作为一种新型的废水处理装置，将

生物降解过程与膜分离技术相结合，通过过滤完成固液分离。王雪梅等［２２］用一体浸没式膜生物反应器处理上海城市内河道水，对富营养化河水ＮＨ４＋－Ｎ、ＣＯＤ的去除率分别达９０％和５０％，亲水性膜在运行通量和通量恢复能力上均比疏水性膜优越，但两种膜的出水水质基本没有差异。膜生物反应器处理成本高，易发生膜污染，在国内目前尚难以推广。

２．４微生物净化技术

微生物作为水体中的分解者，在水质净化中有

在实际应用中，生物操纵的操作难度较大，条件不易控制，生物之间的反馈机制和病毒的影响很容易使水体又回到原来的以藻类为优势种的浊水状态［３０］。

着重要作用。人工选育培养出的光合细菌、硝化细菌等复合高效微生物，能够有效去除氮、磷营养元素和有机污染物，抑制藻类生长，增加水体溶解氧，改善水质［２３－２４］。潘涌璋等［２３］在东莞市某住宅小区的景观池投加ＢＢＬ１微生物菌剂１８ｍｇ／Ｌ，投药１０ｄ后，水面藻类消失，ＣＯＤ、ＮＨ３－Ｎ、ＴＰ和浊度去除率分别为６６％、美国的Ｃｌｅａｒ－９２％、７３％和８５％。日本研制的ＥＭ菌剂、

３．２水生植物净化技术

高等水生植物与藻类同为初级生产者，是藻类在

营养、光能和生长空间上的竞争者，其根系分泌的化感物质对藻细胞生长也有抑制作用［３１－３２］。日本尝试过利用大型水生植物的生物活性抑制藻类生长［３１］。国内研究表明，沉水植物占优势的水体，水质清澈，生物多样性高［３３］。目前研究较多的水生植物有芦苇（Ｐｈｒａｇｍｉｔｅｓ凤眼莲（Ｅｉｃｈｈｏｒｎｉａｃｒａｓｓｉｐｅｓ）、香蒲（Ｔｙｐｈａａｕｓｔｒａｌｉｓ）、

伊乐藻（Ｅｌｏｄｅａｎｕｔｔａｌｌｉｉ）等。ｓｐｐ．）、

浮床种植技术的发展为富营养化水体治理提供了新的思路，该技术以浮床为载体，在其上种植高等水生植物，通过植物根部的吸收、吸附、化感效应和根际微生物的分解、矿化作用，削减水体中的氮、磷营养盐和有机物，抑制藻类生长，净化水质。井艳文等［３４］

Ｆｌｏ系列菌剂在国内外富营养化水体的治理中都取得

一定效果［２４］。

利用致病微生物控制藻类是微生物技术的一条新的途径，即向水体投放藻类致病细菌或病毒，使之染病死亡。据报导，某些溶藻细菌可以通过同藻类竞争有限营养或分泌胞外物质抑制藻类生长，并导致藻细胞的溶解［２５］。史顺玉［２６］等从滇池分离出的溶藻细菌

ＤＣ２３对微囊藻等蓝藻有很强的溶解作用，接入两天

后叶绿素含量下降７０％左右。

微生物处理技术当前还存在着很大的争议，操作不当易引发生态灾难，因而对该技术的应用当慎之又慎。

２００２年在北京什刹海利用生态浮床技术进行水体修复试验，水体透明度、ＴＰ、ＴＮ等指标均明显好转。

利用水生高等植物组建人工复合植被在富营养化水体治理中具有独特优势，但要注意防止大型植物的过量生长，使藻型湖泊转变为草型湖泊，这会加速湖泊淤积和沼泽化，在非生长季节大型植物的腐败

３生态法

生态方法通过水、土壤、砂石、微生物、高等植物

７０

对水质的影响会更大［３５］。大型水生植物对河道、湖泊的船只通航也有一定影响。

第３１

卷

景观水体的根本治理和有效维护，为居民生活和城市发展创造良好的生态环境。

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（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）ｔｉｏｎ，１９９８，（２）：５０－５５．

