武漢極地海洋世界：污染控制與水體生態(tài)修復(fù)并重

肖楚田

武漢極地海洋世界：污染控制與水體生態(tài)修復(fù)并重

肖楚田

堅(jiān)持污染控制與水體生態(tài)修復(fù)并重，必須先有效控制消除主要污染源，繼而有序?qū)嵤┧w生態(tài)修復(fù)，最終建立健康水域生態(tài)系統(tǒng)，將水質(zhì)改善、保護(hù)工程與景觀建設(shè)相結(jié)合，并彼此協(xié)調(diào)。

武漢極地海洋世界環(huán)湖水域修復(fù)質(zhì)量目標(biāo)為水質(zhì)達(dá)到或接近地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB3838-2002）中IV類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)在達(dá)到功能要求后能夠保持水質(zhì)良好，水域生態(tài)植物長勢良好，環(huán)境景觀效果突出。

清淤量設(shè)定為清淤面積總計(jì)1800m2，容積總計(jì)360m3，清淤方式為干塘清淤，遵照堰施工→ 排水 →淤泥集中→ 車輛轉(zhuǎn)運(yùn)的施工工藝。

該項(xiàng)目采用潛流型強(qiáng)化人工濕地污水處理系統(tǒng)，以下是工藝參數(shù)簡介：

面積：約200m2

設(shè)計(jì)負(fù)荷：約0.7m3/m2?d。 濕地深度：0.8m。 填料：采用不同級配組合填料，平均孔隙率：0.4。 每日可處理水量：約140m3/d，平均每15天處理湖水一次。

這是一種怎樣的處理方式？池塘污水通過水泵提升后先經(jīng)過格柵去除污水中大的漂浮物、懸浮物，然后自流入沉淀調(diào)節(jié)池進(jìn)行處理，以對水量水質(zhì)的波動(dòng)進(jìn)行一定的調(diào)節(jié)，同時(shí)去除污水中一定量的懸浮物。污水經(jīng)過沉淀后進(jìn)入一、二級人工濕地進(jìn)行處理，在人工濕地中利用物理、化學(xué)和生物的三重協(xié)調(diào)作用，通過過濾、吸附、沉淀、離子交換、微生物同化分解和植物吸收等途徑作用對處理水作進(jìn)一步的深度處理，有效去除處理水中的懸浮物、有機(jī)物、氮、磷等。人工濕地出水進(jìn)入清水池，最后回流到池塘。

工藝流程可以這樣理解：池塘（環(huán)湖）水（自動(dòng)水泵提升）→進(jìn)水調(diào)節(jié)池→一級人工濕地→二級人工濕地→清水出水池→回流到湖中。

“放大招”——污染物通用“解藥”

一般而言，池塘污水中的主要污染物有三類：懸浮物；有機(jī)污染物；無機(jī)營養(yǎng)鹽：氮、磷。

污水中懸浮物去除主要靠物理沉淀、過濾作用，懸浮物的濃度不僅涉及出水的指標(biāo)，而且與出水的化學(xué)需氧量、生化需氧量、磷酸鹽等指標(biāo)也有關(guān)，這是因?yàn)槲鬯械膽腋∥镏杏谢钚晕勰嘈躞w，其本身有機(jī)成分也很高，較高的懸浮物含量會(huì)使得出水中化學(xué)需氧量、生化需氧量等均增加，所以控制水中的懸浮物指標(biāo)很重要。

污水中有機(jī)物的去除主要靠微生物吸附和代謝作用，代謝產(chǎn)物均為無害的穩(wěn)定物質(zhì)，因此可以使處理后水中殘余的濃度很低。

氮、磷的去除主要利用生物脫氮及植物吸收方法，污水中氮以氨氮及有機(jī)氮的形式存在，這兩種形式的氮合稱凱氏氮，生物脫氮是利用自然界氮的循環(huán)原理，采用人工方法予以控制。生物脫氮包括好氧硝化和缺氧反硝化兩個(gè)過程。污水中的有機(jī)氮，在好氧條件下轉(zhuǎn)化為氨氮，而后在硝化菌作用下變成硝酸鹽氮；在缺氧的條件下，由反硝化菌作用，并由外加碳源提供能量的條件下，使硝酸鹽轉(zhuǎn)變成氮?dú)庖莩?，達(dá)到脫氮效果。

影響脫氮效率的因素主要有溫度、溶解氧、pH值以及反硝化碳源；生物脫氮系統(tǒng)中，硝化菌增長速度較緩慢，所以，要有足夠的停留時(shí)間。也就是要求系統(tǒng)必須維持在較低的負(fù)荷條件下進(jìn)行，才可使硝化與反硝化順利進(jìn)行。因此要進(jìn)行生物脫氮，必須要具有缺氧—好氧過程。

污水中的磷酸鹽可通過基質(zhì)吸附、反應(yīng)并沉淀下來，可達(dá)到很好的去除效果。氮、磷是植物生長所必需元素，所以植物吸收對于氮、磷去除也有很好效果。

