目前我國大部分城市河道已演變為黑臭水體。在我國許多城市,河道有機污染普遍存在且日益突出,城市污水直排河道,流經城鎮河段污染嚴重,水體出現季節性或終年黑臭,均成為我國目前城市河道污染問題中亟待解決的水環境問題。
所謂黑臭是有機污染的一種極端現象,是由于水體缺氧,有機物腐敗而造成的。
黑臭狀態是水體的一個極端狀態,其本身的特點也與其他狀態有很大不同。其理化環境表現為強還原性質,有機無機污染極其嚴重,水體有異味,已經不適合水生生物生存,水生植被退化甚至滅絕,浮游植物、浮游動物、底棲動物只有少量耐污種存在。食物鏈斷裂,食物網支離破碎,生態系統結構嚴重失衡,功能嚴重退化甚至喪失。
而生態修復系統中,解決黑臭水體可以運用人工湖自凈系統等生態修復工程,下面我們來一起了解一下人工湖自凈系統及生態工程技術選擇
一、水質凈化的方案選擇
1、物理法
物理法包括引水換水稀釋水中的雜質濃度,借助疏浚、填沙、營養鹽鈍化 、底層曝氣、稀釋沖刷、調節湖水氮磷比、覆蓋底部沉積物及絮凝沉降等一系列工程技術措施清除底泥污染,或采用水力曝氣過濾機或石英砂過濾砂缸過濾水質。
物理法所需的水量或電能耗費巨大,初次投資也較高,設備的日常維護保養的費用高,在過濾的同時也將有用的藻類植物過濾殆盡,更不利于生態建設,也未能從根本上解決水質的污染問題。
2、化學法
化學法是采用化學試劑的投加來去除湖泊中的污染物質,達到水體的凈化。富營養化的湖泊,水中含有超標的N、P元素,投加殺菌滅藻劑可以很容易讓水體達到標準,但是久而久之,水中會出現耐藥的藻類,滅藻劑的效能會逐漸下降,投藥的間隔會越來越短,而投加的量會越來越多,滅藻劑的品種也要頻繁的更換,對環境的污染也在不斷地增加,而這種污染會影響我們的下一代。
化學的方式處理水質,雖然是立竿見影的,但它的危害也是顯而易見的。
3、水體自凈系統的生態建設
生態建設是水域中人為地建立起一個動態的生態平衡系統,即水系生態系統,系統內的能量流動和物質轉移形成動態變化,利用水生生物的食物( 營養) 關系,由生命系統和環境系統的多種因素,相互聯系,相互制約,互為因果而組成一個統一的生態整體。無需人類的過多干預,整個水系生態系統即能適應外界環境對它的影響,處在相對的生態平衡狀態,和人類共生共存。因此,采取建立生物- 生態水體水質自凈系統的方式來保持湖泊的水體凈化,是目前最科學、最自然也是最“ 綠色”的方式。
因此,本項目選用生態建設方法達到湖泊自凈系統的構建。
二、具體實施方案
1、對污染物的控制
1) 外源污染物的控制措施主要指對進入湖區的水體、大氣污染、旅游污染、周圍生活污染提出控制措施,避免和降低進入湖區污染物的數量。削減此外源污染負荷,可在湖的近岸帶淺水處種植挺水植物,挺水植物具有凈化水中懸浮物、氯化物、有機氮、硫酸鹽的能力,對水體中磷的去除率為65%,同時又具有美化水體景觀的美學價值。
2) 內源污染物的控制措施主要指對底泥和湖區水生動植物采取的控制措施。主要是通過恢復大型沉水植被,沉水植物在橫向、縱向生長時會消耗底泥中大量的營養鹽,同時沉水植被具有固定沉積物、控制沉積物再懸浮的作用。
2、水生生態系統工程建設
1) 淺水區水生植被生態建設
湖泊淺水區水生植被是指生長在淺水區的沉水、浮水、挺水植物,在對其進行建設的過程中,技術核心是植被選擇和水生群落的組建。
在水平空間上,建設區功能決定了植被分布和類型。對于大部分的湖泊來說,水生植被建設的主要目的是改善水體水質,因此選擇耐污性好、去除氮磷等能力強的植物,如鳳眼蓮、滿江紅等;從景觀角度考慮,則需要在滿足生態建設的前提下,對植物的色彩進行搭配。在垂直空間上,主要根據水文條件來配置挺水、浮水和沉水植物群落;從景觀角度考慮,主要是考慮不同植被的層次搭配和時間搭配,覆蓋于水面生長的植物同暴露水面的比例要保持適當,水生植物與在水面漂浮生長的植物也要持一定的比例。如果不保持這種平衡,會產生水體面積縮小的不良視覺效果。同樣,由于很多植物不是多年生,因此植被群落配置還需要考慮到一年四季中不同植物間的功能替代。
