某花园人工湖水处理工程技术应用分析

江雪鸿

摘要：在人工湖水景的营造过程中，要突出多方面的技术控制，尤其是在水处理的技术运用中，对于人工湖水景营造中涉及到的氮、磷、硫等污染物质的处理，以及水体富养物质的运用，构建水体综合体系的平衡发展。本文围绕某花园在人工湖水处理中采取的方法进行阐述，并探讨了其综合技术，及如何在整个技术控制中营造更加科学、人性化的水景环境。

关键词：花园；人工湖；水处理；技术应用

1项目概况

广东某小区为高档商品楼，在坡地上挖掘出一个人工湖，面积约为12000㎡，水深为0.50～1.50m，总容积约为10000㎡。水体补充水源采用附近一水库的水，其水质为地表水V类。小区四周为市政道路，大气污染一般。湖南边为自然的小山坡，大雨时会有部分洪水冲进湖内，其余三边为高层住宅，有截流措施，因此，总地表径流污染不严重。湖底土壤为黏土，与外界的地下水几乎没有连通。

由于本项目水质要求较高，要求达到GB38382-2002地表水环境质量标准Ⅲ类水要求；另外根据景观规划要求，人工湖应为生态景观水体。因此，在结合当地降水以及天气情况下，进行人造水体的全面处理。笔者将结合相关的工程实例，突出在花园人工湖水处理工程技术的综合运用，能起到很好的实际效果。

2各种水处理方法的比较运用及方案的选择

2.1生态自净法

通过水生植物、动物来构建生态系统，辅以曝气机和生物浮岛来加强水体的生物化学分解能力，主要依靠水体的自净能力。其工艺原理为：污染物（大气污染物沉降、降雨）一人工湖一微生物分解。

水体自净能力主要依靠微生物分解能力，但在城市中，孤立的人工湖，其水体生物对污染物的降解量很难大于外来污染物的量，并且抗冲击负荷的能力较弱，水质仍然无法保证。因此，此法虽投资较少，平时的维护管理费用也较低，但是处理水体有着极大的风险，不宜采用。

2.2物理法

采用水力曝气过滤机或石英砂过滤砂缸，通过不断地循环过滤，再辅以消毒，主要依靠过滤功能去除污染物。其工艺原理为：进水一过滤机过滤（去除污染物）一出水。

物理法强调的是过滤，其原理是通过石英砂等粒状材料滤层截留去除水中颗粒杂质，在去除COD、BOD、藻类等污染物的同时，也同时去除水中的微生物等，从而造成水體完全丧失自净能力。现在有一种水力曝气过滤机，虽然增加了曝气功能，但起主要作用的仍然是过滤功能，并且过滤机内也不适合生物的生长，因此也无法保持水体的自净能力。

由于水体丧失了自净能力，为了保持水质，就需要不停的循环，从而减少水中的污染物。无论是水力曝气过滤机，还是石英砂过滤砂缸，都是大型机械设备，不仅投资较高，还得设置专门的设备间，在景观设计时很难处理。

所以，此法处理大型景观水体的日常维护成本较高，初次投资也较高，而且水体也丧失活性，因此也不宜采用。

2.3人工湿地法

人工湿地法是生物法和物理法的结合，其基本原理是在一定的填料上种植特定的湿地植物，从而建立起一个人工湿地生态系统，湖水通过系统时，经砂石、土壤过滤，植物根际的多种微生物活动，湖水的污染物质和营养物质被系统吸收、转化或分解，从而使水质得到净化。其工艺原理为：进水一人工湿地（去除或分解污染物）一出水。

与生态自净法相比，通过人工湿地强化外来污染物的降解，稳定可行，水力负荷大，可以抵抗一定的瞬时污染物冲击，湖水内循环可以让水体处于一种有序、缓慢的流动状态，增强了水体自净能力。另外，从湖底抽水可以降低底泥量。

与物理法相比，物理法属于机械过滤，而人工湿地更多的是依靠微生物进行分解，湖水通过人工湿地过滤后，水中仍然含有大量的微生物，水体仍然具有一定的自净能力。

虽然人工湿地法也需要循环水泵，但其循环周期比物理法大了很多，根据工程经验，当水温>25℃时，其循环周期不宜超过10d，当水温<25℃时，循环周期可以适当延长，温度越低则循环周期越长。为了达到水质要求，又减少维护费用，采用人工湿地法更经济合理。

3人工湿地的设计

3.1湿地类型的选择

人工湿地主要分为自由水面湿地（地表流式）和地下水流湿地（潜流式）。地表流式人工湿地，类似于稻田，污水流进湿地停留若干天后排出，水力负荷较低，占地面积较大，且不易控制，一般不宜采用。

