【文章內(nèi)容簡介】 人們往往不可能對生態(tài)恢復的后果以及最終生態(tài)演替方向進行準確的估計和把握，因此，在某種意義上，退化生態(tài)系統(tǒng)的恢復具有一定的風險性。這就要求對被恢復對象進行系統(tǒng)綜合的分析、論證，將風險降到最低程度，同時，還應盡力做到在最小風險、最小投資的情況下獲得最大效益，在考慮生態(tài)效益的同時，還應考慮經(jīng)濟和社會效益，以實現(xiàn)生態(tài)、經(jīng)濟、社會效益相統(tǒng)一。 濕地生態(tài)恢復技術(shù)根據(jù)濕地的構(gòu)成和生態(tài)系統(tǒng)特征，濕地的生態(tài)恢復可概括為:濕地生境恢復、濕地生物恢復和濕地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能恢復3個部分，相應地，濕地的生態(tài)恢復技術(shù)也可以劃分為三大類：1）濕地生境恢復技術(shù)濕地生境恢復的目標是通過采取各類技術(shù)措施，提高生境的異質(zhì)性和穩(wěn)定性。濕地生境恢復包括濕地基地恢復、濕地水狀況恢復和濕地土壤恢復等。濕地的基底恢復是通過采取工程措施，維護基底的穩(wěn)定性，穩(wěn)定濕地面積，并對濕地的地形、地貌進行改造?；谆謴图夹g(shù)包括濕地基底改造技術(shù)、濕地及上游水土流失控制技術(shù)、清淤技術(shù)等。濕地水狀況恢復包括濕地水文條件的恢復和濕地水環(huán)境質(zhì)量的改善。水文條件的恢復通常是通過筑壩（抬高水位）、修建引水渠等水利工程措施來實現(xiàn)；濕地水環(huán)境質(zhì)量改善技術(shù)包括污水處理技術(shù)、水體富營養(yǎng)化控制技術(shù)等。需要強調(diào)的是，由于水文過程的連續(xù)性，必須嚴格控制水源河流的水質(zhì)，加強河流上游的生態(tài)建設。土壤恢復技術(shù)包括土壤污染控制技術(shù)、土壤肥力恢復技術(shù)等。2）濕地生物恢復技術(shù)主要包括物種選育和培植技術(shù)、物種引入技術(shù)、物種保護技術(shù)、種群動態(tài)調(diào)控技術(shù)、種群行為控制技術(shù)、群落結(jié)構(gòu)優(yōu)化配置與組建技術(shù)、群落演替控制與恢復技術(shù)等。3）生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能恢復技術(shù)主要包括生態(tài)系統(tǒng)總體設計技術(shù)、生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建與集成技術(shù)等。濕地生態(tài)恢復技術(shù)的研究既是濕地生態(tài)恢復研究中的重點，又是難點。為了驗證人工濕地的運行質(zhì)量，為南四湖人工濕地建設以及運行管理提供技術(shù)基礎，2003年初山東省環(huán)保局與濟寧市政府聯(lián)合建立了人工濕地實驗基地。人工濕地實驗課題由青島理工大學承擔，協(xié)助單位有省南四湖、東平湖環(huán)境管理委員會辦公室、濟寧市環(huán)保局和濟寧市污水處理廠。南四湖人工濕地實驗基地位于濟寧市南郊的濟寧市污水處理廠（如圖41所示），占地面積約為1500m2，有效濕地床面積為1000m2，試驗進水量為50～100m3/d。