再生水作为景观水体补水水源的生态修复技术的研究Word格式文档下载.docx

再生水作为景观水体补水水源的生态修复技术的研究Word格式文档下载.docx

《再生水作为景观水体补水水源的生态修复技术的研究Word格式文档下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《再生水作为景观水体补水水源的生态修复技术的研究Word格式文档下载.docx（28页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

4、再生水回用于城市景观水体-----------------------------9

5、城市景观水体修复技术--------------------------------10

6、水质标准--------------------------------------------16

7、景观水体治理理念典型误区----------------------------17

三、再生水作为景观水体补水水源的生态修复技术的研究--------18

1、人工湖水质特点分析---------------------------------19

2、人工湖水体水质保持的工艺设计思路--------------------19

3、水量平衡计算--------------------------------------21

4、景观湖水体处理工艺技术分析--------------------------22

5、工艺选择-------------------------------------------23

四、研究结论---------------------------------------------27

五、应用展望---------------------------------------------28

六、创新点-----------------------------------------------29

七、收获和体会--------------------------------------------29

八、致谢-------------------------------------------------30

九、参考文献----------------------------------------------31

摘要

在国家经济建设和发展进程中，景观水体治理对保证生态用水、促进景观的生态功能有效发挥、改善城市市容市貌、有效缓解水资源匮乏具有重要的现实意义。

根据实地调查和查阅资料得知我国90％以上的景观水体都遭到不同程度的污染，污染现状非常严重，而且景观水体的发展与水资源匮乏的矛盾越来越尖锐。

本文深入分析研究了景观水体的污染现状和各种典型修复治理方法。

从水源保障和水质控制等方面考察分析景观水体的影响因素和水质恶化的深层次原因，研究并提出了再生水做为补水水源的景观水体设计应符合水体外部控制、水体内部处理、生态体系设置以及水体的水质保持应和环境景观设计相结合的综合生态修复技术解决路线。

从生态学的角度明确以营养污染物削减、自净能力提高和生态系统恢复的景观水体修复与保持综合修复技术体系，充分利用和人工强化水生态系统的自我组织、调节与恢复的能力，使遭到破坏的水体生态系统逐步向良性循环方向发展。

国内景观水体修复方法大多采用单一的修复方法和技术，与其相比，本生态修复技术解决思路具备适用性强、可操作性高的优势，可使景观水体修复的有效性、稳定性、经济性和生态相容性统一起来，使景观水体的水环境进入良性生态循环。

关键字：

景观水体，水质保持，再生水，营养污染物削减，自净能力，生态修复

引言

研究缘起：

记得以前听爸爸妈妈讲他们小时候学习之余经常爬树捉鸟，下河摸鱼，虽然生活条件不好但过的很快乐。

那时候空气很好，晚上有满天的星星，水很清，可以看到鱼儿惬意的游动，青蛙隐藏在水边欢快的唱歌。

心中就想，放假了我一定回老家去听听青蛙唱歌，看看鱼儿游泳。

终于在假期和父母回到老家，我急迫的想要到爸爸妈妈说的小河里摸鱼。

谁知到了一看大失所望，不光连个鱼影子都看不见，就是小青蛙都没有，河水黑黢黢的散发着恶臭，让我几乎喘不上来气，怎么会是这样呢？

大人们告诉我，村边小河里由于周围企业不断排污长期得不到治理，早已污染变质，鱼虾也绝迹了，河水连菜地都不能浇了。

回到房间，我郁郁寡欢的坐在那里想，为什么我们身边的环境会变得如此恶劣？

还能回到爸爸妈妈描述的小时候山清水秀、鱼虾成群的环境吗？

我们该如何做呢？

从此，我对水生态等环境问题格外感兴趣，平时比较留意学习相关的知识。

随着年龄的增加，我知道了在国家经济发展和社会建设过程中，由于在理念、财力等方面的原因，各种环境问题，特别是水生态环境问题越来越严重，已到了刻不容缓的非下决心治理不可的地步了。

