随着温州工农业生产的发展，人口的增长，废水总量日益增多，造成城市大小河道普遍污染，并严重影响到市民的身体健康和城市形象，温州市政府下决心对受污染河道进行综合整治。
生物修复（Bioremediation）是国内外近十年开发并已成功地用于治理受污染的土壤、地表或地下水体及近洋面原油污染治理新技术。它通过生物工程学原理，使污染物在现场原位降解成CO2、H2O，或由动植物转化的工程技术系统。因此具有净化费用省，环境影响小，能使污染物最大限度地降低等特点，故被世界各国推广应用。
生物修复-生态重建技术（Bioremediction）兴起于70年代，发展于90年代，以日本、美国最为领先，被广泛应用于海面溢油、河流和湖泊的富营养化、土壤有机污染、地下水系污染等环境修复工程中，在大面积污染治理领域，被普遍认为是最有效、最经济、最具有生态性的高新环境技术。国内从1998年起，陆续见有大学教材始编译引用生物修复技术概论。现在国家在滇池、苏州河、太湖、北京等地才开始进行这方面的应用示范工程研究，并列入各级科技管理部门的科技指南项目。
横河生态修复示范工程现已通过温州市科委验收。现根据横河示范工程经验，对其主要应用技术进行研究分析。示范工程是利用培养、接种的微生物，培育的植物、水生动物的活动，对水中污染物进行转移、转化及降解作用，从而使水体得到净化的技术。具有处理效果好、工程造价低、不需耗能或低耗能、运行成本低廉等优点。另外这种处理技术不向水体投放化学药剂，不会形成二次污染。所以这种廉价实用技术适用于我国江河湖库大范围的污水治理。在治理的同时还可以与绿化环境及景观改善结合起来，在治理区建设休闲和娱乐设施，创造人与自然相融合的优美环境。生态修复技术是按照自然界自身规律来恢复自然界的本来面貌，是对自然界自净能力的一种强化，通过强化河道自身的自净能力去治理被污染水体，这是人与自然和谐相处的治污思路，也是水体治理的方向性技术，是人们遵循生态系统自身规律达到治污目的的一种方法。
经科技查新，目前国内还未见向横河示范工程，同时采用微生物、功能性植物、水生动物，再结合生物浮岛技术、生物膜技术、曝气复氧技术等综合技术应用来对富营养化水体进行生物修复的案例。
一、横河概况
温瑞塘河纵横交错的水系河道，对我市的防洪、排涝、供水、航运、灌溉及生态环境保护，特别是温瑞平原的经济和社会发展起着十分重要的作用，被温州人民称为“母亲河”。由于长年的人为破坏，加上管理相对薄弱，温瑞塘河水系成了温州最大的污染源和污染物集散地之一，仅市区向塘河排放的污水口就有2200个。
横河又称双井头河，位于温州市区，属温瑞塘水系，东起与吕浦河汇合口，西至民航路，是一条盲肠河，全长950米，平均宽度约25米，平均水深约3米，水体面积约24000平方米，水体容量约72000立方米。属温瑞塘河水系，因长期受纳周邻生活污水排入而导致水质污染，河水主要靠排污和雨水补充。由于该河两岸的截污工程尚未全部完成，民航路河流断头处每天有800多吨污水排入。沿河尚有6个排污口，总体入河污水量较大，主要是沿河居民日常生活污水、餐饮废水等，经委托市环境监测站对该河段水体进行监测，根据监测的数据分析水质大大超过五类水质指标，为严重黑臭水体，全年大部分时间水体发黑发臭，其水体生态链严重受损，基本丧失自净功能，对周边区域的居民之生活、工作及生存环境带来了极大的负面影响。
