吳革 應群姣 趙鈺燕

（1浙江省工業(yè)環(huán)保設計研究院有限公司3100122浙江省農業(yè)科學院310021）

水質凈化與生態(tài)修復技術探究

吳革1應群姣1趙鈺燕2

（1浙江省工業(yè)環(huán)保設計研究院有限公司3100122浙江省農業(yè)科學院310021）

目前人類十分關注城市水源污染的問題，本文與實踐案例經驗結合，對某水源湖的生態(tài)特點以及物理結構進行分析，將核心為水生態(tài)技術的方案提了出來。本文主要闡述了生態(tài)修復技術，這種技術十分適合在水源湖進行應用，文章中分析了各類技術的特點以及其在類型不同的河流中應用的效果，除此之外還將生態(tài)修復技術的選擇方法進行了介紹。

水質凈化；生態(tài)修復；技術

生活生產和面源兩個方面的污染都會影響到城市水源湖的水質質量。一方面，湖區(qū)會排放人們生活和工作的污水，這種污染會對人工湖泊中的Do含量進行轉變，對各種有機物、微生物來說，這些磷元素和氮元素對其成長發(fā)展來說也非常有利，這些都會對水源湖的水質產生嚴重的影響。另一方面，農作物在沒有完全吸收化肥農藥有機物質的情況下，這些會向地表流動，從而通過土壤侵蝕對人工湖泊的水質產生影響。因此本文主要對幾種修復生態(tài)的技術進行了介紹。

1 水生態(tài)修復技術

1.1 人工濕地技術

人工濕地構成的基本要素包括多濕、微生物、植物、和基質的環(huán)境，能夠將濕地的生態(tài)系統(tǒng)形成。以水流形態(tài)為依據(jù)，可以將濕地分為復合流人工濕地、潛流人工濕地以及表面流人工濕度等三種，具體其如圖1。

圖1 人工濕地3種類型

相較于傳統(tǒng)的城市二級處理廠，人工濕地去除磷元素和氮元素的效果較好。人工濕地通常TP的去除率約為85%、TN的去除率約為85%、BOD的去除率約為80%。人工濕地的觀賞性非常強，生態(tài)效益也十分顯著，其能夠結合生態(tài)農業(yè)建設與風景林建設，將間接或直接的經濟效益產生[1]。

1.2 生態(tài)前置庫技術

圖2為前置庫工作原理，其由回用和導流系統(tǒng)、強化凈化系統(tǒng)以及沉降帶三個部分構成。

圖2 前置庫工作原理

（1）強化凈化系統(tǒng)

強化凈化系統(tǒng)包括深水凈化區(qū)和淺水生態(tài)區(qū)。深水強化凈化區(qū)是對高效人工強化凈化技術、固定化脫氮除磷微生物漂浮床以及凈化作用非常強的沉水植物進行應用，對其中的有機污染物、磷元素以及氮元素等進行去除。淺水生態(tài)區(qū)與人工濕地生態(tài)處理系統(tǒng)相似。

（2）沉降帶

沉降帶是對現(xiàn)有的溝渠進行科學的改造后加以應用，將大型水生植物如蘆葦，種植在溝渠中，并沉淀、攔截處理引入處理系統(tǒng)的存在于地表徑流中的泥沙和顆粒物。

（3）回用與導流系統(tǒng)

在暴雨降落的時候，為了避免前置庫系統(tǒng)有暴溢的情況出現(xiàn)，就需要向前置庫引入最開始下的雨水，后來下的雨水則從導流系統(tǒng)流出，以需要為依據(jù)對出水進行處理，在用回用系統(tǒng)進行處理之后再進行應用。

從研究前置庫的結果可以看出，在光照和水深互相的作用的情況上，前置庫在經歷2到12天的滯水時間的情況下，能夠達到34%～61%的正磷酸鹽去除率，達到22%～64%的總磷元素去除率。磷元素去除率會在很大程度上受到前置庫的運行、建造和設計的影響。在進行設計的時候還需要對污染負荷大小、前置庫庫容、水深、溫度、存貯能力、滯水時間、水力參數(shù)以及光照等因素進行考慮。滯水時間與磷元素、氮元素的比的函數(shù)就是對氮元素的去除率，其去除率會隨著磷元素、氮元素的比的增大而縮小[2]。

1.3 生物操縱技術

兇猛的存在于營養(yǎng)層最高層的魚類其主要捕食對象為食浮游動物魚類和無脊椎動物魚類，當有許多食浮游動物魚類存在于調控水體之中，兇猛魚類會將食浮游動物魚類作為最優(yōu)食物選擇，一旦食浮游動物魚類數(shù)量減少，其就會降低大型浮游營養(yǎng)級動物的捕食壓力，在這種情況下大型浮游動物的數(shù)量會快速增加。由于大型浮游動物的濾食作用提升，水體的初級生產力以及藻類生物量也會下降，會優(yōu)先利用具有較大尺寸的藻類，藻類種群也會逐漸向微型化演變，這就是生物操縱技術。

