城市水體生態(tài)修復(fù)技術(shù)

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1、 城市水體生態(tài)修復(fù)技術(shù) MUNICIPAL WATER TREATMENT市政水處理 城市水體生態(tài)修復(fù)技術(shù) 1 2  文  /  趙星明劉慶波 (1 2  山東農(nóng)業(yè)大學(xué)水利土木學(xué)院 山東 泰安 日照市嵐山區(qū)水利局 山東 嵐山 276807)  271018; 摘要 : 城市水體是維系城市生態(tài)平衡的重要組成部分 , 其水質(zhì)影響著城市整體環(huán)境質(zhì) 量。本文討

2、論了城市水體的主要污染來源、污染特征及水化學(xué)過程 , 總結(jié)了城 市水體污染的 途徑 , 論述城市水體環(huán)境修復(fù)技術(shù)及維護(hù)對(duì)策。 污染源 凈化技術(shù) 對(duì)策 關(guān)鍵詞 : 城市水體 隨著城市化的發(fā)展，工業(yè)市內(nèi)河道、城市湖泊已經(jīng)成了排徑流、底泥等將成為污染城市水 化進(jìn)程不斷加快，生活污水和工 污河道及污水的長期滯留地。因 體環(huán)境的主要誘因。植物性營養(yǎng) 業(yè)廢水大量產(chǎn)生并排放到城市水 此，城市水體環(huán)境保護(hù)已經(jīng)迫在 物 (N 、P ) 的輸入及溶解氧狀 體，因得不到及時(shí)有效的處理， 眉睫，保護(hù)成功與否直接影響我 況對(duì)水體水質(zhì)的影響巨大，并逐 受體被污染，水體資源的功能及

3、 國城市的整 體發(fā)展及城市社會(huì)經(jīng) 漸成為城市水體不斷惡化的重要 作用被弱化。城市水體環(huán)境 質(zhì)量 濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。 原因。 的下降，削弱其利用價(jià)值。在我 1、城市雨水徑流污染國 90%以上城市水體污染嚴(yán)重， 大多數(shù)情況下，氮通過面源 一、城市水體污染的途徑 50%的重點(diǎn)城鎮(zhèn)水源地不符合飲 我國到 2030 年全國污水處理 進(jìn)入水體。湖泊中 80%的磷來源 用水標(biāo)準(zhǔn)。長期以來我國城市 于污水，其中 50%來自于家庭洗 率可達(dá)到 80%，但由于污水排放 水體沒有真正得到保護(hù)，尤其是 滌劑。對(duì)于已經(jīng)實(shí)現(xiàn)二級(jí)污水處

4、量逐年增加，而且現(xiàn)有二級(jí)處理 那些不作為城市供水水源的水體 理的城市， BOD年負(fù)荷 40-80% 對(duì) N 、P 去除不大，城市污水處 更沒有得到妥善的保護(hù)，很多城 來自暴雨所產(chǎn)生的徑流，在強(qiáng)暴 理廠二級(jí)處理的尾水排放、雨水表 1 北京市城區(qū)雨水徑流中污染物含量 (mg/L) 污染物 懸浮物 總氮 總磷 BOD COD 5 Cr 區(qū)域 交通繁華區(qū) 105,2201 3.1,36.4 0,0.64 16,253 106,1486 居民區(qū) 145,5461 0.4,3.2 0,0.72 7.8,101 23.2,1059 工業(yè)區(qū) 3867,16026 8.

5、7,36.0 58,907 1037,3409 0 雨期間，有 94-95%BOD直接來 1mg 磷大約產(chǎn)生 100mg的藻類干 二、城市水體 的污染特征 1、城市水體的污染特征自雨水徑流，雨水徑流將是城市 物質(zhì)，藻類干物質(zhì)沉 到水底，通 過生物的氧化分解作用可消耗水體的主要面源之一。 城市水體由于流動(dòng)性小， 城市生活垃圾、建筑施工、 140mg 溶解氧。如果城市污水的 自凈能力差，形成了一個(gè)具有內(nèi) 車輛輪胎磨損、街道撒鹽融雪等 磷濃度約 15mg/L，則需要消耗氧 在動(dòng)力學(xué)的密閉系統(tǒng)，通過此系 濃度為措