將人工濕地分割成4個濕地床建造，每個濕地床大小為250m2，每組處理單元的水力停留時間在1～5天。濕地植物選用的是南四湖區(qū)容易栽植的本地蘆葦和香蒲兩種挺水植物，分別進行污染物質(zhì)的降解對比研究。圖41 濟寧市污水處理廠人工濕地中試工程流程圖人工濕地床中植物密度為70～120株/m2，進水選用濟寧污水處理廠二級處理出水，流量10～60 m3/d，、 m，濕地床底按1～3‰整理平整或做成壟－溝和淺型滯流結(jié)構(gòu)，濕地床中植物密度為70～120株/m2，流量 10～60 m3/d。 cm/d， g/。濟寧市污水處理廠的人工濕地實驗系統(tǒng)已正常運轉(zhuǎn)兩年多的時間，其對COD的去除率為30～50%，對總磷的去除率為35～60%，對氨氮的去除率為35～65%。鑒于人工濕地系統(tǒng)內(nèi)生物、物理、化學等污染物去除機理的復雜性及人工濕地作為一種生態(tài)工程處理技術(shù)易受地域特征和季節(jié)變化影響的工藝特性，綜合考慮解決湖區(qū)農(nóng)民生計的現(xiàn)實問題，2005年，山東省環(huán)保局與濟寧市政府聯(lián)合建設了南四湖新薛河人工濕地試驗工程(圖42)。圖42 新薛河人工濕地試驗工程平面布置圖南四湖新薛河人工濕地試驗工程建設在新薛河入湖口處的河灘上，占地面積約500畝，處理水量2500～8000 m3/d。處理出水水質(zhì)為CODCr≤30 mg/L、氨氮≤ mg/L。通過南四湖新薛河人工濕地試驗工程的建設和運行，為南四湖流域人工濕地的建設探索技術(shù)參數(shù)，積累運行和管理實踐經(jīng)驗。 項目可行性分析2000年以來，山東省在南四湖、東平湖流域進行工業(yè)結(jié)構(gòu)性污染治理，實施關(guān)、停、并、轉(zhuǎn)和制訂工業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整方案。隨著清潔生產(chǎn)、末端治理、環(huán)境基礎設施建設等措施的有效實施，入湖水質(zhì)得到了一定程度改善，為河流入湖口及入湖河道濕地修復工程的建設創(chuàng)造了有利的水質(zhì)條件。濟寧市污水處理廠人工濕地中試基地和南四湖新薛河人工濕地試驗工程的成功建設和運行，為郭河河道濕地生態(tài)修復工程的建設奠定了技術(shù)基礎，積累了運行和管理實踐經(jīng)驗。 原有河道生物群落的多樣性**區(qū)屬溫帶大陸性氣候，四季分明，光照充足，雨熱同季，雨量充沛，無霜期長，地形多樣，兼有平原、洼地、丘陵的特點，非常適宜于各種生物的生長。郭河沿線原來生長著多種濕地植物，主要包括蘆葦、香蒲、荷花、等挺水植物、浮葉植物以及金魚藻、寬葉藻、柳葉藻等多種沉水植物，但因為人類活動的影響，亂倒垃圾、亂采沙取土，河水污染嚴重，嚴重破壞河道走廊原有生態(tài)環(huán)境。進行河道走廊濕地生態(tài)恢復的自然條件較好。**鎮(zhèn)人民政府對本項目工作十分重視，先后組織多位專家對郭河流域進行濕地考察論證，討論項目實施的具體方式?；ù罅鈱ρ鼐€排污企業(yè)進行整治，對小淀粉、廢塑料加工進行了取締，使郭河河水逐步達到《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》IV類標準要求。河流水生生物逐漸增多。當?shù)厝罕妼拥雷呃葷竦厣鷳B(tài)修復工程也表現(xiàn)出極大的熱情和支持。