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        前置庫技術(shù)在農(nóng)村飲用水源地修復(fù)中的應(yīng)用

        2020-05-07 07:46:06徐天勇
        江西農(nóng)業(yè) 2020年5期
        關(guān)鍵詞:礫石飲用水前置

        徐天勇

        (安徽省滁州市生態(tài)環(huán)境局,安徽滁州 239000)

        飲用水安全關(guān)系人民群眾的身體健康,關(guān)系社會(huì)的安定團(tuán)結(jié),關(guān)系全面建成小康社會(huì)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。近年來,我國通過加強(qiáng)農(nóng)村飲水安全工程建設(shè),農(nóng)村飲水安全問題基本得到解決,但一些地區(qū)的成果還不夠牢固,在水量、水質(zhì)保障、長效運(yùn)行管理方面還存在一些薄弱環(huán)節(jié),少數(shù)地區(qū)水源水質(zhì)無法滿足要求,新建工程難以找到合適水源。因此,治理和修復(fù)已污染的農(nóng)村水源地,對保障農(nóng)村飲水安全具有十分重要的意義。

        1 農(nóng)村飲用水水質(zhì)現(xiàn)狀

        農(nóng)村飲用水水質(zhì)主要受水源地水質(zhì)、水量、水處理工藝和供水系統(tǒng)的制約,需要加強(qiáng)水源地保護(hù)和采用與水源水質(zhì)相配套的水處理工藝、衛(wèi)生的供水系統(tǒng)以及水質(zhì)監(jiān)控監(jiān)測系統(tǒng),才能從根本上保證農(nóng)村飲用水水質(zhì)安全。目前,農(nóng)村飲用水的水質(zhì)總體較好,并逐步提升,但還存在一些問題:部分農(nóng)村地區(qū)的生活污水、生活垃圾、農(nóng)業(yè)面源、養(yǎng)殖畜禽糞便等污染還沒有得到根治,導(dǎo)致水源地水質(zhì)下降,可用的水量減少;許多集中式供水系統(tǒng)的供水規(guī)模小,建設(shè)不規(guī)范,管理水平低,衛(wèi)生監(jiān)管不到位,供水監(jiān)測覆蓋率低;很多水源地沒有相應(yīng)的水源保護(hù)管理制度和水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng),水源保護(hù)、污染防控和修復(fù)措施還不到位[1]。

        2 前置庫治理技術(shù)

        前置庫是指根據(jù)水庫形態(tài)將水庫分為一個(gè)或若干個(gè)子庫與主庫相連,通過延長水力停留時(shí)間促進(jìn)水中泥沙及營養(yǎng)鹽的沉淀,同時(shí)利用子庫中的大型水生植物、微生物、藻類、魚類等進(jìn)一步吸收、吸附、攔截營養(yǎng)鹽,從而降低進(jìn)入下一級(jí)子庫或主庫水體中的營養(yǎng)鹽含量,抑制主庫中藻類過度繁殖,減緩富營養(yǎng)化進(jìn)程,改善水質(zhì)的污染控制技術(shù)[2]。前置庫治理技術(shù)是人工濕地技術(shù)的擴(kuò)展,是集物理、化學(xué)和生物等各方面的優(yōu)勢于一體的綜合治理技術(shù),具有投資小、高效、低能耗及適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn),是值得推廣的農(nóng)村飲用水水源治理和修復(fù)的生態(tài)工程技術(shù)。

        3 工程案例

        在農(nóng)村飲用水水源入庫支流處,利用流入水源的河道、溝渠、水塘、洼地等,修建一定規(guī)模的小型水域作為前置庫,容量盡可能大,以增加徑流的水力停留時(shí)間。前置庫一般由地表徑流收集與調(diào)節(jié)子系統(tǒng)、沉降與攔截子系統(tǒng)、生態(tài)透水壩及礫石床強(qiáng)化凈化子系統(tǒng)、生態(tài)庫強(qiáng)化凈化子系統(tǒng)導(dǎo)流子系統(tǒng)組成[3]。前置庫系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)如圖1所示。

