景观水体修复技术分析

摘要针对目前景观水体存在的问题，本文简单介绍了水景水体中修复控制技术。详述了水生植物、水生动物、微生物以及它们之间相互结合处理富营养化水体的修复技术。通过生物―生态技术的集成, 全方位增加有益水质净化的水生生物, 是富营养化水体生物―生态修复技术有效的强化手段。

关键词景观水体；修复；处理方法；

前言

近年来，随着社会的不断发展和人们生活条件的不断改善，景观水已经融入了人们的生活，日益关注以水景为主题的小区、园林、城镇等建设。然而，由于污染导致一些景观水的水质已开始发生变化，湖水正在变黑发臭，某些湖泊还出现了观赏鱼大量死亡的现象，水体的富营养化成为景观水体亟待解决的问题。

景观水体的水质维护主要是控制水体中COD、BOD、TN、TP等污染物的含量及藻类等的生长(使其不过度繁殖)，保持水体的清澈、洁净，而景观水体的修复是针对已受污染的水体如何恢复正常功能。任何修复技术必须在可行性研究基础上进行选择，主要考虑的问题包括：技术的有效性；水环境被修复的程度；投资和成本，以及可能的替代方案的有效性与成本比较等[1]。

当前景观水体治理技术可归结为以下几种类型。

1.控制营养物质来源的技术

主要是控制外源性污染：对于工业废水和生活污水这样的点源，应排入城市污水处理系统，严禁排入景观水体；对初期雨水应适当进行处理后，再排入水体；严格控制景

观水体周围化肥农药使用量和使用时间；杜绝生活污水、垃圾进入水体，严禁在河堤、湖岸倾倒堆放垃圾；定期对水面漂浮的树枝败叶及杂物进行清理。只有从根本上控制了外源性污染，才能为内源性污染的治理提供可靠保证。

2.控制藻类的技术

2.1 机械除藻

利用捞藻船、吸藻泵等机械设备捕捞水面上的藻类,间接去除水体氮、磷营养盐。中科院水生生物研究所于2001~2002 年对滇池水华蓝藻进行机械清除,共清除蓝藻360.83t( 干重),相当于从水体中去除了氮37.33t、磷2.71t、有机质200.32t, 水体中的重金属也被部分去除。

2.2 杀菌消毒及除藻技术

为了抑制水中藻类的生长,可加入一定量的硫酸铜 (铜离子含量为1mg/L左右)。当水体滋生了菌类时可向水体中投加氧化剂,如次氯酸钠、液氯、漂白粉、臭氧、异噻唑啉酮等进行杀菌消毒。

药剂杀藻是一种快速见效的技术。昆明世博会期间, 为消除滇池草海蓝藻水华, 采取了一系列应急措施, 包括投加化学药剂杀藻, 基本控制了水华和恶臭，改善了水体景观。

3.生物控制技术

3.1水生生物修复法

水生生物修复法是利用生态系统食物链摄取原理和生物相生相克关系, 通过改变水体的生物群落结构来有效地回收和利用资源,取得水质的净化、资源化和景观效果等综合效益。

3.1.1 水生植物修复法

多种高等水生植物能够有效的吸收水中氮磷等污染物质，抑制藻类的繁殖。水生植物可分为挺水植物、浮叶植物、沉水植物和漂浮植物。南京莫愁湖通过种植莲藕,年产莲藕25万kg ,带出的氮有60多t ,磷达1t多,浮萍在1个月内能将污水中的磷去除90%。北京动物园水体通过种植荷花、水葫芦及芦苇等水生植物，明显提高了水体的透明度和溶解氧，抑制了藻类的生长繁殖，还能带来一定经济效益。利用水生高等植物组建人工复合植被在富营养化水体治理中具有独特优势, 但要注意防止大型植物的过量生长,应及时收割，避免其腐烂。

3.1.2 水生动物修复法

水生动物是以游离细菌、浮游藻类、有机碎屑等为食,通过营养链进行控制，能够在一定程度上调控景观水体的水质。水生动物包括浮游动物、游泳动物和底栖动物。通过定期对游泳动物和底栖动物进行打捞,可以防止其过量繁殖造成的内源污染,同时也将已转化成生物有机体的有机质和氮磷等营养盐从水体中彻底输出。武汉东湖富营养化水体中引入50g/m3的鲢或鳙,使微囊藻水华得到有效抑制。扬州海德公园人工湖、新城河等景观水体内放养了白鲶、螺蛳等能滤食浮游藻类和有机碎屑的水生动物, 用它们摄食水中浮游藻类, 同时还能分泌一些促絮凝物质,使湖水中悬浮物质絮凝,使景观水体透明度提高, 改善了公园内水体水质。