6、施都是潛在污染來源。此外， 統(tǒng)控制物質(zhì)轉(zhuǎn)化的各種過程。季2100mg/L。因此，水體中 氣載污染物包括工業(yè)廢氣、煙塵 的磷酸鹽對(duì)水體的有害影響超過 節(jié)的變化，通過風(fēng)力和水溫的影 排放及農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中 NH-N逸出等 了代表有機(jī)污染的 BOD的影響。 響使得水體的動(dòng)力學(xué)特征明顯不 3 均可以通過降塵、降雨或徑流而 水體表面藻類的光合作用， 不同 : 夏季水體表面在風(fēng)力的作用 直接進(jìn)入水體。污染負(fù)荷從大到 僅使氧在白天和黑夜的變化較 下，能迅速吸收新鮮氧氣，處于 大，而且也使水體底層由于藻類 小依次是建筑工地、鬧市區(qū)、工 好氧狀態(tài)。與此同時(shí)，水體下層 密集使光

7、合作用受抑制，水體溶 業(yè)區(qū)、低密度住宅區(qū)、公園和旅 與有氧氣的變溫水層完全分離而 解氧減少。藻類死亡后不斷沉 游區(qū)。表 1 為北京市城區(qū)雨水徑 處于厭氧狀態(tài)。秋季水層水溫變 積，腐爛分解，也消耗了水體底 流中污染物的含量。 冷，水體的循環(huán)可以發(fā)生到水 層大量的溶解氧，甚至使水體出 2 、水體底泥氮磷污染底，氧氣可以進(jìn)入底部，底層沉 現(xiàn)厭氧狀態(tài)，尤其在夏季處于停 底泥的污染是導(dǎo)致水體水 積物可溶解并輸送到變溫層的表 滯期的底層可能導(dǎo)致溶解氧完全質(zhì)惡化的另一重要原因。水體中 層。停滯分層水體變?yōu)橥耆h(huán) 底泥表層及其上面新

8、生堆積物中 消失。水體的連續(xù)交替現(xiàn)象對(duì)水體的各的氮磷直接或間接通過底泥粒子 種生物代謝作用非常重要。淺層 間的間隙水溶入水中，形成氮磷 水體雖然沒有熱的分層現(xiàn)象，整 三、城市水體生態(tài)修復(fù)技術(shù) 二次污染。底泥污染物含量直接 1 、城市水體生態(tài)修復(fù)技術(shù)個(gè)四季水體都可以全部循環(huán)，雖 與外源污染源排放特征及強(qiáng)度有 然促進(jìn)了氧的輸送，但另一方面 (1) 污染源 處理技術(shù) 城市水關(guān)。氮磷的溶出在機(jī)理上有所不 也使得藻類的繁殖加快。此外， 體污染的主要來源是 同，氮以氧化分解程度的不同影 緩流水體在枯水期進(jìn)水量 少，水 生活污水的直接排放，尤其是分 響其溶出，

9、磷則以化學(xué)沉淀的形 體置換 速度慢，淤結(jié)嚴(yán)重，也減 散生活污染源的排放，已經(jīng)成為 態(tài)成為影響溶出的主要 因素，并 弱了水體的自凈功能。 部分地區(qū)城市水體污染的重要原 與底泥表層溶解氧含量及攪動(dòng)狀 2 、城市水體的水化學(xué)過程因。因此，研究開 發(fā)小型的具有 態(tài)有關(guān)。在厭氧及攪動(dòng)狀態(tài)下， 城市水體的污染物質(zhì)包括水 脫氮 除磷功能的生活污水處理裝 水體底泥中 N 、P 溶出大于好氧 體沉積物、溶解性 有機(jī)物及氮磷 置尤為重要。生活污水就地處理 狀況下的溶出。隨著溶解氧的變 等溶解性營養(yǎng)鹽。研究表明，磷 凈化槽、土地溝渠凈化系統(tǒng)等成 化，加快了