学习之余，我更加留意水生态方面的知识。

随着知识的丰富，我了解到中国是一个水资源贫乏的国家，属世界上13个贫水国之一，人均水资源是世界平均水平的1/4。

用水要求和水资源紧张的矛盾十分突出，据预测，水资源危机将位居世界各类资源危机之首。

认识到水生态修复是一个复杂的系统工程，涉及多个学科和多个政府职能部门，有资金的因素，有政策的因素，有理念的因素，有公众共同努力的因素等等。

这也激发了我更多的热情想通过学习找到一个好办法，来缓解水环境的恶化、修复变质的水生态。

由于父母都从事相关环保工作，我有更多的便利条件，除了我自己上网学习，查阅书籍外，有什么疑问我就随时请教他们，进行交流讨论，甚至经常就自己感兴趣的问题咨询他们介绍的相关专家。

暑假里，我到北京查阅文献资料，得知母亲单位准备做一个河北省保定市的景观水体处理设计项目，我就提出自己设计个方案并在此工程设计实例基础上进行拓展，最终决定以再生水作为补水水源景观水体生态修复技术做为课题开展深入考察研究。

研究的意义：

水是万物生命之源，随着全球经济的高速发展，环境污染日益严重，水资源日益短缺，已越来越威胁到人类的生存。

水环境的保护和水资源的循环利用已经成为人们关注的焦点。

随着社会的发展、生活水平的提高，人们逐渐意识到高品质的生活还需要有良好的生态环境，而水环境无疑是构成自然和谐的生态环境的第一要素。

因此，近年来各种以水为主题的公园、住宅小区水景大量涌现，城市景观水体的开发成为各个城市生态建设的重要内容。

城市水面通常包括自然水面（如大小湖泊、河流等）及人工水环境（如人工湖、护城河、小区水景等），其中城市景观水体主要是指小型的天然湖泊、人工湖泊及公园、小区等公共场所的水体，多是利用天然水体改造或完全由人工建造的用于观赏、娱乐或美化环境的封闭、半封闭水体。

城市景观水体是城市水资源的重要组成部分，具有重要的功能意义：

1、城市景观水体能调节当地的生态环境，是维系生物繁衍和生存不可缺少的要素，是保持生物多样性、维持生态平衡的基本保障。

它能滋润草木植被、净化空气、调节气候，是改善城市小气候，缓解城市热岛效应的重要手段。

2、城市景观水体为市民提供了休闲娱乐的场所，使人们可以亲近自然、放松心情，提高生活质量。

开发滨水丰富多彩的旅游娱乐活动能使人产生回归自然的轻松情怀，为现代人缓解工作生活中的压力。

3、城市景观水体还是重要的旅游资源，良好的水环境能为城市增色，从而促进旅游业的发展。

总之，城市景观水体可为一个城市带来环境、经济和社会效益，在建设生态服务功能、社会经济功能和景观视觉效果均佳的可持续发展的城市生态系统中，发挥着特有的、无可替代的作用。

本课题通过对城市景观水体水质污染状况和补水水源的调查研究，探讨再生水作为景观水体补水水源的水质保障方法。

结合国内外景观水体的修复经验提出一种具备适用性强可操作的城市景观水体的生态技术解决思路，以期利用该技术使景观水体治理的有效性、稳定性、经济性和生态相容性统一起来，使景观水体的水环境进入良性循环，为形成生态服务功能、社会经济功能和景观视觉效果均佳的可持续发展的城市生态系统做出新时期青年一代的贡献。

正文

一、背景知识

1、景观水体

景观水体是指具有审美特征和视觉观赏以及感知体验价值的由自然形成和人工构造的水体，而且在一定程度上与所处的地形、地貌、土壤、植物、动物、空间等生态系统形成互为关联，相互影响的综合体。

