水质维持和提升设施建设方案.docx

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水质维持和提升设施建设方案

水质维持和提升设施建设方案

1、充氧曝气工程

充氧曝气工程是为了增加水体的溶解氧和水体的流动性，全面提高水体自净能力，对氮、磷、有机物等污染物进行综合治理，创造出“流水不腐”的河道自净条件，形成健康的动态水环境。

通过人工向水体中连续或间歇式充入空气，实现河道全水域曝气，让富氧水与贫氧水进行迅速交换，加速水体复氧过程，使整个水体由死水变为富氧流动水，形成急流通道的快速充氧，从而改进氧的传递和扩散，达到提高水体的溶解氧水平、恢复和增强好氧微生物活力的目的，使水体中污染物得到净化，进而改善河道的水质。

图1-1充氧曝气实景示意图

图1-2喷泉曝气

河道人工曝气技术能在较短的时间内提高的溶解氧水平，增强的净化功能，消除黑臭，减少水体污染负荷，促进河道生态系统的恢复。

另外，河道曝气技术因地制宜、占地面积相对较小、投资省、运行成本低、对周围环境无不良影响，与其他水处理技术有机结合综合利用，还可实现环境效益与经济效益的统一，有利于工程的长效管理。

污染严重的河道水体由于耗氧量大于水体的自然复氧量，溶解氧很低，甚至处于缺氧（或厌氧）状态。

向处于缺氧（或厌氧）状态的河道进行人工充氧（此过程称为河道曝气复氧），可以增强河道的自净能力、改善水质，改善或恢复河道的生态环境。

因此，向处于缺氧（或厌氧）状态的河道中进行曝气复氧可以补充河道中过量消耗的溶解氧、增强水体的自净能力，有助于加快黑臭、感官性差等状态的河道恢复到正常的水生态系统。

2、人工浮岛建设

生态岛栅是一种针对富营养化的水质，利用生态工学原理，降解水中的COD、氮、磷的含量的人工浮岛。

它能使水体透明度大幅度提高，同时水质指标也得到有效的改善，特别是对藻类有很好的抑制效果。

生态岛栅对水质净化最主要的功效是利用植物的根系吸收水中的富营养化物质，例如总磷、氨氮、有机物等，使得水体的营养得到转移，减轻水体由于封闭或自循环不足带来的水体腥臭、富营养化现象。

（1）生态浮岛构建

根据工程所在区域气候、环境、地形等条件以及景观规划要求，设计不同的水生植被。

在核心水域内构建沉水植物群落，种植四季常绿改良矮型苦草，其余间隔种植一些夏季、冬季水下森林等景观植物，营造水上、水下的立体生态景观水体。

在浅水区域构建浮叶植物群落工程，对地表径流进行初次拦截，有效减少入湖泥沙量。

为了能更好的为水生动物提供遮护，为水体环境生物多样性提供条件。

采用睡莲、野菱等具有较高观赏价值的浮叶植物，作为富营养化水体水生植物构建的先锋种，改善水体透明度，为其它水生植物恢复创造条件。

睡莲

野菱

在陆生和水生生态系统之间的过渡性地带构建挺水植物群落，挺水植物是水生植物的主要组成部分，根系发达，能给许多生物提供生境，增加生态系统的多样性和稳定性，对水体的净化作用很大。