10、底泥 積累的營養(yǎng)物釋 可能是控制自養(yǎng)生物的生長限制 為城市污水處理系統(tǒng)的重要配套 放，造成水體營養(yǎng)物的高負(fù)荷， 因子，磷的濃度和藻發(fā)育的程度 設(shè)施。固定微生物技術(shù)、微生物 形成富營養(yǎng)化水體的惡性循環(huán)。 存在直接關(guān)系。某些條件下氮也載體技術(shù)、電解技術(shù)、厭氧好氧 有關(guān)研究表明，上海蘇州 可能成為自養(yǎng)生物的選擇因子。 技術(shù)、水解技術(shù)及磷資源的回收 河不同河段底泥主要污染物 ( 有 在磷濃度高的水體中 (P?N , 技術(shù)成為上述裝置的重要組成部 機(jī)物和重金屬 ) 的垂直變化有典 1?10) ，自養(yǎng)生物的生長將受 分。尤其是發(fā)展新型磷資源回收 型的峰值分布特

11、征 : 底部灰黃色 到輸入的氮控制。 利用系統(tǒng)技術(shù)為恢復(fù)有限磷資源 泥層為自然沉積層，污染物含量 水體營養(yǎng)物含量和溶解氧 奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。 低 ; 中部為黑色粉砂質(zhì)泥層，污 狀況影響水體的初級(jí)生產(chǎn)和生物 (2) 水體生物修復(fù)技術(shù)染物含量高 ; 頂部為灰色淤泥 化學(xué)過程。磷的進(jìn)入會(huì)加速水體 生物修復(fù)是利用特定的生 層，污染物含量有所降低。 從貧營養(yǎng)狀態(tài)到富營養(yǎng)狀態(tài)，而物 ( 包括微生物 , 土著或外源微 且在整個(gè)水層均會(huì)發(fā)生。輸入 生物以及植物等 ) 在一定條件下 MUNICIPAL WATER TREATMENT市政水處理 進(jìn)行消除或富集環(huán)境污染物，從一特殊

12、水體的作用與功能。通過四、結(jié)語 而對(duì)污染環(huán)境進(jìn)行恢復(fù)的生物過 建設(shè)調(diào)節(jié)水庫、污水庫、引水沖 由于人們對(duì)環(huán)境認(rèn)識(shí)不斷提 程。生物修復(fù)技術(shù)是新近發(fā)展起 污水道或通過湖泊河道清淤減少高，點(diǎn)源污染物的排放受到了嚴(yán) 來的一項(xiàng)清潔環(huán)境的低投資、高 水體污染源等，以達(dá)到保護(hù)和改 格的控制。面源已成為城市水體 效益、便于運(yùn)用、發(fā)展?jié)摿^大善城市水體的目的。 的重要污染源，雨水徑流污染和 的新興技術(shù)，已經(jīng)成為一種新的 通過引水來增加河道流量， 底泥污染將成為城市水體污染的 可靠的環(huán)保技術(shù)，并得到各國環(huán) 是改善城市水體質(zhì)量的有效方 主體。城市水體治理應(yīng)充分協(xié)調(diào)保部門的認(rèn)可。植物的修復(fù)技術(shù) 法。目前國內(nèi)基

13、本上采用生物處 環(huán)保、水利、防 洪、城建、園林 主要是使生態(tài)系統(tǒng)的退化得到遏 等之間的關(guān)系，尤其要確?？茖W(xué)理工藝為主，輔之以曝氣氧化的 止，生態(tài)系統(tǒng)的基本功能得到恢 方法。利用天然河道和水工建筑 的水體調(diào)度，加快截污、治污、 復(fù)。研究包括河流廊道、河網(wǎng)及 物，按照污水處理要求加以人工 清淤工程建設(shè)和改進(jìn)市政泵站的 岸坡的植物培育及生物群落的構(gòu) 雨污水排放及雨污水治理，才能 曝氣、攔污沉渣等措施，達(dá)到處 建。 理要求 ; 或通過人工投放生物菌 收到綜合效果。 種的方法對(duì)河道水體和底泥進(jìn)行 2 、城市水體的維護(hù) 生物降解，以恢復(fù)水體生態(tài)

