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浅谈水体生态修复技术在河道整治工程中的运用

北极星环保网来源:基层建设 曹晖2017/12/12 10:28:31我要投稿

北极星环保网讯:通过水体生态修复技术在河道整治工程中的运用,能够有效改善河道水质,引导构建河道水体生态系统。本文以某港河道治理工程为例,简要介绍该技术的核心内容以及在该工程中的具体运用。

关键词:水污染;水体生态;修复

一、采用生态修复技术治理污染的水体的优点

全生态的水质净化技术体系,不使用任何化学药剂净化水质,不使用诸如杀藻制剂、杀草剂等,无任何生物的或者化学的二次污染;水质主要富营养指标在生态系统稳定后达到国家地表水三类标准,洁净的水体大大减少蚊蝇滋生,提升环境的舒适度。

不需要建设水体的净化设备用房(即不需要水域以外的占地)。

符合打造节能低碳社会的建设理念―水质能持久保持地表水三类标准,终年不需换水,水体本身具有自净功能。修复完毕后,日常使用中不需采用任何电力设备来维持,水生植物本身可以吸收二氧化碳并产生氧气,实现“负碳”。

由于水生植被能够固化水底淤泥,吸收底泥中的养分,将底泥中富营养成分彻底转化成水生植物纤维素,所以无需清除水底淤泥,也不需排干水体。

维护简便:运用“食藻虫”治理水体富营养化污染,依靠生态系统食物链关系,形成生态系统良性循环。生态系统建立后,景观得以构建和保持,后期只要加以适当维护,调整物种种类和数量,维持自净的生态,效果即可长期保持。

二、项目概况

河道呈“L”形走向,南通淀浦河,西至两区交界虹梅南路,以西为闵行区,在闵行区河道向西连通梅陇港,徐汇区境内河道长约1708m。

1、前期工程

1.1水体除杂

水体除杂是对水体各类杂草、垃圾、及鱼类进行清理或转移工作,其目的是:

清除或转移人工湖原有有害物种及垃圾杂物;清除水体中各类野生杂草。该次工程水体清杂范围:29885m2。

1.2基底改良

基底改良是根据需要对水体底泥进行消毒及活性淤泥活化处理等预处理措施。其目的是:杀灭原来富营养化水体底质中福寿螺剂其他病原体;通过在水体中泼洒石灰乳,改善底质酸碱度;采用技术工程培育与调配的多种有益微生物菌种活化底质。

改善基质用的微生物菌种主要有两类:(1)光合细菌、有益放线菌和有益芽胞杆菌的混合系统微生物群体,主要用于对水体中CODMn、含碳有机物、含磷和硫物质的分解。(2)氨氧化细菌与反硝化细菌的混合系统微生物群体,主要用于对水体中含氮物质:氨氮、尿素、尿酸、氨基酸、蛋白质和硝态氮等的分解。该工程基底改良面积29885m2。

2、预处理系统及水循环系统布置

2.1预处理系统布置

河道上游来水存在污水排入的可能,为了减少其对治理河段生态系统的冲击负荷,在上游河道采用挂膜与生态浮岛结合技术,设置生态浮岛型预处理挂膜系统。

该工程在上游河道设置生态浮岛型预处理挂膜系统5处,生态浮岛由PE管设置弧形或方形围栏,方形布置,浮盆直径30~33cm,采用PE材质制作而成,浮岛挺水植物选用香菇草、小黄花及美人蕉。

2.2水循环系统布置

对水体采用强力微曝气的方式对水体进行复氧,提高水体氧化还原电位,削减耗氧性物质,增强水体的净化功能,减轻水体污染负荷,促进河道生态系统的恢复,是生态修复重要的工程保障手段。

曝气增氧系统是生物—生态污染水体修复技术中增加水体中溶解氧非常重要的一环,也是微生物繁殖、挂靠、激活的基本生存条件。向水体中注入足够的溶解氧,可以使断开的生物链得到有效的修复,然后根据水体情况逐步建立更完善的生态系统。

曝气增氧还可去除水中的超饱和的有害气体,如沼气、硫化氢、氨氮等,抑制底泥营养盐的释放,改善水体环境,转化氨基酸、抗生素及酶,减少水生动物患病的可能性。该工程平均水深约为2m,水容量约为60000m3。鉴于上游来水有污水存在的可能,所以特在上游约300m河段内设置1台功率为3kW的曝气增氧机辅助河道水流循环运行,避免了死水溶氧不足,昏暗发臭的现象发生。