        圖1 前置庫系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)示意圖

        3.1 地表徑流收集與調(diào)節(jié)子系統(tǒng)利用農(nóng)田排水渠和農(nóng)村排污渠作為一級(jí)收集網(wǎng),與其相關(guān)聯(lián)的河道經(jīng)過疏浚后作為二級(jí)收集網(wǎng),結(jié)合生態(tài)溝渠技術(shù),在溝渠內(nèi)種植黑葉輪藻、伊樂藻等沉水植物;在沉水植物的兩側(cè),分別布置睡蓮等浮葉植物;在浮葉植物的外側(cè),對稱布置香蒲、茭白等挺水植物,還可配置一些觀賞價(jià)值比較高和有一定經(jīng)濟(jì)收益的植物;在岸邊布置陸生植物,栽種觀賞價(jià)值、經(jīng)濟(jì)價(jià)值兼有的枇杷、梨樹等,收集地表水徑流并進(jìn)行調(diào)蓄,對地表徑流中的污染物進(jìn)行初級(jí)處理。

        3.2 沉降與攔截子系統(tǒng)利用庫區(qū)入口的溝渠河床,進(jìn)行適當(dāng)改造,在溝內(nèi)充填礫石、塊石,結(jié)合人工濕地原理構(gòu)建生態(tài)河床,種植美人蕉、蘆葦、菖蒲等水生植物,建成生物格柵,對引入處理系統(tǒng)的地表徑流中的顆粒物、泥沙等進(jìn)行攔截、沉淀處理,并去除地表徑流中的N、P及污染物。

        3.3 生態(tài)透水壩及礫石床強(qiáng)化凈化子系統(tǒng)[4]

        3.3.1 生態(tài)透水壩 利用河道、溝渠、池塘,用礫石或碎石在河道中適當(dāng)位置人工構(gòu)筑透水壩,抬高水位,通過壩體控制水流。在壩體上種植高效的脫氮除磷植物以及在壩體內(nèi)培養(yǎng)高效脫氮除磷菌群,利用植物根系和微生物的共同作用,吸收并分解吸附在礫石表面的營養(yǎng)物質(zhì)。

        3.3.2 礫石床 礫石床位于生態(tài)透水壩后,用碎石和礫石構(gòu)筑人工礫石床,通過礫石床種植的植物、礫石孔隙與植物根系周圍的微生物共同作用,去除N、P及有機(jī)污染物,利用徑流在礫石床內(nèi)部的停留時(shí)間,去除污染物。

        3.4 生態(tài)庫塘強(qiáng)化凈化子系統(tǒng)[5]

        3.4.1 水生植物凈化系統(tǒng) 在庫區(qū)內(nèi)地勢稍高的區(qū)域種植蘆葦、美人蕉、菖蒲、梭魚草等挺水植物,一方面可達(dá)到攔截庫區(qū)外圍直接入庫的污染物,另一方面還可以處理庫區(qū)水體中的污染物。在淺水區(qū)種植伊樂藻、苦草等沉水植物。在深水區(qū)種植浮萍、睡蓮等漂浮植物,同時(shí)利用魚類適度取食浮萍,一方面促進(jìn)水生植物生長,另一方面去除過量水生植物,睡蓮具有凈化水質(zhì)及美化景觀的作用。

        3.4.2 水生浮床凈化系統(tǒng) 利用竹子建成框架,框架上種植水芹、雍菜等水生植物,中層放置彈性材料,下層懸掛蚌、貝類,組成立體復(fù)合生態(tài)浮床,通過多個(gè)浮床單體相連,去除水體中的N、P等污染物。

        3.4.3 生物操縱系統(tǒng) 構(gòu)建包括水草、魚、河蚌、螺螄等在內(nèi)的完整生態(tài)鏈,利用草食性魚類對水生植物的攝食,使水體中的水生植物生長達(dá)到一種平衡,既能充分利用水生植物對水質(zhì)的凈化作用,又不會(huì)因?yàn)樗锏倪^度生長造成二次污染。適當(dāng)養(yǎng)殖河蚌、螺螄和鰱、鳙等當(dāng)?shù)赝林鷦?dòng)物,達(dá)到凈化水質(zhì)的效果,還具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值,能夠提高推廣應(yīng)用的吸引力。