14、環(huán) (1) 建立科學(xué)的水務(wù)管理體 境。 制 此外，研究適合當(dāng)?shù)氐某鞘?目前，我國的水資源管理 二級(jí)污水處理廠尾水排放通道， 涉及到水利、航運(yùn)、漁業(yè)、礦 是防止城市環(huán)境水體污染的重要 [1] 朱宛華 . 水環(huán)境污染的修復(fù)技 產(chǎn)、城建、農(nóng)業(yè)、林業(yè)和海洋， 方法。 術(shù) . 地學(xué)前 緣 ,2003.3(1):143~149. 但沒有一個(gè)真正的權(quán)力機(jī)構(gòu)來統(tǒng) (3) 綜合治理暴雨污水城市 [2] 塵峰等 . 生態(tài)污水處理技術(shù)在 一管理水資源。長期以來在防洪 雨水一方面是一種可貴 壽光生態(tài)工程中的應(yīng)用 . 山東建筑 減災(zāi)、城市供水、防止污染、保的水資源，另一方面會(huì)對(duì)城市水 工程學(xué)院學(xué)報(bào) ,200

15、3.3(1):16~21. 護(hù)水體生態(tài)環(huán)境等具體工作上都 體造成污染，尤其是初雨中含有 [3] 顏京松 . 廢水處理與利用生態(tài) 存在許多矛盾，嚴(yán)重妨礙了水資 大量的污染物。隨著城市化進(jìn)程 工程— ?特征和原理 . 城市環(huán)境 源的統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一調(diào)配和統(tǒng)籌 的加快，城市雨洪控制與利 用顯 與城市生態(tài) ,2000.10(5):1~5. 兼顧。新的城市水務(wù)管理應(yīng)具有 得尤為重 要，我國已開始研究收 [4] 胡曉東 . 阮曉紅 . 宮瑩 . 植物 對(duì)城市防洪、除澇、需 水、供 集利用雨水的技術(shù)和方法，上海 修復(fù)技術(shù)在我國水環(huán)境污染治 水、節(jié) 水、排水、水資源保護(hù)、 和北京

16、等城市均在著手研究雨洪 理中的可行性研究 . 云 南環(huán)境科 污水處理及回用、地下水回灌等 水的控制與利用方法，通過對(duì)降 學(xué) ,2004.23(1):48~50. 統(tǒng)一管理的職能。通過建立統(tǒng)一 雨強(qiáng)度、降雨徑流和初雨 水質(zhì)變 [5] 馬世駿 , 李松華 . 中國農(nóng)業(yè)生態(tài) 的水資源管理體制實(shí)現(xiàn)城市水體 化規(guī) 律的研究，建立后續(xù)雨水收 工程 . 北京 , 科學(xué)出版社 ,1986. 規(guī)劃、調(diào)度和水量水質(zhì) 的統(tǒng)一管 集、傳輸、調(diào)蓄、處理及利用系 [6] 顏京松 . 污水資源化生態(tài)工 理，進(jìn) 一步確保地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和 統(tǒng)。在工

17、程措施上，可以結(jié)合生 程原理及類型 . 農(nóng)村生 態(tài)環(huán)境 , 環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。 態(tài)工程建設(shè)，通過管、塘、池配 1986.2(4):19~23.(2) 加強(qiáng)水體生態(tài)保護(hù) 城市套設(shè)施建設(shè)，溢流技術(shù)的完善， [7] 唐玉斌 , 郝永勝 , 陸柱 , 趙慶 水體是城市的重要組成 河湖岸邊水生植物合理利用，雨 祥 . 景觀水體的生物激活劑修 部分，賦有供水、防洪排澇、旅 水凈化回用以及減少侵蝕作用等 復(fù). 城市環(huán)境與城市生態(tài) , 游娛樂及維護(hù)環(huán)境生態(tài)平衡的重 措施減少污染強(qiáng)度，從而達(dá)到保 2003.16(4):37~39. 要作用。因此，在城市規(guī)劃、區(qū)護(hù)水體的目的。 [8] 張麗萍 , 袁文權(quán) , 張錫輝 . 底泥污 域流域規(guī)劃及水利工程規(guī) 劃、設(shè) 染物釋放動(dòng)力學(xué)研究 . 環(huán)境污染治 計(jì)、管理、調(diào)度中應(yīng)充分考慮這 理技術(shù)與設(shè)備 ,2003.4(2):22~26.