由于驳岸及水深条件等限制，挺水植物无法直接种植于垂直驳岸处，因此需要借助浮床进行水生植物的种植。

表1-1生态岛栅的种类及比较表

类型

漂浮载体

栽培载体

特点

有框架湿式岛栅

纤维化强化塑料、不锈钢加发泡聚苯乙烯、特殊发泡聚苯乙烯加特殊合成树脂、乙烯合成树脂、混凝土等材料盐化

其栽培体不需要含土基质，采用植物纤维、破旧渔网、木渣、泡沫碎块等废弃物提供植物生长基盘。

安装投放方便，床体具有较好的强度，效果稳定，能抵抗较大风浪冲击，植物根系直接从水中摄取养分，能净化水质。

无框架湿式岛栅

椰子纤维编织、合成纤维+合成树脂

使用废旧的轮胎和聚酯容器作为植物生长的平台，制作方便，成本低。

能净化水质，对景观来说较为温和，强度小，不长久耐用

干式岛栅

混凝土或是用发泡聚苯乙烯

含土基质

栽种的植物不受水生环境的限制，种类选择范围广，可以栽种多种陆生植物，包括多种花卉，主要用于改善水域景观，但对水质没有净化作用。

在选择和使用生态浮岛时，要谨慎对待，切记为了节省成本而选择早该淘汰的生态浮岛，要综合各方面因素，如使用年限、越冬能力、抗风浪等因素。

这样的生态浮岛才是真正生态持久的浮岛。

（2）水生动物群落构建

很多鱼类会在生态系统构建后逐步建立起种群，尤其是小型鱼类和底栖杂食性鱼类，这对浮游动物会有较大影响，从而不利于浮游植物的控制。

底栖鱼类还会增加沉积物的再悬浮和营养盐的释放。

因此，控制这些鱼类的数量，从而构建控制浮游植物能力强、健康的食物网结构，构建健康长效的水生生态系统。

图1-3鱼类群落结构与食物网构建原理图

河道周边人类活动频繁，大量的有机碎屑进入河道内，常年沉积下来形成主要的内源污染，投放高密度鱼可以有效减少有机碎屑等有机污染物的沉积，从而起到控制内源污染。

3、暴雨塘建设

暴雨塘是通过覆有植被并附有一个永久的水池的暴雨控制构筑物，对暴雨期间产生的暴雨高峰径流量的调节和截留来削减暴雨径流量，然后通过自然的物理的、生物的、化学的过程对暴雨径流挟带的污染物进行一定程度的就地处理，来达到减少暴雨径流及其挟带的污染物对河道造成的污染。

沉淀过程可去除颗粒物、有机物和金属物，而溶解性的金属物，营养物则利用微生物代谢作用被去除。

通常情况下，暴雨塘比其它一些方法，包括干塘、过滤沟渠、砂滤等对营养物去除效率高，并可获得更好地水质控制。

有效的利用低洼地块，通过沟渠将水引入，由沉砂预处理和水生植物构成体系来处理汇入河道的污水和暴雨径流水，可在一定程度上缓解水环境保护和用地紧张的矛盾，同时也是控制河道外源污染的一种经济且实用有效的技术。

（1）暴雨塘的类型和结构

目前暴雨塘技术在欧美许多国家的城郊和农村污水处理系统薄弱地块应用较多，国际上通用的暴雨塘类型主要有以下四种类型：

湿塘、小型延时湿塘、延时湿塘和多塘系统。

1）湿塘：

典型的湿塘包括两个基本部分：

前池和永久湿池。

前池通过截留较大的颗粒物进行预处理，以减小主要的处理构筑物永久湿池的体积。

根据不同的水域条件、选址条件和特定处理目标，在湿塘的基础上衍生出小型延时湿塘、延时湿塘、多塘系统三种类型的暴雨塘。

2）小型延时湿塘：

小型延时湿塘主要用于控制暴雨洪峰径流，它的永久池体积小于传统的湿塘，相应的污染物去除效果也低于湿塘。

基于对受纳水体的热影响、当地安全和蚊虫的考虑，及在有限的排水区域或较深的地下水无法形成体积较大的湿池时，多采用小型延时湿塘。

3）延时湿塘：

这种类型的塘与湿塘相似，但在设计上更注重对洪峰径流的削减，因此应提供更大的前池体积以容纳洪峰径流，其出水日设计与典型的湿塘也不同，以增加永久池的贮藏容积。

4）多塘系统：

多塘系统包括前池和几个串连在一起的湿池，该系统更好地模拟了推流式系统，从而提高了处理效率。

同时，由于需进行经常性维护的仅仅是第一湿池单元，可降低整体维护需要，但占地面积较大。

此外，为提高对污染物的去除效率，可对暴雨塘系统进行多种改进。

第一种方法是通过增加沉淀前池来加大沉淀面积。

当径流通过前池时，较重的沉积物从悬浮物中分离出来，而较轻的沉积物则随径流沉积在永久水池中;第二种常用的改进方法是沿永久水池的边缘构筑浅滩。

这些外围浅滩可种植水生植物，能够减缓水流，并在其进入塘体时捕获污染物。

这些植被也增加了营养物的生物利用。

浅滩除了作为水生植被的栖息地，还可作为预防意外溺水的安全防范措施，同时为永久水池的维护提供便利。

最后，在塘体周围可构建湿地区域来加强污染物的去除等。

（2）暴雨塘对污染物的去除机理

通过合理的设计，暴雨塘可以高效地去除污染物。

暴雨塘中沉积下来的污染物质，在两次降雨之间通过生物化学过程逐渐被降解，这就要求暴雨塘内的水生生态系统与普通的池塘不同，对沉积的有机污染物质应有更强的降解和转化的能力。

