水环境治理中水生态修复工程技术的应用
​徐广亮
生成PDF 清样下载 引用

复制成功

导出题录

参考文献( GB/T 7714-2015 ) 复制

​徐广亮,. 水环境治理中水生态修复工程技术的应用[J]. 环境科学研究,2025.4. DOI:10.12721/ccn.2025.157029.
摘要: 随着社会的快速发展给生态环境带来一定的破坏,导致水生态环境自身的使用功能被破坏,如生态水系统被挤占、水环境污染日益严重等。在此背景下,相关研究组织也提出了水生态环境保护与修复专项计划、海绵城市及湿地保护系统工程等,基于此希望通过此研究,为水生态环境保护与修复工作提供一定理论借鉴。
关键词: 水生态修复;生态系统;基本处理工艺
DOI:10.12721/ccn.2025.157029
基金资助:

1导言

近年来,随着我国经济的发展以及城市化和工业化进程的不断加快,人民的生活水平不断提高。然而由于河道流域产业结构和布局不合理及人们对环境认识的不足,使得大量未经处理或者处理后未达到排放标准的城市污水排入城市内河中,超出了河道水体的自净能力,导致水体发黑发臭,严重影响了城市水体的景观和人民生活。水生态修复技术作为现代河道治理中的一项新技术,能有效修复水体,提升水资源质量,突出人与自然和谐相处的观念。

2 基本处理工艺

2.1 生态浮床

生态浮床是按照生态系统学的原理,选取环境友好型的材料在水中搭建水生植物培养和成长的环境,集合生物动力学及无土栽培,把陆生或者高等水生植物,用高分子组成材料等作为载体,在受污染的水体中进行种植。生态浮床的功能主要体现在四个方面:净化水体;提供鸟类休憩和鱼类产卵的场所;减少风浪,保护水域堤岸;美化水域景观。

2.2 底质改良

河道底质改良是指通过添加具有物理活性、化学活性或者生物活性的药品,降低河涌水系中影响水生动植物生长繁殖的有害物质(如氨氮、亚硝酸盐、硫化物、悬浮物等)的量,从而使水体更适合生物生境构建的需要。底质改良也是缓解目前清淤后二次污染的有效途径之一。[1]

河道底质改良一般通过清淤和使用改良剂覆盖来实现,在河道使用水质底质改良剂,既可以为水生动植物创造良好的生存环境,降低疾病的发病率,促进鱼类和水生植物的生长,提高生态环境质量,增加河涌生态景观效益。

2.3 河道缓冲带

河道缓冲带是为保持河道生态环境健康而划定的,指河道陆域侧岸坡边线以外由树木(乔、灌木)及其他植被组成的水生生态与陆地生态系统之间的过渡区域,范围是具有一定的宽度,为各种陆生生物在河道附近生态环境系统中提供栖息地,为河道提供主要的物质和能量,具有防止排放废水、地下和地表径流等引来的沉淀物、有机物质、养分、杀虫剂以及其他污染物流入河道的功能,直接影响整个河道的水质以及流域的生态景观价值。

滨水河道缓冲带建设的总体思路和基本原则为:(1)对满足要求的缓冲带予以保留,并加强维护;(2)对宽度不足的缓冲带适当加宽,并严格控制河道管理范围内的农业耕作;(3)重建缺失的缓冲带;(4)对组成过于简单的缓冲带进行生态化改造;(5)对景观要求较高的地段,如村庄附近、道路沿线、路口等,在植物选择、配置模式等方面应考虑景观要求;(6)河道缓冲带建设应结合绿道一并考虑[2]

2.4 砾间接触氧化工程

砾间接触氧化工程的实质就是模仿生态、强化生态自然净化水质过程的常规方法的有效组合。对生长在天然生态河床中的砾石表面的生物膜采用的一项人工增强技术,通过把大量砾石放置于反应池中,让生物膜在砾石表面形成,使生物膜与水接触的面积增大,水体中污染物体流经砾间处理单元时,通过吸附、过滤、生物降解、接触沉淀等多种机理实现净化。

