【導(dǎo)讀】源化利用關(guān)鍵技術(shù)問題，合理解決桃山水庫(kù)水源地的污染問題。平；逐步實(shí)現(xiàn)水環(huán)境由被動(dòng)保護(hù)向推進(jìn)流域經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式的轉(zhuǎn)變。河流干流長(zhǎng)220km，河道彎曲系數(shù)，流域總面積11015km2。區(qū)周邊主要支流有茄子河、七臺(tái)河、挖金鱉河、萬寶河、中心河、龍湖河。臺(tái)河市人民生產(chǎn)、生活和農(nóng)業(yè)的主要水源。庫(kù)區(qū)范圍內(nèi)均為一級(jí)區(qū)，水質(zhì)現(xiàn)狀為豐、平、枯水期水質(zhì)均為Ⅳ類～Ⅴ類水體，化學(xué)需氧量、鐵、總磷、總氮和氨氮等6項(xiàng)指標(biāo)均超標(biāo)；通過“綜。心改善松花江流域的水質(zhì)狀況，保障松花江流域人民喝上清潔的飲用水。劃均涉及到桃山水庫(kù)或七臺(tái)河市污水處理廠的建設(shè)。庫(kù)飲用水源地生態(tài)防治工作創(chuàng)造了良好的條件。根據(jù)流域水域功能，分階段實(shí)施污染控制。市水域基本消除黑臭。重，導(dǎo)致庫(kù)周水土流失嚴(yán)重，同時(shí)入庫(kù)支流茄子河水質(zhì)較差，導(dǎo)致水庫(kù)水質(zhì)惡化。且不斷增加，每年進(jìn)入桃山水庫(kù)的污染物達(dá)，水庫(kù)水質(zhì)日趨惡化。水庫(kù)污染成因分析，單純靠點(diǎn)源治理，不能從根本上解決水污染問題。

　　

【正文】 充分考慮其基質(zhì)環(huán)境背景和對(duì)應(yīng)的水文水利條件，選擇具有較強(qiáng)抗逆性和污染物凈化能力的適宜物種，形成由 “截留系統(tǒng) ——人工強(qiáng)化林灌 系統(tǒng) ——草濾帶 ——濕生植物帶 ——挺水植物 ”構(gòu)成的生物凈化子 31 系統(tǒng)等級(jí)，有效發(fā)揮多層次復(fù)合生物凈化系統(tǒng)的凈化效能，實(shí)現(xiàn)生態(tài)修復(fù)的功能優(yōu)勢(shì)。 截留系統(tǒng) 沿 湖 畔帶布設(shè)，截留徑流區(qū)沿地勢(shì)流至截留系統(tǒng)內(nèi) 。截留系統(tǒng)對(duì)面源污染有著較好的收集作用，尤其在 湖庫(kù)畔 農(nóng)田旁邊設(shè)置截留系統(tǒng)，可以有效截留 N、 P、農(nóng)藥等物質(zhì)，防止其流入 水庫(kù) 。 截留系統(tǒng)另一方面可以將截留到的污水按比例均勻 地 分派到后續(xù)系統(tǒng)，有效提高系統(tǒng)負(fù)荷，通過截留系統(tǒng)可截留水中的泥沙，定期清掏，減少水土流失的同時(shí)減少后續(xù)系統(tǒng)負(fù)擔(dān)。 另外， 對(duì)于污染比較嚴(yán)重的地區(qū)還可在截留系統(tǒng)內(nèi)加設(shè)小型地埋式水處理系統(tǒng)，較大程度的削減污染物。 圖 地埋式局部處理方式 庫(kù)濱帶植被緩沖系統(tǒng) 利用不同植被對(duì)土 壤養(yǎng)分吸收能力的互補(bǔ)性和對(duì)農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染的截留、過濾能力，在農(nóng)田與水體之間建立合理的林 灌 帶或草地過濾帶 ， 將農(nóng)田與水體隔開，可以有效地減少農(nóng)田地表和地下徑流帶來的非點(diǎn)源污染物。