3、食藻虫引导水体生态系统构建

3.1沉水植物的投放

沉水植物是指植珠全部或大部分沉没于水下的植物,是水体生物多样性赖以维持的基础,它的恢复是水生态修复的关键,其所产生的环境效应是生态系统稳定和水环境质量改善的重要依据。沉水植物在水质净化方面的五个作用机理:

(1)直接吸收水体的N、P、重金属,降低水体污染元素;(2)附着于植物体表的微生物形成生物膜系统,净化水质;(3)同生态位的竞争,释放生物因子,抑制藻类的生长;(4)光合作用产生的次生氧能杀灭有害菌;(5)强光合作用能使水中有机絮凝体,形成气浮效应,并使其快速氧化分解,降低BOD5、COD。

作为生态水处理的沉水植物,种植时必须首先满足三个条件:一是净水能力强,二是景观效果好,三是能够有效控制、不会恣意泛滥生长的种类。

沉水植物作为清水态水体主要初级生产者,在水生生态系统中有着不可替代的作用。当沉水植物丰富时,水体表现为水质清澈、溶解氧高、藻类密度低、生物多样性高等特点,即“草型清水态”;反之,当沉水植物消失,水体处于较高营养状态时,容易发生藻类疯长、生物多样性降低、水质浑浊、景观恶劣等现象,即“藻型浊水态”。

该工程采用的沉水植物为四季常绿改良苦草、改良刺苦草及红线草,共计布置沉水植物28390m2。

3.2水生动物系统配置

通过滤食浮游藻类,有效控制蓝藻水华;N、P通过藻类营养级转化,以鱼产量形式得到固定,进而达到净化水质的目的。

鱼类选择原则:依据完善生物链、提升景观效果原则。考虑到拟建项目水体水景观需求,兼顾景观效果和生态效应。拟定鱼类有黑鱼、鳜鱼等。

底栖动物:放养种类主要以滤食性的双壳类和刮食性的螺类为主。这些水生底栖动物对水体起着过滤器和沉淀器的作用,可以捕食底质中大量的有机质及腐败的水生植物残体等,大幅度降低底质中有机质含量及营养物质的释放。

同时,大型螺类等释放的某些物质又是水体中天然的絮凝剂,可以降低水中的悬浮物颗粒并吸附大量的氮磷营养盐。这对于后期生态系统的平衡稳定具有重要的意义。因此,出于对良性水生态系统的构建以及水质保护的需要,构建合理的底栖动物群落是十分必要的。

该工程投放的鱼虾螺贝类水生动物有:铜锈环棱螺和萝卜螺,三角蚌,青虾,鱼类包括肉食性的鳜鱼、黑鱼。

5.4浮叶植物系统配置

该工程上游河段有喷泉设施,在喷泉附近及北潮港水体桥梁边沿适量配植观赏价值高的宫廷睡莲。素有“水中女神”的宫廷睡莲,它们扎根于河底,叶浮于水面,优雅绚丽的花朵创造迷人的精致。

与水下森林景观及岸边景观树木形成协调对比,使得水生植物景观更富有诗情画意,人在桥上走,宛如花上行,远观蓝天、白云、桥与水面的水生植物相映,色彩反差大,对比强烈,给人兴奋、奔放的感觉。该次北潮港河道设计宫廷睡莲总配置面积为100m2,种植密度为2~3株/m2。

结束语

本文简要介绍了水体生态修复技术的主要内容,并结合徐汇区北潮港河道整治工程对水体生态修复设计进行了简要说明。水体生态修复技术能有效改善水体水质,构建河道景观。在今后的河道整治工程中,我们应当注意在保证河道水资源调度和防汛除涝等基本功能的同时,注意构建河道水生态系统,为周边居民营造一个“水面清、水质好、水体活、水色透”的生态型河道。

延伸阅读:

我国城市黑臭水体成因与防治技术政策

植物在水体富营养化治理工程中的应用与前景

曲久辉谈城市水环境治理的生态过程与风险控制

城市黑臭水体整治工作指南

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