自然水体如天然的湖泊、河流等；

人工构造如人工湖泊、人工河流、喷泉、人工水景、公园湖等。

（图一北京凤麟园景观水）

2、景观水体治理技术

景观水体治理技术是指景观水体水质在外来污染和水体自净能力不足引起的水体水质恶化变质的现象时为了保障和恢复水质而采取的一系列措施。

3、再生水

再生水是指污水经适当处理后，达到一定的水质指标，满足某种使用要求，可以进行有益使用的水。

从经济的角度看，再生水的成本最低，从环保的角度看，污水再生利用有助于改善生态环境、实现水生态的良性循环。

再生水是污水经处理后的再利用，是国际公认的“第二水源”。

城市污水再生利用是提高水资源综合利用率，减轻水体污染的有效途径之一。

再生水合理回用既能减少水环境污染，又可以缓解水资源紧缺的矛盾，是贯彻可持续发展的重要措施。

污水的再生利用和资源化具有可观的社会效益、环境效益和经济效益，已经成为世界各国解决水问题的必然选择。

据有关资料统计，城市供水的80%可转化为污水，经收集处理后，其中70%的再生水可以再次循环使用。

这意味着通过污水回用，可以在现有供水量不变的情况下，使城市的可用水量至少增加50%以上。

世界各国无不重视再生水利用，再生水作为一种最具潜能的替代水源，正在得到越来越广泛的利用，并成为城市水资源的重要组成部分。

再生水水量大、水质稳定、受季节和气候影响小，是一种十分宝贵的水资源。

再生水使用方式很多，按与用户的关系可分为直接使用与间接使用，直接使用又可以分为就地使用与集中使用。

多数国家的再生水主要用于农田灌溉，以间接使用为主；

日本等少数国家的再生水则主要用于城市非饮用水，以就地使用为主；

新趋势是用于城市环境“水景观”的环境用水。

再生水的用途很多，基本分为地下水回灌用水，工业用水，农、林、牧业用水，城市非饮用水，景观环境用水等五类。

可以用于农田灌溉、园林绿化（公园、校园、高速公路绿带、高尔夫球场、公墓、绿带和住宅区等）、工业（冷却水、锅炉水工艺用水）、大型建筑冲洗以及游乐与环境（改善湖泊、池塘、沼泽地，增大河水流量和鱼类养殖等），还有消防、空调和水冲厕等市政杂用。

二、研究内容

1、污染现状

城市景观水体为流动性差的相对封闭缓流水体，相对水库、河流而言，具有水域面积小、水环境容量小、易污染、水体自净能力差等特点，加之初始设计的局限性、后期的污染以及水质监管薄弱等因素，城市景观水体的水质正遭受日益严重的污染。

据统计，我国90％以上的景观水体都遭到不同程度的污染，化学需氧量、生化需氧量、总氮、总磷和氨氮等指标，大都达不到《地面水环境质量标准》（GB3838--2002）IV类水质标准，更不符合《景观娱乐用水水质标准》（GBl2941--91）的水质标准。

（图二唐山云天广场水景严重污染）

2、污染原因

造成城市景观水体水质恶化的原因是多方面的，可概括为以下几点：

（1）外部污染物的排入

根据外部污染物排入水体的方式可分为点污染源和面污染源。

点源污染主要由随意排放的或未处理达标排放的生活污水和工业废水造成；

面源污染是指溶解的或固体的污染物从非特定的地域，因径流冲刷而汇入水体引起的水体污染，包括大气干湿沉降、城镇地表径流、土壤侵蚀、农药与化肥的使用、禽畜粪便、垃圾渗滤液、农田污水灌溉等。

