水质净化与生态修复技术探究

吴革 应群姣 赵钰燕

（1浙江省工业环保设计研究院有限公司3100122浙江省农业科学院310021）

水质净化与生态修复技术探究

吴革1应群姣1赵钰燕2

（1浙江省工业环保设计研究院有限公司3100122浙江省农业科学院310021）

目前人类十分关注城市水源污染的问题，本文与实践案例经验结合，对某水源湖的生态特点以及物理结构进行分析，将核心为水生态技术的方案提了出来。本文主要阐述了生态修复技术，这种技术十分适合在水源湖进行应用，文章中分析了各类技术的特点以及其在类型不同的河流中应用的效果，除此之外还将生态修复技术的选择方法进行了介绍。

水质净化；生态修复；技术

生活生产和面源两个方面的污染都会影响到城市水源湖的水质质量。一方面，湖区会排放人们生活和工作的污水，这种污染会对人工湖泊中的Do含量进行转变，对各种有机物、微生物来说，这些磷元素和氮元素对其成长发展来说也非常有利，这些都会对水源湖的水质产生严重的影响。另一方面，农作物在没有完全吸收化肥农药有机物质的情况下，这些会向地表流动，从而通过土壤侵蚀对人工湖泊的水质产生影响。因此本文主要对几种修复生态的技术进行了介绍。

1 水生态修复技术

1.1 人工湿地技术

人工湿地构成的基本要素包括多湿、微生物、植物、和基质的环境，能够将湿地的生态系统形成。以水流形态为依据，可以将湿地分为复合流人工湿地、潜流人工湿地以及表面流人工湿度等三种，具体其如图1。

图1 人工湿地3种类型

相较于传统的城市二级处理厂，人工湿地去除磷元素和氮元素的效果较好。人工湿地通常TP的去除率约为85%、TN的去除率约为85%、BOD的去除率约为80%。人工湿地的观赏性非常强，生态效益也十分显著，其能够结合生态农业建设与风景林建设，将间接或直接的经济效益产生[1]。

1.2 生态前置库技术

图2为前置库工作原理，其由回用和导流系统、强化净化系统以及沉降带三个部分构成。

图2 前置库工作原理

（1）强化净化系统

强化净化系统包括深水净化区和浅水生态区。深水强化净化区是对高效人工强化净化技术、固定化脱氮除磷微生物漂浮床以及净化作用非常强的沉水植物进行应用，对其中的有机污染物、磷元素以及氮元素等进行去除。浅水生态区与人工湿地生态处理系统相似。

（2）沉降带

沉降带是对现有的沟渠进行科学的改造后加以应用，将大型水生植物如芦苇，种植在沟渠中，并沉淀、拦截处理引入处理系统的存在于地表径流中的泥沙和颗粒物。

（3）回用与导流系统

在暴雨降落的时候，为了避免前置库系统有暴溢的情况出现，就需要向前置库引入最开始下的雨水，后来下的雨水则从导流系统流出，以需要为依据对出水进行处理，在用回用系统进行处理之后再进行应用。

从研究前置库的结果可以看出，在光照和水深互相的作用的情况上，前置库在经历2到12天的滞水时间的情况下，能够达到34%～61%的正磷酸盐去除率，达到22%～64%的总磷元素去除率。磷元素去除率会在很大程度上受到前置库的运行、建造和设计的影响。在进行设计的时候还需要对污染负荷大小、前置库库容、水深、温度、存贮能力、滞水时间、水力参数以及光照等因素进行考虑。滞水时间与磷元素、氮元素的比的函数就是对氮元素的去除率，其去除率会随着磷元素、氮元素的比的增大而缩小[2]。

1.3 生物操纵技术

凶猛的存在于营养层最高层的鱼类其主要捕食对象为食浮游动物鱼类和无脊椎动物鱼类，当有许多食浮游动物鱼类存在于调控水体之中，凶猛鱼类会将食浮游动物鱼类作为最优食物选择，一旦食浮游动物鱼类数量减少，其就会降低大型浮游营养级动物的捕食压力，在这种情况下大型浮游动物的数量会快速增加。由于大型浮游动物的滤食作用提升，水体的初级生产力以及藻类生物量也会下降，会优先利用具有较大尺寸的藻类，藻类种群也会逐渐向微型化演变，这就是生物操纵技术。

