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        重度污染湖泊治理與生態(tài)修復(fù)措施探討

        2012-06-30 05:06:40趙微氵
        東北水利水電 2012年10期
        關(guān)鍵詞:水質(zhì)污染生態(tài)

        趙微氵

        (河海大學(xué),江蘇 南京210098)

        1 城區(qū)湖泊一般面臨水環(huán)境問題

        1)水體污染加劇,治理嚴(yán)重滯后。由于污水處理能力相對滯后,周邊的污水收集管網(wǎng)建設(shè)進(jìn)展緩慢,使得大量的城市生活污水進(jìn)入湖體。

        2)湖淤積嚴(yán)重,水體面積萎縮。淤泥沙一般由雨污水帶入湖體,湖泊底泥既是“匯”,也是“源”,在一定的條件下,底泥中所含的氮、磷、有毒有害物質(zhì)等重新進(jìn)入水體,破壞湖體水質(zhì),危害湖體健康,同時使得水體面積逐漸萎縮。

        3)水體交換性差,水循環(huán)空間小。由于湖體相對面積較小,使得湖體自凈容量有限,水環(huán)境空間較小,水量不足,又無足夠的補(bǔ)充水源,水體自凈能力下降,水質(zhì)狀況呈現(xiàn)繼續(xù)惡化趨勢。

        4)城市化進(jìn)程快,涉水建設(shè)誤區(qū)多。隨著該區(qū)域城市化進(jìn)程加快,在涉水基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中存在一些錯誤做法,導(dǎo)致了城市特色喪失和城市水環(huán)境、水生態(tài)功能退化。比如部分湖體采用硬化護(hù)砌水岸景觀。硬化護(hù)岸徹底破壞了水岸的生態(tài)功能,減少了親水性,造成了湖岸土地的“窒息”和自然生態(tài)的淪喪,也造成了水生動植物系統(tǒng)的致命破壞。

        2 治整技術(shù)路線

        以湖泊水環(huán)境現(xiàn)狀為出發(fā)點(diǎn),以水環(huán)境質(zhì)量改善為目標(biāo),遵循統(tǒng)籌規(guī)劃,分類實(shí)施等原則。

        一般的水質(zhì)凈化與生態(tài)修復(fù)綜合整治方案技術(shù)路線見圖1所示。

        圖1 湖泊水環(huán)境綜合整治技術(shù)路線圖

        3 整治措施

        3.1 疏 浚

        底泥疏浚是控制湖泊內(nèi)源污染、改善湖泊水體環(huán)境的主要手段之一,通過底泥疏浚,防止底泥中富營養(yǎng)物質(zhì)釋放進(jìn)入表層水體,同時可改善池底鋪墊情況,有效的增加水體深度,最終達(dá)到控制受污染湖泊湖內(nèi)源污染,改善水體質(zhì)量的目的。

        底泥污染控制一般從清除污染底泥方面著手,通常采取底泥疏浚的方法為徹底清除底泥,以增加湖泊的環(huán)境容量,提高水體的自凈能力,以達(dá)到改善水質(zhì)的目的。近年來,我國以控制湖泊富營養(yǎng)化為目的,先后在昆明滇池、安徽巢湖、大理洱海、北京頤和園昆明湖等湖泊進(jìn)行了疏浚,這些疏浚工程均改善了疏浚水域的污染狀況。

        3.2 湖泊外源污染控制

        3.2.1 點(diǎn)源污染控制

        工農(nóng)業(yè)廢水和生活污水的點(diǎn)源污染,一般經(jīng)污水管道收集后,送至污水處理廠進(jìn)行處理,但污水處理廠主要控制指標(biāo)為有機(jī)物、重金屬等,對氮、磷的去除效果尚不理想。在污、廢水排入環(huán)境水體之前,需進(jìn)行脫氮除磷處理,以保護(hù)湖泊,河流等水體水質(zhì)。脫氮的物理化學(xué)方法只能去除銨態(tài)氮。物理上除磷的方法去除率也僅10%左右?;瘜W(xué)上除磷的方法效果穩(wěn)定可靠,但易造成二次污染。加強(qiáng)點(diǎn)源控制,可對城市污水處理廠的出水考慮采用生態(tài)處理,削減出水氮、磷含量。人工濕地技術(shù)易與城市污水處理工藝相結(jié)合,在削減氮、磷含量的同時,還可以進(jìn)一步提高出水水質(zhì),同時具有低投資、低運(yùn)行管理費(fèi)用和適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn),因而在點(diǎn)源控制中能發(fā)揮重要的作用。