面源污染由于具有随机性、排放途径及污染物排放的不确定性、污染负荷的时空差异性以及监测、管理、控制难度大等特点，其防治要比点源污染困难且对水体造成的污染更为严重。

近年来随着点源污染的有效控制，面源污染已成为景观水体水质恶化的主要原因。

（图三北京清河水景污染状况）

（2）设计不合理

由于设计不科学造成湖中出现水流死角，自净功能降低。

各种污染物在死角处沉积、腐化，使之成为一个内部污染源，进而逐步侵蚀污染整个水体。

水景岸边坡度设计不合理，造成（图四北京立水桥公园水质污染）

周围雨水径流直接流入而带来大量污染物。

（3）水体生态系统破坏

水体中的微生物、高低等动植物与其所处的环境共同组成了水体生态系统，该系统处于稳定状态是水体发挥自净能力的保证。

然而城市景观水体的生态系统多会遭到破坏，一是由于缺乏有效的日常管理措施；

二是在水体受到污染后，为在短期内使水质恢复，采取了不当的治理措施，如投加硫酸铜、石灰等化学物质。

这种措施虽能较快地改善水质，但却破坏了水体的生态系统，导致水体自净能力下降，既不能从根本上解决问题还为后期治理埋下了隐患。

（图五唐山云天广场水景水质恶化）

（4）富营养化

水体富营养化是指大量溶解性营养盐类进入水体，使得水体氮、磷含量明显增高，残留于水中的污染物会不断得到积累，引起藻类和其他浮游生物迅速繁殖，大量消耗水体中的溶解氧，水质变差，鱼类（图六北京稻香湖水质富营养化）

及其他生物大量死亡的现象，严重时还会导致水华，影响水体的景观功能。

因此，必须采取措施预防和控制景观水体富营养化的发生。

3、补水水源分类及问题

（1）天然河，湖泊，水库水：

限制多，水质不稳定，消耗自然资源，不可持续。

（2）雨雪水：

水源不稳定，收集储存有限制，但可作为一种可利用水资源备选。

（3）自来水：

消耗自然资源，不可持续。

（4）地下水：

（5）海水淡化：

地域限制，制造成本高，不经济，不环保。

（6）再生水：

水源水质稳定，只要采用适当的后续处理技术使之满足景观水体长期稳定的使用要求，就能成为宝贵的景观水体补水水源。

是未来景观水体补水水源必然选择。

4、再生水回用于城市景观水体

人工景观水体的补充水大多依靠城市自来水或直接抽取地下水，也有一部分就近从河湖等地表水体取水。

但随着水资源短缺和水体污染的日益加剧，靠自来水、地下水补水的成本太高且与节水政策相悖，地表水也因自身受到的污染而不能再用作补水水源，因此为节约水资源和降低成本，以再生水作为景观水体的补水逐渐增多。

再生水回用是解决城市缺水、提高水资源利用率及有效控制水体污染的一条重要途径，城市污水经过二级处理或深度处理达到相关标准后，可以回用于农业、工业、地下回灌、城市生活杂用、补给河流湖泊等。

关于利用再生水补给景观水体的研究，国内外已做了大量工作且已有较多应用实例，尤其在水资源严重短缺的城市。

再生水回用既能满足娱乐性水环境的用水要求，同时又节约了有限的水资源，实现水资源的可持续利用，具有诸多优点。

因此可以预见，随着人们环保意识的提高，再生水回用于景观水体将得到越来越广泛的应用。

再生水回用于景观水体还存在着许多问题，如再生水中氮磷等污染物的浓度较高，容易引起水体富营养化，影响水质及水体的美学价值；

再生水回用于与人体接触的娱乐性景观水体时，其所含病原体对人体健康会产生影响，一些残留的化学物质会对眼睛、耳隔膜、皮肤等器官有害。

其中富营养化问题是当前再生水回用于景观水体所带来的主要问题。

我国已于2002年颁布了再生水回用于景观水体的有关标准——《城市污水再生利用景观环境用水水质标准》（GB18921—2002），但考虑到经济因素及地区差异等，该标准并未把引起水体富营养化的主要指标总氮、总磷的排放标准限定的很高，它强调水体的流动性，利用水体的自净能力来防止富营养化，但是景观水体为封闭缓流水体，自净能力差，因此需要探索一种能有效保障再生水源景观水体水质的修复技术。

