淺談在水環(huán)境治理中水生態(tài)修復(fù)工程技術(shù)的應(yīng)用

王曉梁

(中電建生態(tài)環(huán)境集團(tuán)有限公司)

1 引言

水生態(tài)修復(fù)是在黑臭水體治理完成基礎(chǔ)上進(jìn)行的生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)，主要為水質(zhì)和自然水文過(guò)程的改善，水域形態(tài)及地貌特征等生物棲息地的恢復(fù)和改善，生物群落多樣性恢復(fù)。主要從兩個(gè)方面入手：河道緩沖帶修復(fù)，結(jié)合沿河生態(tài)景觀打造進(jìn)行，并綜合考慮沿河面源污染的隔離和削減；濕地修復(fù)，通過(guò)不同類型的濕地，有效削減入河污染物，實(shí)現(xiàn)水環(huán)境的進(jìn)一步提升，保障河流水質(zhì)目標(biāo)，并從生物系統(tǒng)角度出發(fā)，構(gòu)建水體內(nèi)各類生物需要的能量、營(yíng)養(yǎng)和食物鏈結(jié)構(gòu)[1]。

2 基本處理工藝

2.1 生態(tài)浮床

生態(tài)浮床是按照生態(tài)系統(tǒng)學(xué)的原理，選取環(huán)境友好型的材料在水中搭建水生植物培養(yǎng)和成長(zhǎng)的環(huán)境，集合生物動(dòng)力學(xué)及無(wú)土栽培，把陸生或者高等水生植物，用高分子組成材料等作為載體，在受污染的水體中進(jìn)行種植。生態(tài)浮床的功能主要體現(xiàn)在四個(gè)方面：凈化水體；提供鳥類休憩和魚類產(chǎn)卵的場(chǎng)所；減少風(fēng)浪，保護(hù)水域堤岸；美化水域景觀。

2.2 底質(zhì)改良

河道底質(zhì)改良是指通過(guò)添加具有物理活性、化學(xué)活性或者生物活性的藥品，降低河涌水系中影響水生動(dòng)植物生長(zhǎng)繁殖的有害物質(zhì)(如氨氮、亞硝酸鹽、硫化物、懸浮物等)的量，從而使水體更適合生物生境構(gòu)建的需要。底質(zhì)改良也是緩解目前清淤后二次污染的有效途徑之一。

河道底質(zhì)改良一般通過(guò)清淤和使用改良劑覆蓋來(lái)實(shí)現(xiàn)，在河道使用水質(zhì)底質(zhì)改良劑，既可以為水生動(dòng)植物創(chuàng)造良好的生存環(huán)境，降低疾病的發(fā)病率，促進(jìn)魚類和水生植物的生長(zhǎng)，提高生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，增加河涌生態(tài)景觀效益。

2.3 河道緩沖帶

河道緩沖帶是為保持河道生態(tài)環(huán)境健康而劃定的，指河道陸域側(cè)岸坡邊線以外由樹木(喬、灌木)及其他植被組成的水生生態(tài)與陸地生態(tài)系統(tǒng)之間的過(guò)渡區(qū)域，范圍是具有一定的寬度，為各種陸生生物在河道附近生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)中提供棲息地，為河道提供主要的物質(zhì)和能量，具有防止排放廢水、地下和地表徑流等引來(lái)的沉淀物、有機(jī)物質(zhì)、養(yǎng)分、殺蟲劑以及其他污染物流入河道的功能，直接影響整個(gè)河道的水質(zhì)以及流域的生態(tài)景觀價(jià)值。

濱水河道緩沖帶建設(shè)的總體思路和基本原則為：①對(duì)滿足要求的緩沖帶予以保留，并加強(qiáng)維護(hù)；②對(duì)寬度不足的緩沖帶適當(dāng)加寬，并嚴(yán)格控制河道管理范圍內(nèi)的農(nóng)業(yè)耕作；③重建缺失的緩沖帶；④對(duì)組成過(guò)于簡(jiǎn)單的緩沖帶進(jìn)行生態(tài)化改造；⑤對(duì)景觀要求較高的地段，如村莊附近、道路沿線、路口等，在植物選擇、配置模式等方面應(yīng)考慮景觀要求；⑥河道緩沖帶建設(shè)應(yīng)結(jié)合綠道一并考慮[2]。

2.4 礫間接觸氧化工程

礫間接觸氧化工程的實(shí)質(zhì)就是模仿生態(tài)、強(qiáng)化生態(tài)自然凈化水質(zhì)過(guò)程的常規(guī)方法的有效組合。對(duì)生長(zhǎng)在天然生態(tài)河床中的礫石表面的生物膜采用的一項(xiàng)人工增強(qiáng)技術(shù)，通過(guò)把大量礫石放置于反應(yīng)池中，讓生物膜在礫石表面形成，使生物膜與水接觸的面積增大，水體中污染物體流經(jīng)礫間處理單元時(shí)，通過(guò)吸附、過(guò)濾、生物降解、接觸沉淀等多種機(jī)理實(shí)現(xiàn)凈化。

礫間的空隙能夠有效的幫助水體中懸浮物的沉淀，同時(shí)礫石的粗糙微表面可以提供給很多微生物附著生長(zhǎng)，其懸浮物質(zhì)主要吸附在具有粘性的生物膜上，這些有機(jī)物本身整體基質(zhì)為水中溶解性，在礫石微表面的生物膜流經(jīng)時(shí)，被這些微生物利用或攝取后，形成固體和液體分離的效果，從而水質(zhì)得以凈化處理。從水中由于吸附、生物氧化及沉降而分離出來(lái)的污泥，會(huì)在礫石中被阻留而進(jìn)行生物分解，通過(guò)此分解方式可將污泥的有機(jī)成分降至原來(lái)的1/4 以下。