3.2微生物净化技术

景观水体中污染物高效降解菌很少, 补充有益微生物和促进其生长的营养剂可加速水体中污染物的降解,也有助于加快底泥中污染物的分解转化。

3.2.1 投菌法

采用投加菌种方法进行景观水体的生物修复近年来成为国内外研究的热点, 在日本、韩国、澳大利亚等应用较多。人工选育培养出的光合细菌、硝化细菌等复合高效微生物, 能够有效去除氮、磷营养元素和有机污染物, 抑制藻类生长, 增加水体溶解氧, 改善水质。目前较为成熟的投菌技术有美国CBS公司开发研制的CBS技术和日本琉球大学教授比嘉照夫先生开发EM技术。

3.2.2 生物激活法

生物激活法是通过向水体中投加生物促生剂来刺激土著微生物的迅速繁殖,增强水体的自净能力。主要有以下几种投加方式：投加微生物营养盐、投加电子受体与共代谢基质、投加表面活性剂。通过纯天然物质制成的生物激活剂Bio OxidatorTM(Bo)，Nutra Complex TM(Nc)对上海植物园兰室和牡丹园湖水进行修复，结果表明，Bo和Nc对水体COD、BOD、TP、浊度等均有显著的去除效果，并可显著提高水中DO。

5.2.3 水生微生物修复技术

水生微生物修复技术包括生物接触氧化法、曝气生物滤池和膜生物反应器等，其中以生物接触氧化法和曝气生物滤池运用广泛。刘书宇[2]等以沸石和煤渣为主要基质，从土著微生物中筛选驯化优势菌群挂膜于基质内构建复合生态床修复黑龙江省太阳岛天鹅湖富营养化景观水体，结果表明：优势菌群使系统很好完成对氮的循环去除，且优势菌群强化系统离子交换去除率及消化去除率延程均显著提高。陆洪宇[3]采用A/O一体式悬浮曝气生物滤池处理苏州园林景观水, COD、NH3-N、TN和TP的去除率分别为56%左右、90%以上、40%左右和接近30%, 出水浊度低于2NTU。

4 生态控制技术

4.1生态稳定塘

稳定塘是经过人工适当修整，设围堤和防渗层的污水池塘，主要依靠自然净化功能使污水得到净化。何龙[4]采用生态砾石接触氧化/稳定塘处理微污染景观水,COD、浊度、TN、TP和蓝绿藻的去除率分别为56%～68%、80.6%左右、44.8%～48.3%、24.6%～31.4%和85%左右。稳定塘运行成本低,但占地面积大,处理周期长,适于附近有天然池塘可以利用的景观水体。此外，稳定塘内也可种植水生植物、放养水生动物以形成多级食物链，组成复合的生态系统。

4.2 “生态岛”修复法

生态岛法就是往景观水体中投入临时性的人工设施来改善、创造一个完整的生态系统，利用厌氧微生物、好氧微生物以及微小动物、植物等组成的生态系统将有机物进行强化分解，最终成为简单的含C、N、P 等无机物，达到净化水质的目的。目前植物浮岛技术已成功应用于滇池草海水域生态修复工程, 建设了植物浮岛生态区78亩, 用毛竹或水竹制成框架, 其底部用聚乙烯网兜住的围栏形成植物载体,其上种植匍匐茎草本植物如凤眼莲等，挺水植物主要为狭叶香蒲、芦苇及风车草等及藤本植物，具有植物根系密实、抗风浪能力强、净水作用明显、景观效果好、维护管理方便等特点。

4.3人工湿地处理系统

人工湿地是利用土壤填料-微生物-水生动植物复合生态系统进行物理、化学和生物的协同净化,通过过滤、吸附、沉淀、植物吸收和微生物分解实现对营养盐和有机物的去除。美国佛罗里达州大型浅水湖―Apopka湖，利用人工湿地去除湖中的悬浮物、氮、磷等，取得了很好的效果。经过29 个月的运行，主要污染物的去除率分别是：总悬浮物89%~99%，总磷30%~67%，总氮30%～52%[5-6]。TANNER等[7]在使用表面流人工湿地对新西兰北部放牧草地潜水径流处理中发现，占径流面积1%的人工湿地可有效降低径流水体的TN和TP。目前,我国的城市湿地已初具规模，有常德市西洞庭湖青山湖国家城市湿地公园等十数处。城市湿地作为城市稀有的自然落资源, 是城市绿地生态系统的重要组成部分,在提供水资源、调节气候、涵养水源、降低洪水危害、降解污染物、保护生物多样性等方面,发挥着重要作用。