温瑞塘河整治工程指挥部联合浙江玉垒环境生物工程有限公司，对温州横河实施水体生物修复和水生态重建应用示范工程。本应用示范工程最早筹备开始于2003年1月，经过一段时间的准备后，于2003年5月份申报温州市科技局立项，并列入2003年的市政府的年度计划。
该应用示范工程的成功实施将代表着温瑞塘河的治理开始从被动的污染源控制逐步向主动的生态修复演化。
二、设计依据及内容
根据国内外生态修复工作的进展和取得的成绩，接合横河具体情况，采取以产品菌介入工艺实施水体生物修复，原位降解底泥的有机污染，迅速重建严重受损的底端生物链；为上行生物链的梯次恢复奠定基础，加速底泥的硝化进程，为底栖动物的着床创造底质条件；再利用浮岛技术、生物膜技术、曝气复氧技术改善水质，提高透视度，为水生动物的放养创造水质条件；通过人工调控的生态工程，使水系微生物、水生植物、水生动物与底质、水质动态平衡，并逐步向自然生态系统演替。
1. 应用示范工程流程
2. 由于横河中下游通航，河道水质差。为示范工程保证顺利进行划分为一期、二期。一期在上游260米长河段进行，二期在余下河段进行。一期主要工作：研制浮岛、植物筛选（一般水体CODcr过高会造成植物根部腐烂死亡，上游CODcr最高值为381mg/l）、复配菌应用效果确定、生物膜（生物栅）研制、生物网箱研制，为二期工作顺利进行提供技术保证。
3. 设计目标
CODcr、氨氮、TP
去除率≥40%
DO≥2mg/L
SD≥40cm
水体生物相：生物多样性恢复
4. 应用示范工程规模
① 示范工程面积：～24000m2（25～30米宽，950米长）
② 底泥修复体积：7200m3±
③ 水体修复体积：30万m3±
④ 浮岛面积：
420m2
⑤ 水生植物种植：2886m2
⑥ 水生动物放养：2000kg±
⑦ 产品菌投放量：2100kg
⑧ 曝气功率：
8千瓦
⑨ 工程周期：
270天
⑩ 应用示范工程费用：
127万元
三、工程应用实施情况
1. 微生物的应用
在前期调研工作时，对土著微生物进行提取和玉垒公司的标准微生物复配，复配生产定向扩大培养微生物制剂2060公斤，总用时3个月（含复配时间）。第一批产品500公斤，总用时1个月（含复配时间）。经现场适应性活化与2003年8月12日在上游投放应用。2003年11月18日上游水质明显好转。已基本达到设计要求。
2. 生物膜（生物栅）应用
由于民航路排污口每天800多吨污水排入，在排污口附近设置生物膜（生物栅）2排共100立方米（另设生物网箱100平方米），对生活污水进行处理；在下游东岸设置生物膜（生物栅）350立方米。今年春季气温升高，水质好转后，生物栅内及附近出现大量枝角类水蚤（俗称红虫）和鱼类。生物栅上生物膜生长良好，水质清澈，主要因为红虫扑食脱落生物膜，促进生物膜新陈代谢，土著鱼类洄游、产子、栖息在生物栅内，生物栅内栖息鱼类有鲶鱼（今年子鱼体长12-15cm）、泥鳅成鱼（体长10cm以上）、黄鳝成鱼（体长10－20cm以上、最大个体有7量重）、黑鱼子鱼（体长3cm）。生物栅附近主要活动鱼类：鲤鱼子鱼（体长5-10cm，土著鱼种）、鲫鱼子鱼（体长3-8cm，土著鱼种）、锦鲤子鱼（体长4-10cm，80%人工投放、20%土著繁殖）、鳙鱼（体长15-30cm，投放鱼种－04年4月中旬投放）。