1）旅游開發(fā)的外部條件某流域河段人工濕地水質(zhì)改善工程交通突出明顯優(yōu)勢，西距京滬鐵路、104國道、京福高速公路約10公里，東鄰○九公路，店韓路貫穿東北部山區(qū)。省道北留公路和木樓公路東西、南北分別貫穿鎮(zhèn)腹地，各級道路四通八達，滿足了發(fā)展中遠程休閑度假旅游的條件。2）河道濕地生態(tài)修復的科研和文化、教育價值郭河濕地生態(tài)修復工程科學研究范圍包括土壤、植物形態(tài)學和系統(tǒng)發(fā)生學、生態(tài)功能和管理、濕地造林、生物多樣性和生態(tài)旅游潛力等方面。同時，本項目具有向?qū)W校、游人和當?shù)厣鐓^(qū)開展宣傳教育的最有利條件。根據(jù)其資源構(gòu)成，是進行濕地保護和生態(tài)環(huán)境教育的理想基地。濕地是知識的寶庫。原生態(tài)型的自然環(huán)境孕育了生物多樣性。濕地世界還有很多未知領(lǐng)域，游客只有深入其中，真實體驗，必能領(lǐng)略更多樂趣。可以看出本項目旅游開發(fā)的條件較為成熟，在經(jīng)濟和技術(shù)上是可行的。綜合來說，某流域河段人工濕地水質(zhì)改善工程存在著良好的生態(tài)修復條件，有著政府和群眾的大力支持，還有濟寧市污水處理廠人工濕地中試工程和南四湖新薛河人工濕地試驗工程的運行經(jīng)驗作為技術(shù)后盾，項目建設是可行的。 第五章 建設規(guī)模及處理效果 水質(zhì)修復工程 建設規(guī)模根據(jù)甲方提供的數(shù)據(jù)，設計處理水量為80000m3/d。 設計進水水質(zhì)的確定根據(jù)甲方提供的數(shù)據(jù)和相同類型廢水的水質(zhì)情況，設計進水水質(zhì)如下：CODcr≤40mg/l 氨氮≤ 設計出水水質(zhì)根據(jù)甲方生產(chǎn)工藝要求，設計出水水質(zhì)如下：CODcr≤20mg/l 氨氮≤第六章 人工濕地水質(zhì)改善工程工藝選擇河流是高度動態(tài)的生態(tài)系統(tǒng),易受周圍景觀的影響，因此,河流生態(tài)學強調(diào)要把河流及其附近的土地視作一個整體來研究．在景觀生態(tài)學中，把河流與其附近的土地定義為河流廊道 ， 認為河流沿岸土地具有重要的 功能意義。Wa x 39。 d ( 1 9 8 9 ) 用 四維框架 模型來描 述河流生態(tài)系統(tǒng) ，即縱向( 上游一下游 ) 、 橫 向( 洪泛 區(qū)一高地 ) 、 垂向( 河道一基底) 和時間分量 ( 每個方向隨時間變化 ) .在縱 向上 ，河流是一個線性系統(tǒng) ，常表現(xiàn)為交替出現(xiàn)的淺灘和深塘．淺灘增加水流的紊動 ，促進河水充氧 ，干凈的石質(zhì)底層是很多水生無脊椎動物的主要棲息地 ， 也是魚類覓食 的場所 ； 深潭還是魚類的保護區(qū)和 緩慢釋放到河流中的有機物儲存區(qū)．河道的一個典型特征是蜿蜒 曲折， 天然河道很少是直的,與直線河流 相比 ，彎曲河流呈現(xiàn)更多 的生態(tài)環(huán)境類型， 擁有更復雜的動物和植物群落．在橫向上 ，大多數(shù)河流廊道由三部分組成 ，即河道、 洪泛區(qū)、 高地邊緣過渡帶．洪泛區(qū)是河道一側(cè)或兩側(cè)受洪水影響、 周期性淹沒的高度變化的區(qū)域．洪泛區(qū)可攔蓄洪水及流域內(nèi)產(chǎn)生的泥沙 ，這種特性可使洪水滯后．