水生植物最大優(yōu)勢——去富營養(yǎng)化

武漢極地海洋世界環(huán)湖水域水生生態(tài)系統(tǒng)工程以優(yōu)勢水生植物作為景觀水體水生植被重建的優(yōu)勢種類，以構(gòu)成景觀水體水生植被的主體結(jié)構(gòu)，輔以觀賞性水生植物、魚類及底棲動(dòng)物恢復(fù)等措施，結(jié)合自然水體的水生植物群落配置與景觀需要，設(shè)計(jì)景觀水體的水生動(dòng)力、植物種類配置方案。

本水生生態(tài)系統(tǒng)選用生物如下，挺水植物：再力花、水生鳶尾、水生美人蕉、菖蒲、荷花。浮葉植物：睡蓮、芡實(shí)。沉水植物：苦草、竹葉眼子菜。水生動(dòng)物：錦鯉、鋼繡環(huán)棱螺。

水生植物在水體凈化中的應(yīng)用，技術(shù)成熟、操作簡單、成本低廉，不僅豐富了水體的生物多樣性，增強(qiáng)了園林景觀效果，還恢復(fù)了池塘濕地的自然生態(tài)凈化功能。

它們最大的優(yōu)勢在于，能直接吸收利用污水中可利用態(tài)的營養(yǎng)物質(zhì)、吸附和富集重金屬和一些有毒有害物質(zhì)；通過光合作用為凈化作用提供能量來源；植物龐大的根系為細(xì)菌提供多樣的生境，根區(qū)的細(xì)菌群落可降解許多種污染物；能輸送氧氣至根區(qū)，有利于微生物的氧呼吸；能固定土壤中的水分，圈定污染區(qū)，防止污染源的進(jìn)一步擴(kuò)散；可作為介質(zhì)所受污染程度的指示物；具有可欣賞性，能改善景觀生態(tài)環(huán)境。

生態(tài)植物浮島是一種針對富營養(yǎng)化的水質(zhì)，利用生態(tài)工學(xué)原理，降解水中的有機(jī)物、氮、磷的含量的人工浮島。通過眾多的研究和實(shí)踐證明，生態(tài)植物浮島是一種凈化水質(zhì)效果好、可操作性強(qiáng)、適應(yīng)性廣、技術(shù)逐步成熟的新型水環(huán)境治理技術(shù)。其功能作用體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

水生植物的直接去污凈化作用，浮島上的水生植物在生長過程中，通過根系吸收水體中大量的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)，再通過植物植株的收割和生理轉(zhuǎn)化將其轉(zhuǎn)移，達(dá)到凈化水質(zhì)作用；

浮島載體和植物的吸附去污作用，浮島載體、基質(zhì)、植物的根部及附著生物膜，可以吸附水體中的各類懸浮物顆粒；一定的克藻抑藻作用，通過浮島的有效遮蔽陽光效應(yīng)，部分水生植物還能分泌出克藻化學(xué)物質(zhì)，可以控制浮游藻類的繁殖速度，在一定程度上減輕水華的發(fā)生；

除了上述直接凈化水質(zhì)的作用，生態(tài)浮島還具有：為生物提供棲息地；改變水流、減輕風(fēng)浪對岸坡的沖刷；豐富水體景觀、彌補(bǔ)水上景觀的不足；可以附加生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)、飼料、糧食作物等功能。

人工強(qiáng)制循環(huán)

考慮到池體構(gòu)造情況，為保證一定的景觀水位，設(shè)置補(bǔ)水設(shè)施接至水體中。為保證園區(qū)內(nèi)的排水安全，定于水體中設(shè)置溢流管道，雨季入湖之雨水可通過該管道溢流至周邊水體中。

先進(jìn)的低能耗曝氣機(jī)攪動(dòng)水體，均化湖水水質(zhì)。由于湖面小、湖水流動(dòng)性差，水中溶解氧存在分層與底層水缺氧的現(xiàn)象，僅靠自然富氧量已不能滿足需氧凈化作用的需求。因此，采取強(qiáng)化措施提高湖泊水體的含氧量和水的層級水流交換，改變湖泊單純依靠大氣富氧的被動(dòng)機(jī)制，轉(zhuǎn)變?yōu)榇髿飧谎?、人工曝氣富氧相結(jié)合的主動(dòng)機(jī)制，為凈化水體污染物的各類生物特別是活性微生物群落創(chuàng)造有利的生境，也為快速消除有機(jī)污染物創(chuàng)造有利條件，同時(shí)增加水體的流動(dòng)性。

湖水造流增氧是在機(jī)械的作用下加速表層水流向四周擴(kuò)散以及表層與下層水間的對流，使含氧高的表層水變成薄薄的層流在水底流動(dòng)，這樣表層水的氧氣就能夠有效地供給水底的淤泥，淤泥的表面就形成好氧細(xì)菌的過濾床，水底的磷、氮、淤泥就是這塊田地的肥料，被用于作為寶貴有機(jī)資源的浮游生物的繁殖，浮游生物成為昆蟲和魚、貝類的餌食從而被消滅，達(dá)到凈化水質(zhì)的效果。

（作者單位：武漢秀水生態(tài)工程有限公司）