由于枝角类水蚤（俗称红虫）和鱼类对生物栅的清理和疏通作用，使生物栅不仅发挥净化作用，也发挥生态作用，避免了生物栅生物膜脱落在水体沉积，形成内源污染。证明生物膜法在水体治理工作中的作用，生物膜在工业废水的沉降污泥，在水体治理中可被水生低等动物利用，通过食物链向水生高等动物－鱼类转换。生物膜组件为水生动物提供栖息、繁殖、扑食、躲藏等场所，生态效果显著。
注：生物栅日常观察，前期水质差鱼类没有洄游（土著鱼类洄游在04年3月）生物栅通透性较差、表面积小，有少量生物膜脱落并漂浮水面。鱼类洄游产子以来生物栅通透性好、表面积大，没有发现生物膜脱落。由于示范河段周围居民生态保护意识差，存在乱捕鱼类现象，故没有对生物栅栖息鱼类进行网捕调查，以免诱导周围居民。在对鱼类调查采用目测和在生物栅旁垂钓者所钓鱼类统计的方法，古没有发现大鱼和当年孵化小鱼过多现象。
3. 设置生物围网、浮岛
应用示范工程制作浮岛420平方米，设置生物网箱2420平方米。由于工程前期水质差COD高，水体受纳生活污水含有大量食用油，对植物有很大影响，后由于排污口水生植物、生物栅发挥作用植物生长良好。
水生植物筛选工作：根据植物专家的建议，经一段时间的种植和筛选，确定了适合在横河种植的水生植物种类，并进行季节性的更换。
以确定植物品种有：
挺水植物－野蕉白、香蒲、菖蒲、水稻、美人蕉、野芹菜、灯心草、辣蓼、芯蘑、荷花等。
浮水植物－睡莲、荇菜、水龙、水花生、凤眼莲、空心菜等。
经过近一年的植物种植经验，植物浮岛平均植物产量15公斤/每年/每平米（及时进行季节性的更换非常重要）。生物网箱植物产量20公斤/每年/每平米（及时进行季节性的更换非常重要）。
植物秸秆采用资源化利用：
由于该示范工程植物植物面积大，后续管理工作非常重要，植物资源化利用工作非常重要，避免植物秸秆产生二次污染，应对植物进行及时收割晾晒，堆肥还田。该工程采用收割晾晒，运输致桔园自然堆肥，从而达到资源循环在利用的目的。
水生植物不仅能够很好的净化水质，它同时也有非常好的生态功能。水生动物由于浮岛、网箱的搭建有了很好的栖身之所，植物根系附着大量有益微生物，浮岛网箱植物生态功能基本与生物栅的生态功能相似，不同的是浮岛、网箱中的植物有吸收水体营养物质能力，同时为陆生昆虫、两栖爬虫（示范工程区内主要爬虫动物有青蛙、乌龟）提供生长、繁殖、栖身之所。今年4-5对生物网箱植物调查，网箱中每株凤眼莲根系，附着土著鱼卵200-300枚卵。
水生植物为水生动物提供繁殖场所证明了水生植物的生态功能已发挥作用，也标志横河水体开始由人工修复生态、水质净化向自然生态自我恢复、自我净化发展。横河示范工程人文化环境向自然生态环境演替。横河水生动物群落迅速恢复，出乎意料之外，同时也证明城市水体生态修复工作的合理性，生物修复技术在以后城市水体治理工作的重要性和方向性；证明了水生植物在提高城市水体功能工作中的作用。提高水质、提高城市水体景观功能、恢复水生生物多样性、保护水体洁净等功能，是水生植物的在水体净化工作中的主要优势。水生植物景观化利用是未来水体净化的技术方向。
4. 高等水生动物投放
水体中放置适当的水生动物可以有效的去除水体中富余营养物质，底栖动物螺蛳主要摄食固着藻类，同时分泌促絮凝物质，使湖水中悬浮物质絮凝，促使水变清。滤食性鱼类，如鲢、鳙鱼等可以有效的去除水体中藻类物质使水体的透明度增加。如果水域面积大，会成为许多有害昆虫如蚊、蝇的滋生场所，在水中投鱼，它可摄食蚊子的幼虫及其他昆虫的幼虫，避免了水域对周围环境造成的危害。