高地邊緣過渡帶是洪泛區(qū)和周圍景觀的過渡帶 ， 因此 ，其外邊界也就是河流廊道本身的外邊界．該區(qū)常受土地利用方式改變的影響．在垂 向上 ， 河流可分為水面層 、水層區(qū)和基底區(qū)．對于許多生物來講 ，基底起著支持 ( 一般陸上和底棲生物) 、屏蔽 ( 如穴居生物) 、 提供固著點和營養(yǎng)來源 ( 如植物 ) 等作用． 基底的不同結(jié)構(gòu) 、 組成物質(zhì)的不同穩(wěn)定程度 ，及其含有的營養(yǎng)物質(zhì)的性質(zhì)和數(shù)量等 ， 都直接影響著水生生物的分布．因此河道的水質(zhì)改善工程不是單一的工程而是一項系統(tǒng)的生態(tài)工程。根據(jù)水質(zhì)的特點，依據(jù)下列原則進行處理工藝方案的比選：先進適用 這是評價工藝的最基本標準。保證工藝的先進性是首先要考慮的，它能夠帶來廢水處理質(zhì)量、運行成本的優(yōu)勢，但是不能單獨強調(diào)先進性而忽略適用性，還要考慮工藝是否符合建設方的實際情況。經(jīng)濟合理 經(jīng)濟合理是指所用的工藝應能以最小的消耗（包括建設成本和運行成本）獲得最大的經(jīng)濟效果。要求綜合考慮所用的工藝所能產(chǎn)生的效益和該廠的經(jīng)濟承受能力。技術(shù)成熟，處理效果穩(wěn)定，保證出水水質(zhì)達到設計標準。便于實現(xiàn)工藝過程的自動控制，提高管理水平，降低勞動強度。單純從改善水質(zhì)來說，所選用的處理方法是多種多樣，概括起來主要有三個途徑：物理方法、化學方法和生物方法。物理方法，即“流水不腐，戶樞不蠹”，通過動力系統(tǒng)使整個水體流動、循環(huán)起來，提高水中氧的含量，達到減少有機物的目的。目前園林景觀水體基本上都采用該方法凈水。但此方式前期投資費用高，后期維護費用也較高，并且能源消耗較大。化學方法即向水中投放各種化學藥劑，如氯片、明礬等。該方法可立竿見影，很快起到凈水的效果，但缺點是顧此失彼，雖起到凈水效果，同時水中魚類等生物造成威脅，且長期投放會對水系周邊土壤造成嚴重污染破壞。生物法是通過建立水下生物圈，形成完整的生物鏈，實現(xiàn)水體自凈。該方法前期投資費用較少，后期養(yǎng)護費用也很低。綜合考量本方案應以生物法為主，輔以物化處理。生物法主要有：①厭氧發(fā)酵法高濃度的有機廢水的厭氧處理，不僅可以減少廢水的有機污染，同時還可產(chǎn)生沼氣。此法動力消耗少，設備簡單，便于操作管理，同時還可作為能源利用。但對于河道廢水來說，有機物濃度比較低并且水量太大，厭氧需要較大的設備投資。②活性污泥法活性污泥法利用吸附和氧化作用，去除廢水中的有機污染物，國內(nèi)采用的工藝多為延時曝氣活性污泥法。延時曝氣活性污泥法又稱完全氧化活性污泥法，此法具有方法成熟，對負荷變化適應性強的優(yōu)點，BOD去除率為80%以上，色度去除率約為50%。處理效果好，應用較廣泛。但是大規(guī)模的好氧處理需要消耗大量的能量該方法對于河道水質(zhì)的修復運行成本太高③生物膜法生物膜法是利用生長在填料表面的生物膜來處理廢水。生物膜法的處理構(gòu)筑物有生物濾池，生物轉(zhuǎn)盤和生物接觸氧化池。最近幾年國內(nèi)采用較多的是接觸氧化法，生物接觸氧化是一種介于活性污泥法與生物濾池兩者之間的生物處理技術(shù)，兼具兩者的優(yōu)點。其實質(zhì)就是在池內(nèi)充填填料，在填料上布滿生物膜，充氧污水與生物膜廣泛接觸，在生物膜上微生物的新陳代謝功能的作用下，污水中有機物得到去除，污水得到凈化。