4.4地下渗滤系统

地下渗滤系统主要由潜水泵、布水系统、渗滤池、收集管与草坪等组成。原水在渗滤池中通过砾石层的再分布,在土壤毛细作用下上升至植物根区,经过土壤的物理、化学作用和微生物的生化作用以及植物吸收利用后得到处理和净化。在微生物作用下, 有机污染物被吸附、降解,达到净化除臭的目的,通过表面植草来吸收降解后的营养物质如N、P等, 既满足了自身生长的需要,又去除了水中的污染物质。王绍春[8]等将该系统运用于苏州拙政园景观水，测试表明：出水浊度在4～10NTU之间，高锰酸盐去除率稳定在10%～35%，氨氮及正磷酸盐浓度下降，出水水质可达到园林景观水水质标准的B类。

4.5生物栅技术

生物栅技术是利用植物、微生物、水生动物和底栖动物等生态要素的协同作用来实现生态修复功能，在有限的空问内富集巨大的生物量，以达到快速、高效的处理效果[9]。杨清海[10]等设计的生物栅是一种不需要人工曝气的原位修复水体装置，生物栅的水生植物选用根系发达的黄花美人蕉(Canna indica)，其发达的二级、三级根系与填料纤维交织在一起，起到固定植物、提供强大的生物附着载体以及为其他生态要素提供氧气的重要作用。用该装置处理上海市苏州河支流华东师范大学校园内丽娃河河水(富营养化水体)，在HRT=72h时，TOC、COD、TN和TP的去除率分别为52.2%、57.6%、60.9%和82.4%。NH4+-N在HRT=24h时去除率为32.4%。

5.结论

物化方法净化景观水是目前常规的处理方法,但其前期投资费用相对较高，后期维护费用也较高，且能源消耗较大，并不能从源头上进行控制，是一种治标不治本的方式。且随着耐药性藻类的出现，需要频繁地变换化学药剂，同时药的投加量也会更大，处理费用也较高，且造成二次污染。生物、生态技术则是以生物学以及生态学理论为基础，改善水生生物的生存环境，优化水生生物群落，提高水生态系统的自净能力，维持水生态系统的稳定健康发展，是治理富营养化景观水体的有效途径。生态修复的方法作为一种治理景观水体的新技术，克服了物理、化学方法的不足，因此成为目前景观水处理的应用热点。

参考文献

[1] 张锡辉.水环境修复工程学原理与应用[M].北京：化学工业出版社，2002.

[2] 刘书宇，马放，姜钦鹏.生物强化生态床修复景观水过程中氮转化积累研究[J].北京工业大学学报，2008，24(6):642-645.

[3] 陆洪宇.改进型曝气生物滤池对景观水处理的试验研究[D].哈尔滨: 哈尔滨工业大学, 2005.

[4] 何龙.复合生态工艺处理城市景观河流的中试研究[D].上海: 上海交通大学, 2003.

[5] 古滨河.美国Apopka 湖的富营养化及其生态修复[J].Lake Sci（湖泊科学），2005，17（1）：1-8.

[6] Coveney M F，Stites D L，Lowe E F，et a1. Nutrient removal from eutrophic lake water bywetland filtration [J]. Eeol Eng，2002，19：141-159.

[7] TANNER C C，NGUYEN M I，SUKIAS J P S．Nutrient removal by a constructed wetland treating subsurface drainage from grazed dairy pasture[J]．Agriculture Ecosystems & Environment，2005，105(1)：145―162．

[8] 王绍春,费忠民,张维佳.地下渗滤系统处理园林景观水的实验研究[J].苏州科技学院学报( 工程技术版),2007,20(3):45-47.

[9] 金承翔．新型填料生物栅系统的构建与应用研究[D]．上海：华东师范大学，2006：56-57．

[10] 杨清海,李秀艳.生物栅处理受污景观水体效果及机制研究[J].环境污染与防治,2008,30(4):14-19.