        3.2.2 面源污染控制

        1)地下滲濾技術(shù)。地下滲濾系統(tǒng)是一種就地污水處理技術(shù),它是將污水有控制地投配到具有一定構(gòu)造、距地面有一定深度和具有良好擴(kuò)散性能的土壤中,污水在土壤毛管浸潤和滲濾作用下向周圍擴(kuò)散,在土壤中的微生物、植物以及土壤的物理、化學(xué)綜合作用下,將污水凈化。由于利用了土壤的自然凈化能力,因而具有基建投資低、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用少、操作管理簡便等優(yōu)點(diǎn),同時還能夠利用污水中的N,P等水肥資源。近來,隨著水資源短缺形勢的日益嚴(yán)重,對污水進(jìn)行回用和對一定污染的河湖水進(jìn)行處理的研究日益展開,在日本、韓國、美國、新西蘭和西歐等國家,地下滲濾系統(tǒng)的研究和應(yīng)用日益受到重視。

        2)生態(tài)護(hù)坡技術(shù)。生態(tài)護(hù)坡技術(shù)在面源污染攔截工程中日益受到廣泛關(guān)注,在我國湖泊整治中也得到了廣泛應(yīng)用。生態(tài)護(hù)坡包含兩個層面的含義。首先是護(hù)坡,需要具備湖岸護(hù)坡的功能,在滿足行洪排澇要求的基礎(chǔ)上,保證岸坡的穩(wěn)定,防止水土流失,其要點(diǎn)是構(gòu)建能透水、透氣、調(diào)節(jié)水文過程、緩沖洪水、控制侵蝕、生長植物、截留降解污染物的生態(tài)防護(hù)平臺。其次是生態(tài)功能,湖泊護(hù)坡要滿足邊坡生態(tài)平衡的要求,即要建立良性的湖坡生態(tài)系統(tǒng),形成由高大喬木、低矮灌木、花草、魚巢、水草、動物沿灘地、迎水邊坡、坡腳及近岸水體組成有機(jī)的河坡生態(tài)體系。

        3)人工濕地技術(shù)。人工濕地是依據(jù)土地處理系統(tǒng)及水生植物處理污水的原理,由人工建立的具有濕地性質(zhì)的污水處理生態(tài)系統(tǒng)。它由人工建造和監(jiān)督控制,與沼澤地類似,并利用自然生態(tài)系統(tǒng)中的物理、化學(xué)和生物的三重協(xié)同作用,來實(shí)現(xiàn)污水的凈化。

        我國開展人工濕地處理系統(tǒng)研究始于“七五”期間,起步較晚。隨著對人工濕地技術(shù)認(rèn)識的不斷進(jìn)步,人工濕地在富營養(yǎng)化外源控制中的作用也逐步受到重視,并建立了一些示范工程。沈陽滿堂河生態(tài)污水處理示范廠采用以人工濕地處理為主,浮動生物床預(yù)處理為輔的組合工藝,主要處理污染較重的滿堂河水及沿岸的重點(diǎn)生活污染源排水,其出水水質(zhì)達(dá)到了回用于景觀水體的水質(zhì)要求。深圳洪湖人工濕地采用復(fù)合垂直流濕地系統(tǒng),將污染較重的布吉河水通過濕地凈化為洪湖補(bǔ)充清潔水,其出水水質(zhì)參數(shù)中非離子氨和BOD5能達(dá)到I類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),COD能達(dá)到Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn),TN和TP能達(dá)到湖泊Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn);處理出水DO大大增加,各項(xiàng)污染指標(biāo)的去除率均在80%以上。2002年,中國科學(xué)院南京地理與湖泊研究所和云南玉溪市環(huán)科所設(shè)計的撫仙湖人工構(gòu)造濕地開始投入運(yùn)行,監(jiān)測結(jié)果表明對各項(xiàng)污染指標(biāo)的去除率分別達(dá)到:COD 87.8%、BOD 68.7%、SS 96.3%、TP 32.4%、TN 36.0%,出水水質(zhì)也由Ⅳ類水質(zhì)提高到Ⅲ類水質(zhì)。

        3.2.3 生態(tài)護(hù)坡技術(shù)

        傳統(tǒng)的湖泊、城鎮(zhèn)河道整治,一般采用單純的工程措施護(hù)坡,主要有漿砌或干砌塊石護(hù)坡、現(xiàn)澆混凝土護(hù)坡、預(yù)制混凝土塊體護(hù)坡等,護(hù)砌形式多為梯形或矩形斷面,有些甚至是全斷面襯砌。這些結(jié)構(gòu)形式的傳統(tǒng)護(hù)坡,在保持坡岸的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、防止水土流失以及防洪排澇等方面,起到了一定的作用,但卻對景觀、環(huán)境和生態(tài)產(chǎn)生了不同程度的負(fù)面影響。目前采用的生態(tài)型護(hù)坡一般是采用植物護(hù)坡或植物與工程措施相結(jié)合的復(fù)合護(hù)坡。因?yàn)橹脖坏拇嬖?,恢?fù)了護(hù)坡應(yīng)具備的生態(tài)學(xué)功能,相對于傳統(tǒng)護(hù)坡有了較大改善,相比之下具有一下幾種優(yōu)勢:

        1)改善水質(zhì)及水體的自凈能力。光潔、硬質(zhì)的傳統(tǒng)護(hù)坡,岸坡沒有植物作為屏障,會使岸邊的垃圾以及地表徑流帶來的污染物輕易進(jìn)入水體,加速水體水質(zhì)的惡化,造成污染。而生態(tài)護(hù)坡因?yàn)橹脖荒軌驕{垃圾和顆粒物質(zhì),過濾來自高地以及地表徑流中的污染物,起到保護(hù)河道水體的作用。另外,寸草不生的傳統(tǒng)硬質(zhì)護(hù)岸,破壞了水體—土壤生物之間的物質(zhì)和能量循環(huán)體系,不利于具有凈水功能的水生生物的生長,削弱了水體的自凈能力。生態(tài)護(hù)坡所采用的植被以及新型材料加強(qiáng)了護(hù)坡的透水性和透氣性,在一定程度上保持了水體—土壤—生物之間的物質(zhì)和能量循環(huán),保護(hù)了水體的自凈能力。

        2)調(diào)節(jié)水溫變化,維持水生生態(tài)系統(tǒng)的平衡。傳統(tǒng)護(hù)坡增強(qiáng)了對光照的吸收,導(dǎo)致水體溫度變化過大,不利于維持水中生態(tài)平衡。水溫的變化過大,不利于對溫度敏感物種的生存;對魚類產(chǎn)卵產(chǎn)生較大的負(fù)面影響,因?yàn)轸~類的正常繁殖對溫度的反應(yīng)非常敏感;在高溫季節(jié),還會孳生傳染病菌。而引入植被、灌木或森林的生態(tài)護(hù)坡在調(diào)節(jié)光照吸收和防止水溫變化過大方面起到了一定的作用,因此,從這個層面上說,生態(tài)護(hù)坡在一定程度上改善了水生生態(tài)系統(tǒng)的平衡。

        3)保護(hù)湖泊、河道系統(tǒng)的生態(tài)多樣性?;炷梁蜕笆掭莸膫鹘y(tǒng)護(hù)坡在一定程度上加快了水體的流速,加大了水流沖刷力度,水中一些生物會被水流沖走,使水中生物減少,岸上又缺乏天然植物,直接影響沿河野生物種,如水鳥等的生存。據(jù)統(tǒng)計,目前河道襯砌后,沿河生物種類減少了70%以上,而水生生物也只相當(dāng)于原來的50%,加之河道的裁彎取直、橫斷面的幾何規(guī)則化,使自然河流系統(tǒng)中河床的異質(zhì)性不復(fù)存在,許多水生生物無法安身,不能形成多種多樣的生境組合。生態(tài)護(hù)坡的透水性有利于維持河道水體的原有流速,同時也為各種生物的生長、昆蟲和鳥類的棲息、魚類的繁殖提供了有利的水邊環(huán)境,保護(hù)了河道系統(tǒng)的生物多樣性。

        4)恢復(fù)護(hù)坡的綠色景觀。過去沒有綠色的傳統(tǒng)護(hù)坡,使河道失去了原有的生機(jī)。而增加了綠色的生態(tài)護(hù)坡,恢復(fù)了護(hù)坡的綠色景觀,滿足了現(xiàn)代人回歸自然的追求。生態(tài)型護(hù)坡是在傳統(tǒng)型護(hù)坡基礎(chǔ)上的改進(jìn),不單純局限于新型環(huán)保材料或技術(shù)的應(yīng)用,同樣重視發(fā)掘傳統(tǒng)人工材料和技術(shù)的生態(tài)功能以及改進(jìn)傳統(tǒng)的護(hù)坡方法,在設(shè)計和施工中更多地顧及環(huán)境和生物的需求。因此,生態(tài)型護(hù)坡既源于傳統(tǒng)型護(hù)坡,又有別于傳統(tǒng)型護(hù)坡,是護(hù)坡工程發(fā)展的嶄新階段。

        3.2.4 人工濕地技術(shù)

        人工濕地技術(shù),是一種新型的污水處理凈化技術(shù)。按污水在人工濕地中流動的方式,一般可將人工濕地可分為3種類型:表面流濕地、潛流濕地和垂直流濕地。

        人工濕地是人為建設(shè)的生態(tài)系統(tǒng),具有獨(dú)特的污染物凈化機(jī)制,具有基礎(chǔ)投資少,運(yùn)行管理費(fèi)用低,出水水質(zhì)高,處理效果好等優(yōu)點(diǎn),在湖泊點(diǎn)源和面源污染控制方面具有良好的應(yīng)用前景。

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