其主要特點是:1）具有較高的處理效率，單位體積生物量多，因而有機負荷高，接觸停留時間短，處理效率高，有利于縮小處理構(gòu)筑物容積，減少占地面積，節(jié)省基建投資。2）污泥不需回流，不會發(fā)生污泥膨脹，運行管理簡便。3）耐沖擊負荷能力強，這種方法由于在填料上生長著大量生物膜，對負荷的變化適應性強，在間歇運行的條件下，也有較好的處理效果。4）掛膜陪菌簡單，一般印染廢水一個星期即可掛膜，再經(jīng)20天馴化便可投入運行。但是該方法需要的大量的填料增加了投資成本，并且與活性污泥法一樣需要消耗大量的能量，實際操作具有非常大的難度。④人工濕地人工濕地（Constructed wetlands） 是上世紀七八十年代發(fā)展起來的新型廢水處理工藝，它根據(jù)自然濕地生態(tài)系統(tǒng)中物理、 化學、 生化反應的協(xié)同作用來處理廢水，是一個獨特的土壤 植物 微生物生態(tài)系統(tǒng)， 可以促進廢水的循環(huán)、 再生使廢水中所含污染物質(zhì)以作物生產(chǎn)形式再利用或直接去除，該方法具有“ 一高三低” 的特點 即高效率、 低投資、 低運轉(zhuǎn)費用、 低維持技術(shù)。根據(jù)人工濕地中水流的變化一般可將人工濕地分為三種類型： 表面流濕地、 垂直流濕地立式濕地 、潛流濕地。表面流濕地中污水在其填料的上面漫流，絕大部分有機污染物的降解由浸沒在污水中的植物莖基部生物膜上的微生物完成；潛流濕地是由濾料層與植物共同構(gòu)造的系統(tǒng)，是一個由填料、 植物與微生物共同組成的生態(tài)系統(tǒng)， 污水經(jīng)配水系統(tǒng)均勻分配并緩慢流過填料床植物根系并被其中的植物與微生物處理；垂直流濕地系統(tǒng)綜合了上述兩種濕地的特點， 其構(gòu)造要求也相對較高。 表面流人工濕地在外貌和功能上都與自然濕地最為相似，一般有一個或幾個填料床組成，床底填有基質(zhì)并有防漏層阻止廢水滲入地下而污染地下水；廢水在土壤的上層水平流動，廢水經(jīng)常同表層水混合在濕地內(nèi)流動，持續(xù)時間一般為10天；固態(tài)懸浮物被填料及根系阻擋截留通過濕地而沉淀，同時微生物也附著在填料或植物的根莖葉上發(fā)揮生物降解作用。在潛流人工濕地中，廢水從濕地表面縱向流入填料床的底部，床體處于不飽和狀態(tài)，氧可通過大氣擴散和植物傳輸進入人工濕地系統(tǒng)，但生物作用主要是厭氧反應，所以垂直潛流人工濕地的硝化能力要高于平流潛流人工濕地。表層流人工濕地投資小、但占地面積較大，臭味明顯；潛流人工濕地占地面積小，臭味不明顯，但造價較大。兩者相比優(yōu)點缺點明顯互補，具有不同的作用，可以根據(jù)不同的需要和條件進行選擇。 人工濕地中常用的主要植物有浮游植物、挺水植物、沉水植物。浮術(shù)游植物主要用于氮、磷的去除和提高穩(wěn)定性，挺水植物是最為廣泛應用的植物，而沉水植物系統(tǒng)還處于實驗室研究階段，其主要應用領(lǐng)域在于初級處理和二級處理后的精處理。水生植物除自身具有較強的凈化廢水功能外，還提供了放氧表面和微生物棲息環(huán)境，同時還與周圍環(huán)境的各種原生動物、微生物形成小環(huán)境，對多種污染物有較強的吸收、分解、富集能力。濕地床層中因植物根系對氧的傳遞釋放，使其周圍的微生物環(huán)境依次呈現(xiàn)出好氧、缺氧和厭氧狀態(tài)