砾间的空隙能够有效的帮助水体中悬浮物的沉淀,同时砾石的粗糙微表面可以提供给很多微生物附着生长,其悬浮物质主要吸附在具有粘性的生物膜上,这些有机物本身整体基质为水中溶解性,在砾石微表面的生物膜流经时,被这些微生物利用或摄取后,形成固体和液体分离的效果,从而水质得以净化处理。从水中由于吸附、生物氧化及沉降而分离出来的污泥,会在砾石中被阻留而进行生物分解,通过此分解方式可将污泥的有机成分降至原来的1/4以下。

在砾间处理池的滤床处理单元底部,进行曝气管铺设,如果进水水质比较低而且比较稳定时,可以不用启动曝气系统,当进水水质有些波动或者比较高时,立即启动曝气风机,通过在底部的河床砾石槽体中埋设的曝气管,通过稳定长期确定数量的曝气给微生物提供氧化分解所需的氧气,进而提升微生物分解有机性物质的处理机能,可以有效提升生态滤床处理的净化效率。

2.5 人工湿地

人工湿地由砂石填料、砂石级配填料、特殊填料和水生植物组成,在填料和植物根系组成的载体上生长着大量的微生物,通过筛滤、吸附、沉积、微生物的降解、植物的根系吸收,来实现对污染物的高效率分解和净化,去除水中的有机物、悬浮物、N、P等污染物。清除SS的作用表现为湿地系统真正成熟后,植物根系和填料表面将由于大量微小生物的生长从而形成生物膜,当废水流动经过生物膜时,大量SS逐渐被植物根系和填料拦截停留;主要通过生物膜的吸收、同化及异化作用对有机物进行去除;对于P和N的去除主要通过湿地系统中由于植物根系对氧气的传递释放,使得好氧、缺氧、厌氧状态依次出现其周围的环境中,保证了废水中的P和N不仅能通过植物和微生物被作为营养吸收,而且还可以通过反硝、硝化作用将其去除,最后湿地系统收割栽种植物或更换填料来将污染物最终除去。人工湿地不仅可用于污水处理,还可以用于景观营造、恢复自然湿地等[3]

3水生态修复技术的应用

3.1生物修复技术

生物修复技术是利用生物的新陈代谢对受损水体中的有机物和氮、磷等营养素进行净化治理,是我国最常用的治理技术之一。生物修复技术包括人工湿地技术、土地处理技术、高效微生物固定化技术、水生植物处理和生物浮岛技术等。人工湿地技术即是在一定条件下对生活污水、工业生产污水、农业污染水源和富营养化水体进行吸附、降解、转化等程序后,高效降低水体中的金属元素、有机物和病原微生物等。人工湿地技术相对于天然湿地有许多优势,比如可靠性较高,对环境危害因素针对性较高等,缺点在于占用的土地面积较大,建设成本较高。土地处理技术是一种相对传统的处理方法,主要是将土地作为处理的基本单位,并利用土壤中的微生物和植物的根茎等来实现对水体的净化功能,该技术的操作步骤简单,成本较低,便于实施,但是缺点也非常明显,包括处理能力较低,整个污水处理过程耗时过长等。高效微生物固定化技术则是一种新兴技术,将特殊培育的微生物或者酶布置在水体处理的关键位置,使得这种特殊的微生物或者酶在某一区域内达到很高的浓度,以此来提高治理效率。水生植物处理和生物浮岛技术则是利用水生植物来对水体中的污染物进行降解与转化,现在常用的植物有凤眼莲、芦苇等,这种治理方法成本低廉,效果较好,缺点在于受植物的季节性影响严重,部分植物还有造成生物入侵的风险。