３．３人工湿地

是对天然湿地净化功能的强化，利用基质－水生

植物－微生物复合生态系统进行物理、化学和生物的协同净化，通过过滤、吸附、沉淀、植物吸收和微生物分解实现对营养盐和有机物的去除。严立等采用由砾石、沸石和粉煤灰填料组成的三级人工湿地净化富营养化景观水体，对ＴＰ、浊度和蓝绿藻的ＴＮ、ＣＯＤ、去除率分别达到３５．１％￣６５．３％、２８．７％￣６２．９％、３６．０％￣

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湿地修复受污染景观水体，试验结果表明，湿地系统对有机物、ＮＨ４＋－Ｎ、ＴＮ和ＴＰ均有较好的去除作用，去除率随停留时间的延长而提高，温度、填料和植物种类对处理效果也有很大影响。人工湿地占地面积较大，且填料层易堵塞、板结，限制了其在城市景观水体治理中的应用。

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３．４稳定塘

又称氧化塘，通常是深度为１．０￣１．５ｍ的浅塘，通

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过各种好氧、厌氧过程和食物链处理受污染水体。何龙［３８］采用生态砾石接触氧化／稳定塘处理微污染景观水，ＣＯＤ、浊度、ＴＮ、ＴＰ和蓝绿藻的去除率分别为

ＣｈｅｎＷｅｉ，ＹｅＳｈｕｎ－ｔａｏ，ＺｈａｎｇＭｉｎｇ－ｘｕ．ＡｐｐｒｏａｃｈｏｎｒｅａｅｒａｔｉｏｎｏｆＳｕｚｈｏｕＣｒｅｅｋ［Ｊ］．ＳｈａｎｇｈａｉＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔＳｃｉ－

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５６％￣６８％、８０．６％左右、４４．８％￣４８．３％、２４．６％￣３１．４％和８５％左右。稳定塘运行成本低，但占地面积大，处理周

期长，适于附近有天然池塘可以利用的景观水体。

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（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００６，２９（６）：２４－２６．

３．５生态混凝土技术

生态混凝土是由胶凝材料填充包裹在粗骨料周

围而形成的新型多孔材料，克服了传统混凝土护坡植被无法生长的缺点，连续孔隙适于植物根系生长和微生物附着，从而具有生态净化功能。吕锡武［３９］以生态混凝土河道模型处理模拟河道水，运行２０ｄ后ＴＰ、ＴＮ和高锰酸盐指数去除率分别达９５．８％、７５％和７６．１％，但发现运行初期混凝土的溶出物会对水体产生负面影响，且运行时间过长（超过３０ｄ）时ＴＰ、ＴＮ和高锰酸盐指数有回升现象。

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４结语

随着我国城市化的发展、生态城市建设的推广和

１２１－１３１．

ＹｕＺｕｏ－ｍｉｎｇ，ＷｕＺｈｉ－ｙｉｎｇ，ＨａｎＹｉ－ｃａｉ，ｅｔａｌ．ＳｔｕｄｙｏｎｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｅｆｆｅｃｔｓｏｆｓｅｄｉｍｅｎｔｄｒｅｄｇｉｎｇｏｆＸｉｈｕＬａｋｅ［Ａ］．ＳｙｍｐｏｓｉｕｍｏｆＡｄｖａｎｃｅｄＳｅｍｉｎａｒｏｎＷａｔｅｒＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔＰｏｌｌｕｔｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌａｎｄＥｃｏｌｏｇｉｃａｌＲｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ（１）［Ｃ］．Ｓｈａｎｇ－ｈａｉ：ＷａｔｅｒＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔＢｒａｎｃｈｏｆＣｈｉｎｅｓｅＳｏｃｉｅｔｙｆｏｒＥｎ－

（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）ｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅ，２００６，１２１－１３１．

居民环境意识的增强，景观水体的重要性日趋显著，景观水体治理必将成为继生活污水、工业污水和流域污染治理之后又一新的污水处理领域。目前针对景观水体的各种治理技术均存在各自的优势、不足和适用场合，只有根据实际情况合理选择处理工艺，将不同技术进行优化组合，取长补短，发挥各自优势，同时实行严格的外源截污措施和管理制度，才能实现对城市

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