5、城市景观水体修复技术

城市景观水体治理技术分为物理法、化学法和生物法三大类：

引水稀释、曝气增氧、底泥疏浚等物理措施，投加药剂除磷、投加药剂杀藻等化学方法及生物生态修复技术等。

（1）物理处理法

①引水稀释

定期换水或稀释增加流域水资源量，加快污染水体流动，加强水体自净功能，是保持景观水水质的基本方法之一，但主要适用于水量较少的小型水景。

对较大水量的景观水体来说，一次性换水在经济上是不可行的。

稀释作用是一种物理净化过程，它并不改变污染物的性质及总量，而仅仅是稀释了水体中有害污染物的浓度，对于防止水体水质变坏以及防止水体富营养化的发生只能起到延缓作用，无法从根本上解决问题。

不过，引水稀释可以为采取进一步的净化措施创造条件，如它能降低有害物质的浓度和负荷，缩短污染物在水体中的停留时间，使水体其它净化过程尤其是生物净化过程能够恢复正常。

②曝气增氧

水中的溶解氧主要来源于大气复氧和水生植物的光合作用，其中大气复氧是主要来源。

大气复氧的过程较为缓慢，当水体受到严重的有机污染，单纯依靠大气复氧将不能满足污染物氧化所耗费的氧量，从而导致水体处于缺氧或厌氧状态，这时如果在适当的位置向水体进行人工充氧，就可以避免出现缺氧或厌氧状态，使整个水体自净过程始终处于良好状态。

因此可采用人工曝气的方式向水体充氧，以保证水生生物生命活动及微生物氧化分解有机物所需的氧量，同时搅拌水体达到水体循环的目的。

曝气的方式主要有自然跌水曝气和机械曝气，前者充氧效率低，但无能耗，维护管理简单，多用于园林水景；

后者效率高能耗也较高，主要应用于城市黑臭河流的曝气充氧，但曝气的方法只能在一定程度上延缓水体富营养化的发生，同样不能从根本上解决水体富营养化。

（图七北京凤麟园：

喷泉曝气增氧）

③底泥疏浚

底泥疏浚是一项应用较早的城市景观水体修复技术。

底泥是水体的内污染源，有大量的污染物沉积在里边，包括营养盐、难降解的有毒有害物质、重金属离子等。

这些有害物质在一定条件下会重新向水体释放，从而对水体造成二次污染，采用疏浚的手段使其总量减少，可以降低底泥释放风险，降低水体的内源污染负荷量。

但该方法的费用相对较高，疏浚出的底泥仍需处理。

底泥同样也是水生生物重要的栖息地，是水环境生态系统的重要组成部分，底泥疏浚会对水底的生态系统造成破坏。

另外，在底泥疏浚的过程中，由于搅拌和底泥泛起，会导致空隙水中的磷及其他污染物重新进入水体，并扩散至表层水体也会引起藻类疯长，产生富营养化现象。

（2）化学方法

①化学沉淀除磷

化学沉淀法通过向水体投加铁盐或铝盐，借助铁盐、铝盐水解后吸附或絮凝水体中的无机磷酸盐并沉淀的特性，降低水体富营养化的主要限制因子磷的浓度，控制水体的富营养化。

同时，向水体中投加铝盐、铁盐、钙盐还能防止底泥中磷的释放，因为它们能与磷结合形成稳定的物质，阻止其释放。

如铝盐形成的氢氧化铝沉淀在沉淀物表层能形成薄膜从而阻止沉淀磷的释放。

②化学药剂杀藻

常用的化学杀藻剂有硫酸铜、明矾、次氯酸等，其作用效果最显著，但也最具有危险性，应严格控制其用量，否则将造成二次污染。

研究表明，臭氧的最佳投加量为4mg／L、二氧化氯的最佳投加量为2mg／L、高锰酸钾的最佳投加量为0.8mg／L、硫酸铜的最佳投加量为1.5mg／L、次氯酸钠的最佳投加量为3mg／L。