在礫間處理池的濾床處理單元底部，進(jìn)行曝氣管鋪設(shè)，如果進(jìn)水水質(zhì)比較低而且比較穩(wěn)定時(shí)，可以不用啟動(dòng)曝氣系統(tǒng)，當(dāng)進(jìn)水水質(zhì)有些波動(dòng)或者比較高時(shí)，立即啟動(dòng)曝氣風(fēng)機(jī)，通過(guò)在底部的河床礫石槽體中埋設(shè)的曝氣管，通過(guò)穩(wěn)定長(zhǎng)期確定數(shù)量的曝氣給微生物提供氧化分解所需的氧氣，進(jìn)而提升微生物分解有機(jī)性物質(zhì)的處理機(jī)能，可以有效提升生態(tài)濾床處理的凈化效率。

2.5 人工濕地

濕地是一種具有使用價(jià)值和多種功能的生態(tài)系統(tǒng)，臨介于水生環(huán)境和陸地之間的過(guò)渡地帶。人工濕地處理系統(tǒng)是由人工優(yōu)化模擬濕地系統(tǒng)而建造的具有自然生態(tài)系統(tǒng)綜合降解凈化功能，而且可以人為控制監(jiān)督的廢水處理系統(tǒng)，是一種集合化學(xué)反應(yīng)、生化反應(yīng)、物理過(guò)程為一體化的廢水處理技術(shù)；一般由人工類基質(zhì)及生長(zhǎng)在其上面的水生類植物組成，是一個(gè)微小生物、植物、土壤組成的獨(dú)特綜合生態(tài)系統(tǒng)。在實(shí)際設(shè)計(jì)的過(guò)程中，為了保證人工濕地生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提高濕地的處理能力和處理壽命，經(jīng)常將濕地進(jìn)行多層級(jí)組合或附加部分預(yù)處理、后處理設(shè)施構(gòu)成比較完整的污水處理系統(tǒng)。

人工濕地由砂石填料、砂石級(jí)配填料、特殊填料和水生植物組成，在填料和植物根系組成的載體上生長(zhǎng)著大量的微生物，通過(guò)篩濾、吸附、沉積、微生物的降解、植物的根系吸收，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)污染物的高效率分解和凈化，去除水中的有機(jī)物、懸浮物、N、P 等污染物。清除SS 的作用表現(xiàn)為濕地系統(tǒng)真正成熟后，植物根系和填料表面將由于大量微小生物的生長(zhǎng)從而形成生物膜，當(dāng)廢水流動(dòng)經(jīng)過(guò)生物膜時(shí)，大量SS 逐漸被植物根系和填料攔截停留；主要通過(guò)生物膜的吸收、同化及異化作用對(duì)有機(jī)物進(jìn)行去除；對(duì)于P 和N 的去除主要通過(guò)濕地系統(tǒng)中由于植物根系對(duì)氧氣的傳遞釋放，使得好氧、缺氧、厭氧狀態(tài)依次出現(xiàn)其周圍的環(huán)境中，保證了廢水中的P 和N不僅能通過(guò)植物和微生物被作為營(yíng)養(yǎng)吸收，而且還可以通過(guò)反硝、硝化作用將其去除，最后濕地系統(tǒng)收割栽種植物或更換填料來(lái)將污染物最終除去。人工濕地不僅可用于污水處理，還可以用于景觀營(yíng)造、恢復(fù)自然濕地等[3]。

3 技術(shù)方案分析

以上五項(xiàng)基本處理工藝的優(yōu)勢(shì)和弱勢(shì)分別為：①生態(tài)浮床優(yōu)勢(shì)為漂浮在污染水體上，不受水體深度、透光度和富營(yíng)養(yǎng)化程度的限制，工藝可節(jié)省50%以上的建設(shè)費(fèi)用，不需要?jiǎng)恿?，?chuàng)造生物的棲息空間，改善景觀；劣勢(shì)為收獲物難以處理。②底質(zhì)改良優(yōu)勢(shì)為是一種快速、高效的處理污染水體的方法；劣勢(shì)為對(duì)于水體存在二次污染風(fēng)險(xiǎn)。③河道緩沖帶優(yōu)勢(shì)為利用沿河植被穩(wěn)固堤岸，通過(guò)生物群落過(guò)濾、吸附、分解、吸收等作用減少污染物進(jìn)入河道；劣勢(shì)為后期需要管理維護(hù)。④礫間接觸氧化工程優(yōu)勢(shì)為處理效果好，運(yùn)行穩(wěn)定，適用于生活污水和受污染的地表水；劣勢(shì)為需要專人管理。⑤人工濕地優(yōu)勢(shì)為利用自然技術(shù)凈化水質(zhì)，成本適中，處理效果好，維護(hù)容易，節(jié)約能源；劣勢(shì)為需占用一定的陸地空間。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，水生態(tài)修復(fù)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，在技術(shù)方案比選中應(yīng)充分考慮技術(shù)可行性、治理周期、土地規(guī)劃用途和處理經(jīng)濟(jì)性等多種限制因素。因此，在設(shè)計(jì)水生態(tài)修復(fù)方案前應(yīng)根據(jù)上述限制因素篩選和組合基本處理工藝，并結(jié)合每一條流域的具體污染狀況、技術(shù)可行性和工程實(shí)施難度確定具體技術(shù)方案，按照“一河一策”的治理思路開展水環(huán)境治理工程。