受损水体修复的生态工程研究与示范 摘要：我国各地的自然条件以及社会经济发展状况不同，江河湖库水体污染种类和程度也不同，因此需要因地制宜地开发适用的生态工程技术，通过试点示范，摸索总结一套适合我国国情的生态工程技术处理污染水体的方法。 关键词：受损水体 修复 生态工程 示范 受损水体修复的生态工程技术方法是利用培育的植物或培养、接种的微生物的生命活动，对水中污染物进行转移、转化及降解，从而使水体得到净化的技 术。这种技术具有以下优点：首先是处理效果好。大量监测与试验数据表明，各种污染物的去除率都可以达到较高的水平。其次，与常规的环境技术相比，所需投入 相对较低，运行成本低廉。所需的微生物具有来源广、繁殖快的特点，如能在一定条件下对其进行筛选、定向驯化、富集培养，可以对大多数有机物质实现生物降解 处理。另外，这种处理技术不向水体投放药剂，不形成二次污染。用生态方法治污，还可以与绿化环境及景观改善相结合，创造人与水融合的优美环境。所以，这种 廉价、实用技术十分适用于我国江河湖库大范围受损水体的修复工作。 我国各地的自然条件以及社会经济发展状况不同，江河湖库水体污染种类和程度也不同，因此需要因地制宜地开发适用的生态工程技术，通过试点示范，摸索总结一套适合我国国情的生态工程技术处理污染水体的方法。 一、利用生态工程技术修复洋河水库污染水体示范研究课题 1项目概况 洋河水库概况：洋河水库总库容3.6x108m3，始建于1959年10月，1961年8月建成并使用。水库位于河北省秦皇岛市抚宁县大弯子村北，控 制流域面积755km2，水库具有灌区供水、防洪、发电和城市供水功能，它是秦皇岛市及北戴河区的重要饮用水源地。每年通过洋河水库把桃林口水库的水送 往秦皇岛及北戴河区的水量达06x10am3，向周边地区供农业灌溉用水07亿m3左右。近年来，尤其是1998年以来，随着入库水量的减少、上游和 库区周边农业的发展和村镇人口的增加、水体的污染，每年夏秋季均有全流域性水华暴发。水源地水质的不断恶化，对水库周边地区工农业的发展、秦皇岛市及北戴 河的供水安全构成了严重威胁。因此，水利部于2002年9月批准了“应用生态方法治理洋河污染示范研究”项目，项目于2002年10月正式启动。 洋河水库污染源主要来自流域内农田径流、周边村落径流排水。西洋河流域上游的卢龙县是我国著名的甘薯之乡，每年甘薯总产量在6亿多ks，& nbsp9-10月份收获后，农户利用简陋的粉碎机和沉淀池，将甘薯就地加工成淀粉。这个过程中有大约300万m3的淀粉加工废水(COD： 3.6kSm3；TN：0.82kSm3；TP：0.17kSm3)，在20天左右的时间内经各支流沟渠汇人西洋河，进入水库，总氮 (TN)、总磷(TP)和化学需氧量(COD)日最高排放量分别达到3300kg、900kg和3400kg。 谚水库水体内几乎没有大型水生植物存在，属“藻型浊水富营养化状态”水体生态系统功能脆弱且严重失篌。水质属-V类。主要污染因子为COD、TN、TP和非离子氨。 2主要内容 (1)水库流域背景信息调查，全面掌握流域内社会经济、生态环境、污染现状。 (2)实施复合人工湿地示范工程，处理水库上游淀粉废水及生活污水。 (3)创建库内大型水生植物、库边植物带示范区。 (4)生态村镇、生态农家庭院建设研究唁示范，控制流域内村庄污染物随暴雨径流的排出量。 (5)水体藻类回收方法与资源化的研究。 3，课题技术路线 通过开展流域现状的调查，全面掌握流域的社会发展水平、发展趋势，摸青生态环境状况、污染现状，为实施流域整体上的管理提供依据，同时为采用生态工程技术 的设计、修复受扒水体提供边界条件。在水库上游的河道滩地上，构筑生物廊道及复仆人工湿地净化淀粉废水，使其在入库之前得到净化。水库的近岸水仁：中大型 水生植物只有分布量很少的菹草，岸边带黄沙岩石裸露，植被空白，在项目中通过恢复水体中大引水生植物群落、构建库边植物带，恢复水体的正常生态功能，提高 水体的自净能力。以农村庭院建设沼气池为核心，使农家的生活、养殖、种植垃圾通过沼气发酵处理，得到沼气能源，沼气消化液作为肥料返还到田间，从而实现减 少农家垃圾污染物的排出量。向水体中释放微细泡使水体中的蓝藻浮到水面，然后将其回收，作为制造有机肥的原料加以利用，实现污染物的循环利用。 二、成果特点及意义通过资料搜集整理、现场走访调查及重点污染源、水库、河流断面监测，掌握了流域的社会经济发展状况、生态环境状况和污染状况，为流域尺度上的水环境管理提供了重要依据，为其他内容的实施提供了信息支持，保证了课题的顺利开展。1潜流湿地系统结构及净化效果研究淀粉废水是洋河水库的主要污染源，每年10月中旬至11月中旬，河水中污染物浓度CODc，、TN和TP分别达至6001400mgL、2050mSL和2-14mgL左右，溶解氧含量低，为12mgL，河水呈酸性。