        3.4.4 陸生植物系統(tǒng) 以喬、灌、草為主,構(gòu)建生態(tài)庫塘的陸域生態(tài)系統(tǒng),主要布置在庫塘沿岸邊坡和小島上,庫塘邊種植垂柳、花桃、果桃等,島邊坡種植美人蕉、月季花等,島上種植水竹、木竹等,四季常綠,去除進(jìn)入生態(tài)庫塘的污染物。

        3.5 導(dǎo)流子系統(tǒng)利用當(dāng)?shù)噩F(xiàn)有的圩口閘、排澇站,并適當(dāng)改造建設(shè)導(dǎo)流系統(tǒng),防止出現(xiàn)暴雨時(shí)系統(tǒng)暴流,在初期雨水引入前置庫后,后期雨水通過導(dǎo)流系統(tǒng)流出。

        4 相關(guān)結(jié)論

        4.1 各系統(tǒng)的去除效果監(jiān)測結(jié)果表明,建立前置庫生態(tài)鏈系統(tǒng)后,滯水時(shí)間7 d,CODMn、NH3-N、TP、TN的去除率分別達(dá)到了66.3%、61.5%、81.0%、80.9%,出水符合《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)Ⅲ類水要求。其中,沉降與攔截系統(tǒng)的CODMn、NH3-N、TP、TN去除率分別為12.6%、22.1%、52.4%、54.5%;生態(tài)透水壩及礫石床強(qiáng)化凈化系統(tǒng)的CODMn、NH3-N、TP、TN去除率分別為19.3%、30.3%、30%、30%;強(qiáng)化生態(tài)庫強(qiáng)化凈化系統(tǒng)的CODMn、NH3-N、TP、TN去除率分別為52.2%、29.2%、42.9%、40%。處理系統(tǒng)出水水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果如表1所示。

        表1 處理系統(tǒng)出水水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果(單位:mg/L)

        4.2 處理系統(tǒng)的特點(diǎn)利用天然池塘、洼地、河道等進(jìn)行改造成前置庫處理系統(tǒng),投資?。徊牧现饕歉鞣N水生、陸生植物、經(jīng)濟(jì)魚類以及少量的礫石、碎石等,成本低;系統(tǒng)運(yùn)行不需要外加動(dòng)力,運(yùn)行成本低;對TP、TN的去除效率高,能有效控制主庫水體發(fā)生富營養(yǎng)化,不會(huì)產(chǎn)生二次污染,日常維護(hù)簡單。

        4.3 有一定的經(jīng)濟(jì)效益處理系統(tǒng)的建設(shè)可以有效改善周邊環(huán)境狀況和飲用水水源水質(zhì),但一定程度上會(huì)對當(dāng)?shù)鼐用竦慕?jīng)濟(jì)狀況產(chǎn)生影響,在一些區(qū)域改變了當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)的種植和養(yǎng)殖模式。因此,在不影響改善水質(zhì)的前提下,處理系統(tǒng)可以選擇種植一些經(jīng)濟(jì)作物,進(jìn)行一些生態(tài)養(yǎng)殖,以提高居民收入,同時(shí)由于生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的改善,對當(dāng)?shù)匕l(fā)展生態(tài)旅游和觀光農(nóng)業(yè)有所促進(jìn),也可以增加居民的收入。

        4.4 建立長效管理機(jī)制需要配備專門的管理人員對前置庫實(shí)施長效管理,對占用河道、沿岸進(jìn)行耕種、養(yǎng)殖的行為堅(jiān)決制止;對沿岸村落污水處理、垃圾收集等情況進(jìn)行巡查;對植物殘?bào)w進(jìn)行有組織、有計(jì)劃地收割;開展宣傳教育,調(diào)動(dòng)廣大居民積極參與治污,形成保護(hù)水環(huán)境的良好氛圍。

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