3.2生态修复技术

生态修复技术的原理是对水体中缺少的成分进行恢复重建,从而有效的提高水生态环境的完整性,通过修复水生态的结构来实现水体的功能的恢复,当前使用最为广泛的技术有生物操纵技术和沉水植物重建技术等。生物操纵技术就是通过引入特定的鱼类来吞食过多的藻类以避免水体的富营养化,沉水植物重建技术即选取合适的本地沉水植物,并种植在一些需要修复的水域,并充分的融入到该水域中,成为该水域的组成部分之一。生态修复技术的优势在于这种治理措施与当地待修复的水体联系紧密,对我国严重的浅水富营养化问题有很好的治理效果。我国已经把此项技术应用于太湖流域,取得了喜人的治理效果。但是此项技术较为复杂,无论是生物操纵技术还是沉水植物重建技术都是通过后天的操作来对自然水体进行修复,是一个长期的过程,必须做好统筹规划工作,而且由于是直接对自然水体进行处理,计划受到的影响也会大大增加,稍有不慎,治理计划就可能产生波折甚至造成水生态系统的崩溃。

3.3生态水利工程技术

(1)河道修复。针对于水利工程、采矿等相关的工程对于河道的影响而言,在修复的过程中尽量保持其自然性,在河流的流向、流量、河道的形状方面都要尽量保持其自然。因为人工的对于其改变,会对水生生物系统造成影响。(2)河道内和流域内栖息地修复。河道生态系统的稳定,是在进行修复的工作的过程中重要的工作之一。在河道生态系统中包括了水生植物、鱼类等水生动物、以及微生物的生存,环境的改变对于生物会产生严重的生存危机的影响,因此在工作的过程中要使用生态修复的方式。(3)河岸修复。河岸修复的相关的工作有助于提升河岸的稳定性,主要是采取植物修复的方式来进行固定,减少混凝土材料的使用对于生态环境的影响。在进行堤岸固定的同时,在生态护岸一方面进行了截污控污的作用,有效的减少了污染物的排放。另一方面也优化了河道两侧的绿化程度,提供了更大的观赏性。

结语

水环境构成要素众多,如庞杂丰富的河道及城乡河湖水系等,在农业生产及工业现代化进程中,水环境作为基础条件愈显其重要性。在具体开展水环境治理时,因根据实际情况选择相应的治理技术及修复工程手段,多管齐下,提高水环境生态多样性。

参考文献:

[1] 李王芳. 分析河道治理改造中水环境保护现状及对策[J]. 低碳世界,2021,(1):15-16. 

[2] 方美清,王明艳. 乡村振兴背景下盐城市农村水环境景观治理对策[J]. 水利规划与设计,2021(3):15-18.

[3] 张岩,徐凌云,史云鹏. 基于层次分析法的太湖水环境治理技术效果综合评估[J]. 绿色科技,2021,(4):71-75.

》在线投稿系统

*文章题目:
*作者姓名:
*电子邮箱:
*通讯地址:
*联系方式:

  备      注:

*上传稿件:

支持上传.doc,.docx,.pdf,.txt,.wps文件

投稿须知:

1、审稿结果将于1~7个工作日以邮件告知,请注意查收(包含录用通知书、审稿意见、知网CNKI查重报告)。

2、提交投稿后,若7个工作日之内未接到录用通知,则说明该文章未被录用,请另投他刊。

3、凡投寄本刊稿件,如在内容上有侵权行为或不妥之处,均应文责自负。本刊有权对来稿进行文字编辑、加工和修改,如不同意,请附说明,以便妥善处理。

4、多作者文稿署名时须征得其他作者同意,排好先后次序,通知用稿后不再改动。

5、凡投往本刊稿件一经录用发表,其版权归本刊所有。

6、本刊已全文录入中国知网、万方、维普等数据库,如作者不同意被收录,请提前申明,未申明者,本刊一律视为同意被收录。

7、请勿一稿多投。