1.4 水體人工造流混合技術

將水流循環(huán)應用造流混合設備進行帶動，使得庫區(qū)底層水體和表層水體交換劇烈，對水庫表層在夏季水華高發(fā)期出現(xiàn)的溫度躍層進行破壞，從而向水庫底層驅趕溫度躍層積聚的藻類，出于溫度驟降和光照非常低的原因，藻類的活性會逐漸失去進而消亡。并且，在交換水體的過程中會出現(xiàn)“均一”效應，從而稀釋底層具有較高濃度的錳和鐵，在水深方向上其會逐漸具有一致的濃度，并且復氧效應會由于造流揚水而出現(xiàn)，進而降低污染物的濃度，這就是水體人工造流混合技術的工作原理，具體情況如圖3。

圖3 人工造流混合技術工作原理

1.5 生物強化凈化技術

生物膜技術是生物凈化技術的基本原理，其是指將合成材料或天然的材料作為載體，將一種特別的生物膜在其表面形成，生物膜具有較大的表面積，其能夠將較大的附著表面提供給微生物，使得其降解污染物的作用加強，其主要優(yōu)點就在于具有較高的有機負荷和處理效率，具有較短的停留接觸時間，能夠使得占地面積減小，對投資進行節(jié)省。圖4為其基本工藝流程。

圖4 生物凈化流程示意圖

2 工程適用工藝實例分析

以要求、地點的不同為依據(jù)，對工程適用工藝進行選擇，圍繞著某市水源湖，以相關部門提供的前期調研結果以及治療為依據(jù)，河流來水具有以下幾種水質特征。

第一，來水具有較低的透明度，其變化處于20～70厘米，50厘米左右為其平均值。第二，太湖藻類污染會使得，來水在夏季藻類增殖期具有較高的葉綠素，其最高能夠達到每升18微克。第三，水質指標年平均值處于III類，其化學需氧量和氨氮經常超過標準。

對水源湖周圍的建設成本以及可利用土地等情況為依據(jù)，金澤湖水力停留時間需要保持在5天以內，預計具有兩到三天的凈化水質停留時間。所以以水力停留時間以及水質特征為依據(jù)，對水質凈化系統(tǒng)進行設計，其基本工藝原理如下。

以河流來水的水質特點為依據(jù)，在對其分析的基礎上，可以定下對庫內藻類繁殖進行抑制以及對有機物、氨氮等水質污染物進行減少的目標，對兩到三天的水力停留時間進行應用，進而將工程保護和修復水質的工藝在湖中開展。出于對各種工藝功能以及水面或土地的限制，主要對調控技術和生態(tài)修復技術進行應用，配以輔助的生物強化處理技術以及人工造流混合技術。首先需要將部分藻類以及顆粒較大的懸浮物質應用生態(tài)沉淀區(qū)的預處理進行去除，對水體的透明度進行改善，進而使得后期修復沉水植物更加方便[3]。

以引水渠為媒介，生態(tài)沉淀區(qū)的水能夠到達生態(tài)前置庫，其上下折流流動在生態(tài)廊道，其能夠不斷地接觸底泥-水界面、微生物、沉水植物根系和葉片構成的生態(tài)凈化體系，進而對磷、氮等營養(yǎng)物質進行吸收，對有機物和氨氮進行削減，對藻類的增殖進行抑制。在經過人工整流之后生態(tài)前置庫的水能夠向生態(tài)調控區(qū)流動，將兇猛魚類、濾食性貝類等對水生態(tài)系統(tǒng)進行調控的重要物種引入到這一區(qū)域中，并與人工造流混合技術結合對藻類生物量進行削減和抑制，除此之外還要對水體溶解氧進行補充。以生態(tài)調控區(qū)出水為中心，對人工濕地技術或生物接觸氧化技術進行應用，能夠對有機物和氨氮進行去除，使得后續(xù)供水廠的污染負荷得到降低。經過清水涵養(yǎng)區(qū)，出水在這一區(qū)域停留較短時間后能夠經過輸水泵站，到達管網輸送系統(tǒng)。對于湖面水面有限水體具有較短停留時間的情況應用這一工藝，能夠獲得較高的水體凈化效率。

結語

本文主要圍繞著水質凈化和生態(tài)修復技術進行了探討，首先介紹了水生態(tài)修復技術，隨后分析了工程適用工藝實例。在發(fā)展城市的過程中，一定要對人工湖泊綠化予以重視，將綠化建設在人工湖泊附近開展，對其生態(tài)環(huán)境進行改善，在對城市發(fā)展進行推動的同時，對環(huán)境進行綠化。湖區(qū)水質條件污染來源最主要的就是生活和面源污染，因此需要針對這兩個方面進行控制和治理，進而實現(xiàn)城市的生態(tài)發(fā)展。

[1]陳荷生;宋祥甫;鄒國燕.太湖流域水環(huán)境綜合整治與生態(tài)修復[J].水利水電科技進展，2008.6.

[2]楊愛玲;朱顏明.城市地表飲用水源保護研究進展[J].地理科學，2000.2.

[3]董哲仁.河流生態(tài)修復[M].北京：水利水電出版社，2013.11.