随着耐药性藻类的出现，需要频繁变换化学药剂，增加了处理费用。

（3）生物生态方法．

生态修复技术由于具有安全性、经济性、实用性、系统性等诸多优点而成为景观水体治理的主要技术手段。

目前研究较多的生物生态修复技术主要有微生物净化技术、湿地和稳定塘净化技术、组合生物生态净化技术、植物净化技术等。

1）微生物净化技术

微生物的分解和转化作用是水体自我净化的功能核心，是水体生态系统恢复的基础。

微生物通过氧化分解不仅能够快速净化河水，而且能在底泥表面形成矿化薄层，有利于底栖生态系统的重建和恢复。

国内一些实践结果表明，投放微生物制剂虽然能分解淤泥、消除水体黑臭，但需要持续加入，对水体的自净能力自然恢复和生物菌种的变异性还需要进一步观察研究。

2）湿地和稳定塘净化技术

湿地是陆地与水体之间的过渡地带，具有独特的生态结构和功能，是自然环境中净化功能很强的区域之一。

人工湿地在利用自然湿地特点的基础上，对湿地的结构和功能进行了人为的改造和强化，如通过植物、基质、流态等的选择、配置和设计加强了其对污染物的处理能力。

将人工湿地作为微污染水处理

设施，或应用于污染河水的原位及异位净化及修复等在国内外已有许多成功范例，取得了良好的环（图八北京朝来森林公园湿地与跌水）

境、生态及经济效益。

稳定塘是一种利用重力沉淀、微生物分解转化和水生动植物的吸收利用共同完成对污水或污染河湖水的净化过程，其工程投资和运行费用少、生态效应好。

用于污染河流治理的稳定塘可以利用河道附近的洼地、鱼塘经适当改建而成，对于中小河流还可以直接在河道上筑坝拦水，这样就变成为河道滞留塘（在河流上游的又称前置库），一条河流可以构建一级或者多级滞留塘，它们在污染源的生态拦截及污染水质的就地净化中可以发挥重要作用。

3）生物膜法

生物膜法是指用天然材料（如卵石）、合成材料（如纤维）为载体，在其表面形成一种特殊的生物膜，生物膜表面积大，可为微生物提供较大的附着表面，有利于加强对污染物的降解作用，使水体在生物降解、物理吸附、沉降、过滤等作用下得到净化。

其反应过程是：

①基质向生物膜表面扩散，②在生物膜内部扩散，③微生物分泌的酵素与催化剂发生化学反应，④代谢生成物排出生物膜。

生物膜法主要工艺方法有生物接触氧化法、砾间接触氧化法、生物活性炭净化法、生物廊道、生物滤池、生物接触氧化池等。

生物膜法具有较高的处理效率，对于受有机物及氨氮轻度污染水体有明显的去除效果。

a.生物接触氧化法

生物接触氧化法是利用微生物的作用去除水体中的有机物、氮等污染物。

目前该法已经广泛应用于污水及微污染水源水的处理，根据国内外报道，生物接触氧化法对微污染水体的COD、NH4+-N的去除率可分别达到20%~30%和80%~90%，是一种行之有效的处理方法。

但生物接触氧化法需要布置专门的填料、曝气系统以及建立处理构筑物，投资和运行费用较大。

此外生物接触氧化法对磷的去除效果较差。

因此该法在景观水体水质净化与保持中的应用有一定的局限性。

b.砾间接触氧化法

该方法是根据河床生物膜净化河水的原理设计而成，通过人工填充的砾石，使水与生物膜的接触面积增大数十倍，甚至上百倍。

水中污染物在砾间流动过程中与砾石上附着的生物膜接触、沉淀，进而被生物膜作为营养物质而吸附、氧化分解，从而使水质得到改善。

例如以直径为5cm的砾石填充河床面积为1m2、高为1m的河流，这时河床的生物膜面积就变成了原来的100倍，河流的净化能力也就增强了100倍。

该方法使用天然材料为接触材料，花费少，净化效果好，因此得到了广泛的应用。

c.生物活性炭填充柱净化法

该法是一种以活性炭为填料的生