1.4 水体人工造流混合技术

将水流循环应用造流混合设备进行带动，使得库区底层水体和表层水体交换剧烈，对水库表层在夏季水华高发期出现的温度跃层进行破坏，从而向水库底层驱赶温度跃层积聚的藻类，出于温度骤降和光照非常低的原因，藻类的活性会逐渐失去进而消亡。并且，在交换水体的过程中会出现“均一”效应，从而稀释底层具有较高浓度的锰和铁，在水深方向上其会逐渐具有一致的浓度，并且复氧效应会由于造流扬水而出现，进而降低污染物的浓度，这就是水体人工造流混合技术的工作原理，具体情况如图3。

图3 人工造流混合技术工作原理

1.5 生物强化净化技术

生物膜技术是生物净化技术的基本原理，其是指将合成材料或天然的材料作为载体，将一种特别的生物膜在其表面形成，生物膜具有较大的表面积，其能够将较大的附着表面提供给微生物，使得其降解污染物的作用加强，其主要优点就在于具有较高的有机负荷和处理效率，具有较短的停留接触时间，能够使得占地面积减小，对投资进行节省。图4为其基本工艺流程。

图4 生物净化流程示意图

2 工程适用工艺实例分析

以要求、地点的不同为依据，对工程适用工艺进行选择，围绕着某市水源湖，以相关部门提供的前期调研结果以及治疗为依据，河流来水具有以下几种水质特征。

第一，来水具有较低的透明度，其变化处于20～70厘米，50厘米左右为其平均值。第二，太湖藻类污染会使得，来水在夏季藻类增殖期具有较高的叶绿素，其最高能够达到每升18微克。第三，水质指标年平均值处于III类，其化学需氧量和氨氮经常超过标准。

对水源湖周围的建设成本以及可利用土地等情况为依据，金泽湖水力停留时间需要保持在5天以内，预计具有两到三天的净化水质停留时间。所以以水力停留时间以及水质特征为依据，对水质净化系统进行设计，其基本工艺原理如下。

以河流来水的水质特点为依据，在对其分析的基础上，可以定下对库内藻类繁殖进行抑制以及对有机物、氨氮等水质污染物进行减少的目标，对两到三天的水力停留时间进行应用，进而将工程保护和修复水质的工艺在湖中开展。出于对各种工艺功能以及水面或土地的限制，主要对调控技术和生态修复技术进行应用，配以辅助的生物强化处理技术以及人工造流混合技术。首先需要将部分藻类以及颗粒较大的悬浮物质应用生态沉淀区的预处理进行去除，对水体的透明度进行改善，进而使得后期修复沉水植物更加方便[3]。

以引水渠为媒介，生态沉淀区的水能够到达生态前置库，其上下折流流动在生态廊道，其能够不断地接触底泥-水界面、微生物、沉水植物根系和叶片构成的生态净化体系，进而对磷、氮等营养物质进行吸收，对有机物和氨氮进行削减，对藻类的增殖进行抑制。在经过人工整流之后生态前置库的水能够向生态调控区流动，将凶猛鱼类、滤食性贝类等对水生态系统进行调控的重要物种引入到这一区域中，并与人工造流混合技术结合对藻类生物量进行削减和抑制，除此之外还要对水体溶解氧进行补充。以生态调控区出水为中心，对人工湿地技术或生物接触氧化技术进行应用，能够对有机物和氨氮进行去除，使得后续供水厂的污染负荷得到降低。经过清水涵养区，出水在这一区域停留较短时间后能够经过输水泵站，到达管网输送系统。对于湖面水面有限水体具有较短停留时间的情况应用这一工艺，能够获得较高的水体净化效率。

结语

本文主要围绕着水质净化和生态修复技术进行了探讨，首先介绍了水生态修复技术，随后分析了工程适用工艺实例。在发展城市的过程中，一定要对人工湖泊绿化予以重视，将绿化建设在人工湖泊附近开展，对其生态环境进行改善，在对城市发展进行推动的同时，对环境进行绿化。湖区水质条件污染来源最主要的就是生活和面源污染，因此需要针对这两个方面进行控制和治理，进而实现城市的生态发展。

[1]陈荷生;宋祥甫;邹国燕.太湖流域水环境综合整治与生态修复[J].水利水电科技进展，2008.6.

[2]杨爱玲;朱颜明.城市地表饮用水源保护研究进展[J].地理科学，2000.2.

[3]董哲仁.河流生态修复[M].北京：水利水电出版社，2013.11.