在暴雨塘生态系统中，对沉积有机污染物有强烈降解和转化作用的主要是底泥系统和暴雨塘系统中的水生植物体系。

底泥微生物是环境污染净化的最主要参与者，是系统中物质和能量流通和循环过程中不可或缺的环节，在生态系统中占有极其重要的地位。

以细菌为主的微生物作为生态系统的分解者，成为分解转化水体环境中各种污染物的功能主体，具有极其重要的作用。

微生物生态的恢复是整个受损生态系统恢复的起点。

暴雨塘的植被主要由挺水植物和沉水植物组成。

表1-1暴雨塘的去除效率

参数

去除效率

TSS

50~90%

TP

30~90%

溶解性营养物

40~80%

铅

70~80%

锌

40~50%

BOD或COD

20~40%

暴雨塘周边茂密的挺水植物对拦截进入暴雨塘的污染物质，促进悬浮物质沉降有重要作用。

较大面积的沉水植物改变了营养物质循环的速率，促进细颗粒的悬浮物质沉降，同时也为暴雨塘提供了充足的氧气和碳源。

塘中昼夜的水体氧化还原环境的转化，对污染物的消纳起到了关键作用。

另外，水生植物为水生生物提供了良好的栖息地，稳定了暴雨塘生态系统的结构。

增加水力停留时间（HRT），可提高生物利用和沉淀过程污染物的去除率。

（3）暴雨塘的设计参数选用原则

在进行暴雨塘的规划、设计与实际建置的工程中，除需进行暴雨塘种类的选择评估之外，另一最大的挑战便是如何决定暴雨塘应有的容量，以达到预期的污染物去除效率，并避免造成因计算失当所可能引发的构造边坡侵蚀崩塌、非预期性淹溢，以及余水无法排出等情况。

（4）暴雨塘生态系统构建

在暴雨塘生态系统中，对沉积有机污染物有强烈降解和转化作用的主要是底泥系统和暴雨塘周边的植物系统。

由于暴雨塘是由原有池塘改造而来，其生态系统的构建既有修复问题又有重建工作。

a、暴雨塘基底与底泥改善

暴雨塘基底是水生生态系统存在和发育的载体，基底建设要能够为目标植物种类提供理想的生长介质，同时能够适合湿地微生物种群的生长。

基底的建设技术是暴雨塘生态重建的关键技术之一。

可以从邻近的河道或其他湿地中获取还原性土壤，覆盖在原有基底表层。

一方面可以起到微生物接种的作用，另一方面，土壤种子库在暴雨塘周边湿地植被自然恢复中也可以发挥重要作用。

酶制剂和生物促生技术可以和投加高效微生物和种植水生植物等技术联合运用，投加的酶制剂可以促进水体营养物质的分解和矿化，生物促生剂可以增加土著和外加高效微生物的生长和代谢活性，形成稳定的食物链，稳定食物链和生态平衡的形成有助于加快物质和能量的转化和循环。

同时，产生的小分子营养盐和无机物可被其他生物和水生植物吸收，加快水体的净化作用。

b、水生植被

1）物种选择和先锋区构建：

水生植物生态建设的关键，是在暴雨塘周边首先建设水生先锋群落，即筛选出一些具一定耐受性的，能适应当地环境条件的物种作为建设水生生态系统的先锋物种。

通过人工或自然的繁殖和培植方法在暴雨塘浅水区和四周滩地上种植水生及湿生植物，为水生植物群落的全面恢复提供建群物种;同时从生态系统角度进行调控，建设水生生态系统结构，恢复生态系统功能。

2）全系列与半系列生态系统优化配置：

根据当地典型的水生植物群落分布，由暴雨塘周边向中心依次为湿生植物带、挺水植物带、漂浮植物带、浮水植物带和沉水植物带，宜配置当地的挺水和沉水植物。

3）生态系统的稳定化技术：

根据生态系统结构和功能的相互关系、植物群落演替规律以及食物链控制机制，通过水生植物的空间配置和多样性配置，以及人工调控和生物操纵相结合的方法，使生态系统结构保持动态平衡，功能趋向稳定。

4、河段入境漂浮垃圾阻隔和打捞设施

河道在较长的区域内，会收纳大量的漂浮垃圾，包括生活垃圾、树枝、植物残体、油污等。

使用河道围油栏对通州区河段入境处进行阻拦，并派专人定期进行垃圾打捞。

图1-4河道围油栏及打捞作业

5、沿线重点区域的防护网隔离设施

对于河道重点需要隔离防护的区域设置岸边防护网，进行隔离保护，特别是生态系统恢复的初期，河道生态系统较为脆弱的阶段。

在防护网上每隔固定距离悬挂警示牌以及讲解牌，介绍项目的基本情况和隔离目的。

图1-5较大河道的沿岸防护网

图1-6较小河道的沿岸防护网

6、沿线垃圾的收集设施

为了在长时期内维持河道的生态健康，阻止垃圾对河道的污染是必要的。

在项目前期沿河设置的临时垃