采用人工湿地生态系统处理淀粉水的方法，与其他处理方法相比，具有投资少、运行费用低、维护管理简便的特点，对氮、磷等污染物具有较好的去除效果。为了确定适合淀粉废水和气候条件的潜流湿地结构和关键技术参数，在西洋河的近入库口的河滩上进行了试验研究。(1)试验系统试验系统包括潜流湿地、表流湿地两部分，其中潜流湿地由6个结构相同的潜流湿地床组成，床体前端设有总配水池，配水池和6个湿地床之间以阀门相连，可随时 调节流量。床底采用聚乙烯膜防渗处理，床体两端均设有布水区和集水区，填充适量炉渣，床内填充填料，厚度约为0.5m。为了选择适宜的潜流湿地的填料和植物，在6个床中配置了不同的填料和植物，考察不同床对污染水的净化效果。具体配置方案见表1。(2)潜流湿地的运行试验系统经过15天的启动运行，达到了一定的除污染效果。此后，分别在低负荷和高负荷下各连续运行40天，水力停留时间均为5天。随着运行时间的延长，污染去除效果提高并逐渐稳定。(3)污染物去除效果图1图3分别为第4阶段潜流床进出水CODcr、TN和TP变化曲线。图4为潜流床对CODe，、TN和TP的去除率。可见，6个床对水中CODcr、TN和 TP均有一定的去除效果，其中对 CODcr和TN的去除率分别超过了75和 80，其中以页岩作为填料、种植大黄和菖蒲的05床去除效果较好， CODcr、TN和TP的去除率分别达到& nbsp83.36、91.0和86.2。(4)潜流湿地结构对净化效果的影响具有不同填料和植物配置的 潜流床对水中污染物的去除效果具有差异。经比较可知：以页岩为填料构建的床，对C0Dcr、TN和TP的去除效果均略好于以沸石为填料构建的床。在沸石和 页岩中添加炉渣的影响不同，在沸石中添加炉渣的#2床比单纯以沸石构建的#1床，对CODCr)和TN的去除效果略有提高；而在页岩中添加炉渣的#6床比 单纯以页岩构建的#5床，对CODcr、TN和TP自，去除效果则略有降低。种植植物的#1与未种植物的#3床相比，对 CODcr的去 除效果略有降低，对TN的去除效；匣影响不大，而对TP的去除效果明显增加，说明植物吸收是去除磷的重要途径。植物种类对床体净化效果的影响不明显。(5)潜流湿地床内的生物作用为厂确定潜流床结构对于其内部微观不境的影响，考察了不同填料床对敖生物、植物生长的影响。不同填抖床中微生物的适宜性：为了考察沸石、页岩和炉渣对微生物生长的影响，分别在#1床、#2床、#5床和#6床中取4种填料样品，进行平板计数和 FDA活性测定，结果见图5。页岩表面的微生物数量和活性最高，添加炉渣后，其表面微生物数量和活性减少；沸石表面的微生物活性和数量略低于页岩。#5床 中微生物数量和活性值最大。不同填料床中植物的适宜性：为了考察沸石、页岩和炉渣对植物生长的影响，对潜流湿地床后半部分菖蒲的株高和叶绿素两项指标进行测定，结果见表2。不同床中株高和叶绿素值存在较明显的差异，由表中可见，#5页岩床中的菖蒲生长情况最好，#1沸石床中的菖蒲长势最差。添加了炉渣的沸石床，菖蒲的最大株高增加了12.4，最小株高增加了22.4，平均株高增加了8.8，表明沸石床中添加炉渣对植物的生长具有促进作用。添加了炉渣的页岩床，菖蒲的最大株高减少了4.4，最小株高减少了20.7，平均株高减少了4.9，表明页岩床中添加炉渣，对菖蒲的生长具有消极作用。2，水体大型水生植物恢复及库边带植被恢复通过构筑消浪栅、基质更换和采用特制护土保水材料等措施，恢复大型水生植物和岸边植物带各2000m2和3000m3。大型水生植物有菹草、菱角、水 葫芦、菖蒲、芦苇和睡莲等，其水面覆盖率达60以上。岸边植物带上引入不同习性的植物，实现了从水体中的沉水植物、漂浮植物、浮叶植物、挺水植物和陆生 植物群落的连续性，为水生动物提供了适宜的生境，从而促进水体生态系统的恢复，提高水体的自净化能力。岸边植物带的建设，为水体筑起了一道污染缓冲带，为 捕食昆虫的鱼类提供了诱饵捕食场所，同时为工程的实施开拓了道路。3生态村、生态农家庭院建设结合农村的生态村建设，以各家各户建沼气池为核心，实现农家的生活垃圾、养殖垃圾和农业垃圾的沼气化处理，回收沼气能源，沼气发酵液作为肥料还田，污染物 作为资源被多级利用，减少了对水环境的污染。通过在典型农家的试验，对沼气池构造加以改良(两相式和提高发酵容积利用率)，建造10m3的沼气池基本上 可满足五口之家各种垃圾的沼气化处理，满足生活用燃气的要求。改变了农家的“柴火堆、粪堆、石头堆”满庭院的现象。4微气泡法水体藻类回收与资源化的研究根据西方发达国家治理富营养化水体的经验，一般治理富营养化水体的时间要比成为富营养化所用的时间长56倍。因此，在短时间内实现洋河水库藻类暴发的控 制难度较大，该课题采取在回收区内向水中释放微气泡，使其与水体中浮游的藻类相结合，将其浮到水面直接进行回收，并将回收的藻类脱水、发酵制成有机肥料供 应市场。本套设备如设在自来水厂取水口附近，进行回收藻类作业，可解决因藻类过多堵塞砂滤池的难题。 10