该示范工程投放水生动物滤食性鱼类1000公斤、螺蛳1000公斤，控制藻类数量，完善生物链、食物链，转移、转换水体能量，提高河流生产力。
由于横河水体黑臭藻类数量不高，横河示范工程水生植物面积大控藻功能较强，加上滤食性鱼类刺激水体氮磷循环，故没有按国内水生动物控藻试验数据50-60克/每立方投放。水生动物控藻以食物链传递为主。微生物分解有机物放出氮磷（还原氮），水生植物吸收氮磷，水生高等植物直接收割去除氮磷，水生低等植物被水生低等动物扑食，水生低等动物被水生高等动物扑食，捕捞水生高等动物去除氮磷等物质，完成水生动物植物对水体的净化作用和物质转换、转移。
水生动物是水体生态的最高消费者，水生食物链的建立标志河流生态的恢复，恢复河流生态系统是我们主要工作目的。水体治理目的－生态恢复。水体生产力的提高―渔业产出，水域环境改善及经济效益提高，为垂钓园等商业开发形式奠定基础，为筹集资金，解决河道水体长期维护费用，同时可以拓宽水体治理的资金来源。
四、 效益分析
1. 费用
应用示范工程经费合计预算为127万元，由温瑞塘河整治工程指挥部和浙江玉垒环境生物工程有限公司各承担50%（63.5万元）,决算超过预算所增加的工程费用全部由浙江玉垒环境生物工程有限公司另外承担。
2. 经济分析
本应用示范工程除了研究费用和造景费用外，直接在生态修复工程上的支出为120万元，按照日消纳污水量838吨计算，消纳每吨生活污水的生态修复工程的初投资为1432元；按照每年相当于工程费用10%（12万元）的维护费用计算，每年消纳生活污水31万吨，每吨污水的消纳成本为0.39元。如果生态修复的技术能进行全面推广的话，其工程成本和维护费用可以下降50%以上，其投资效益非常明显。
随着河道水体生态系统的修复和城市水体生态景观的形成，可进行休闲垂钓、塘河旅游等商业用途的开发，以提高塘河自身经济效益的产出，来筹集部分维护资金，减少长期支出河道维护费用的压力，拓宽了水体治理的资金来源，使河道治理进入市场化和社会化。
3. 社会效益
人类的所有活动都必须依托于所栖息的生态环境，生态系统为人类提供了生存维护系统，提供了从事各种活动所需的最基本的物质资源。通过生物修复可缓解因水污染给周边商业、居住区域带来的负面影响和环境压力，还美化了环境，产生了良好的景观效应。为横河沿岸5万居民提供了一个休闲、幽静、健康的水生态景区。
采用浮岛种植的水生花卉清翠碧绿、色彩缤纷、鲜艳夺目，呈现一片欣欣向荣的景象，构成一幅美丽的人工自然生态景观，提升了城市的环境生态水平，具有极高的社会效益和环境效益、生态效益。
五、 示范意义
1. 本应用示范工程的成功实施，说明城市河道水体的富营养化问题可以采用生态修复技术进行治理。工程采用耐污性强的活性微生物制剂，结合各种功能性水生植物的生物性能，及采用陆生植物的水培技术和生物浮岛技术、生物膜技术、曝气复氧技术等综合技术来分解、吸收水体的污染物质，再利用滤食性水生动物的介入来转移水体的污染物质，达到人工重建水生态系统的目的。同时在治理过程中还可以营造一个城市水体生态景观。
2. 在还没有建造污水处理厂或已有污水处理厂而无法短时间进行截污纳管的城市和地区，利用生态修复技术可有效降低水体原有的污染指数，提高河道水体的自净能力和环境容量。提高自净能力后的河道，纳污能力增加，可以有效的分解和吸收连续流入的营养盐，其流出的水达到污水处理厂的一级排放标准，可以减少对下河段造成的污染压力，有利于河道整体水质的长期保持。