2) 湖濱帶生態建設
目前的主要的湖濱帶生態建設技術有:湖濱濕地工程技術、水生植被恢復工程技術、人工浮島工程技術、河道廊道水邊生物恢復技術等。本項目采用最常用的生態建設技術---人工濕地,主要包括環湖濕地保護帶建設和入湖河流的河口濕地系統建設。另外輔以人工浮島,對局部難以與濕地進行交換的水域進行建設補充。
人工濕地建設主要內容:
①濕地位置和面積的確定。
②濕地基質恢復。選擇透水性材料對濕地恢復區的底質進行改造,常用生態礫石等;在底層鋪設防滲層,防治污染地下水。
③水流系統配置。主要是進水系統、排水系統和水流方向的布置,為了充分利用濕地的環境功能,要均勻配水、增加停留時間和水流的流線長度。
④植物選擇和群落配置。根據環境和景觀、經濟功能以及與水生植被和陸生植物的景觀銜接要求,選擇植物種類,常用蘆葦、香蒲等。
3) 湖岸、溝渠生態建設 湖岸、溝渠生態建設主要采取生態護坡、駁岸技術,一方面恢復堤岸和溝渠的生態功能,另一方面結合景觀建設,美化湖岸、溝渠的視覺效果。
在進行湖泊岸堤和溝渠生態恢復時,需要根據不同的情況采取不同的技術。對于景觀湖泊和溝渠,則主要采用自然原型駁岸、自然型駁岸,在岸邊種植耐澇樹木如楊、柳和其他一些喜水性植物。對于兼有防洪作用的湖泊和溝渠,則需要采取多種人工自然型駁岸,首先用植被型生態混凝土等生態材料護坡,然后在穩定化的坡上種植耐澇植物。
4)中央浮島
人工浮島是一種象筏子的人工浮體,在上邊栽培一些蘆葦之類的水生植物,漂浮在水面。利用人工浮島中的水生植物,吸收水體中氮、磷等營養物質,吸附、截留( 藻類等) 懸浮物,浮島中的水生植物根基網絡樣的微生態小環境具有典型的活性生物膜功能,具有很強的凈化水質能力,對多種污染物有很強的吸收、分解、富集能力。常選用竹子、松木作為主要框架,利用遮光網和椰棕形成種植床,采用這些材料營造的人工浮島對景觀的影響較小,能減少相互間的剛性碰撞,耐久性好,維護也較容易。
由于水域進出水口的布局不佳,會造成水域內存在部分死水區,在此區域采用人工浮島技術進行湖水治理。
4) 水生動物生態建設
水生動物生態建設主要是通過食物網構建。食物網構建途徑是根據種群生態學原理,增加食物網營養環節,延長食物鏈,從而增加食物網對氮、磷等污染物干擾的抵抗力。另外,還需控制各種魚類的數量和種群密度,從而構建控制浮游植物能力強、健康的食物網結構。
3、補水措施或實現湖內水體循環
每年的11-4月份是攀枝花的枯水季,上游干涸,湖泊的流動性大大下降,水質也易出現惡化。為避免出現水質惡化問題,引用規劃區的處理中水作為補給水源排入湖泊中,增強湖泊的流動性,提高水質。另外補給水源的排入口的設置,應考慮高程、流動性、循環量等因素,找到最佳排入點,盡量避免局部死水。
4、局部強化措施
湖區水生態系統建立中,會存在一些相對封閉的區域,這些區域內的水體很難與人工濕地等出水進行交換,相對于整個湖區水體,這些區域的水體的水質更易發生惡化,為防止這些局部水體水質的惡化,采取局部強化凈化(如曝氣等)的工程措施。
5、建立長效運行管理維護機制
1) 及時撈出落人湖中的枯枝落葉,決不讓其腐敗在湖中。
2) 定期清理湖底腐敗動、植物殘體。
3) 嚴格控制外來污水的進人。
4) 控制岸邊雨水,使之不進人湖體,前期雨水通過湖邊雨水管道進人市政管網排走。但中后期的雨水可排人接觸氧化池中,經過處理后可作為補給水之用。
5) 湖中種植的水生植物要定期收割。一般年收割4次,這樣,既可及時帶出大量的氮、磷,又可促進生物的生長。
6) 湖中放養的水生動物應根據生長情況,適當追放或撈出,使整個湖中的食物鏈保持通暢。另外,在水生動物的管理中,要嚴格禁止向湖中投放人工餌料。