潜流式人工湿地根据水流形态又可以分为水平潜流、垂直潜流、波形潜流、下行上行复合潜流等，水力负荷和污染负荷大，对BOD，COD，SS，重金属等污染指标的去除效果好，且很少有恶臭和孳生蚊蝇现象，主要由植物、填料床和布水系统3部分组成，种植的植物有芦苇、美人蕉、灯心草等，可以对绿化景观起补充作用。

为了减少占地面积和有效地结合景观，本工程采用潜流式人工湿地，在正常情况下，潜流型人工湿地污染去除率为：COD>80%；BOD 85%～95%，可达到10mg/L；SS<20mg/L；NH3-N>60%，P>90%，农药及细菌>90%。因此本项目景观水流经人工湿地后，其水质为：COD<72mg/L；BOD<20mg/L；SS<20rag/L；NH3-N<14mg/L，Plmg/L，符合国家环境质量标准Ⅲ类水要求。

3.2工艺参数的选择

3.2.1循环周期。为了保证湖水的水质达到要求，综合考虑污染物浓度、藻类的控制、感官指标等因素，根据工程经验，湖水的循环周期定为15d，则循环流量为1500㎡/d，折合为62.5㎡/h。

3.2.2湿地面积。湿地面积按水力负荷法进行设计，一般为0.8㎡/（㎡/d）～1.25㎡/（㎡·d），根据经验，本工程湿地面积按1.25㎡/（㎡/d）设计，则人工湿地面积为1200㎡。结合景观要求，人工湖为缓坡设计，整个湖岸2m范围都种植挺水植物，浮水植物等，适当位置还设计浮岛。所以整个湿地面积为整个湖面面积的1/4-1/3。

3.2.3水泵及暴气增氧机选择。水泵的扬程对能耗影响较大，应尽量减少扬程的能耗，但也要考慮水泵的磨损造成扬程下降的影响，经计算选择水泵的扬程为7m。暴气增氧机是增加溶解氧量的有效方法，有效去除蓝绿藻的方法，同时改善水塘底部的土质，使底层土增氧并避免产生有毒气体，达到有效防止水中动植物及微生物的患病死亡的可能性。在这里设置2台，主要放置水流死角区域，能使水流最大限度的交换，达到循环增氧的目的。

3.2.4水生植物的选用。主要选用苦草，石菖蒲；浮水植物：莼菜。

3.3补充水的处理

补充水为地表V类水，而湖水要求是地表Ⅲ类水，为了避免二次污染，应将补充水处理后排到人工湖内，其处理方式也采用人工湿地。其工艺原理为：补水一人工湿地（去除或分解污染物）一出水。

人工湖的水量损失包括水面蒸发和池体渗漏，根据工程经验，每日最大蒸发量按8mm/（㎡·d）计算，最大日蒸发量为96㎡/d，最大日最大时蒸发量为4㎡/h。池体作了防渗漏措施，可以不计池体渗漏损失，因此总的水量损失为96㎡/d。

人工湿地面积也按水力负荷法进行设计，按1.0㎡/（㎡·d）计算，其湿地面积为96㎡，与循环水的湿地合建，且合用一套水泵。

3.4其它相关设计

为了形成良好的湖水内循环，水泵吸水点和人工湿地出水点分别设置在人工湖的两端，水流形态为顺流式，尽量避免死水区，因为如果某个区域的水得不到交换，则容易出现富营养化，形成点污染源。

为了使湖水内营养物质形成循环系统，最终达到生态平衡的目的，适当投入鱼类，螺等，并适当投入生态基，使动植物、微生物、富营养物质之间达到平衡，从而达到水质净化的目的。同时，在水体中安放特殊微生物载体，水中原有土著微生物自然附着其上，大量生长繁殖，高效分解水中污染物，强化水体自净能力，并能够捕食分解藻类，不产生二次污染。

4经济分析

正常情况，2台水泵和2台暴气增氧机每天分别开启12h，共72kw/h，按1元/度电计价，约72元d，全年约35040元，另外鱼苗和螺共投入量为50kg，合计人民币1500元，水生植物总价为15000元，则合计总价为51540元，但这只是理论分析，估计实际运行费用会低于这个数。相对于其他设计投入是相当经济的，当生态平衡稳定以后，湖中设备开放时间就可以适当减少，让其自身形成一个平衡系统。

5结语

因此，在城市公园人工湖水的技术处理中，要结合当前的综合发展方式，形成多元化的技术控制，这对于提升整个城市的综合品味有很大帮助。采用现代化的污水处理技术，结合水景营造的方式，实现人与自然、城市发展与人居环境的共融。