在平原地區(qū)建立植被緩沖帶最常見的模式是農(nóng)田防護(hù)林帶，合理的林 灌 帶不僅可以固岸護(hù)坡滯緩地表徑流，固持土壤顆粒，同時(shí) 還 可 以 大量吸收地表和地下徑流中 的 氮、磷等營(yíng)養(yǎng)元素，減少農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分流失及由此而產(chǎn)生的水質(zhì)污染。國(guó)外研究發(fā)現(xiàn)，農(nóng)田與水體間 50m 寬的沿岸植被緩沖帶，氮在岸邊植被帶的截留率為 89%，而農(nóng)田作物的截留率僅為 8%，磷的截留率分別為 80%和 41%，可見喬木植被帶截留和調(diào)節(jié)控制氮、磷的能力比農(nóng)作物強(qiáng)得多。因此，在農(nóng)田防護(hù)林帶規(guī)劃和設(shè)計(jì)中， 32 在考慮其防風(fēng)固沙、改善氣候、防御自然災(zāi)害等宏觀生態(tài)功能的同時(shí)，更要結(jié)合當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染的特點(diǎn)和規(guī)律，在樹種選擇、林帶寬度、范圍以及林帶模式設(shè)計(jì)中，應(yīng)盡量選擇多吸收、過濾、截留農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染的樹種和模式，達(dá)到生態(tài)調(diào)節(jié)功能、污染防治功能、景觀功能與經(jīng)濟(jì)效益的和諧統(tǒng)一。 圖 濱岸 截留系統(tǒng)與 林 灌 帶 緩沖帶 圖 濱岸緩沖帶全系列植被構(gòu)成示意圖 庫(kù)濱帶植被緩沖帶的草林復(fù)合凈化系統(tǒng)包括人工防護(hù)林 灌 帶和人工強(qiáng)化草濾帶和濕生植物凈化帶三 部分，約在庫(kù)濱 50 米左右布設(shè)，在此區(qū)域結(jié)合現(xiàn)有 土著 植被 類型 ，加強(qiáng)人工 覆植密度和多樣性。其中人工防護(hù)林灌帶以耐貧瘠的速生 33 樹種柳樹為主，兼覆多年生經(jīng)濟(jì)作物 胡枝子， 構(gòu)建 方法 采用 直播、移苗 和 分殖 (扦插、壓條 )3 種 方法相結(jié)合的方式 ； 人工強(qiáng)化草濾帶以當(dāng)?shù)貎?yōu)勢(shì)的耐貧瘠、多年生草甸植被 早熟禾、 小葉樟、羊草為主 ，構(gòu)建方法采用 直播 和草皮覆 栽兩種方法 相結(jié)合的方式；濕生植物凈化帶以多年生高凈化效能濕生植物蘆葦和菖蒲為主，兼插景觀觀賞凈化植被美人蕉，構(gòu)建方式以營(yíng)養(yǎng)繁殖體移栽方式為主。庫(kù)區(qū)周邊 是庫(kù) 區(qū) 的重要組成部分和最后保護(hù)屏障，加強(qiáng)管理和重建 緩沖帶 帶工程是 水庫(kù) 環(huán)境保護(hù)的重要工作。 （ 1）制訂有關(guān)法律法規(guī)，強(qiáng)化 水庫(kù)周邊 的環(huán)境管理，禁止重點(diǎn) 庫(kù)濱 帶的任何人類生產(chǎn)生活活動(dòng)； （ 2）逐步恢復(fù)庫(kù)濱帶的保護(hù)功能，有步驟地實(shí)施退田還林還草計(jì)劃； （ 3）劃定庫(kù)濱帶保護(hù)區(qū)，實(shí)行污染物總量控制，減少庫(kù)濱帶污染物的交換，控制庫(kù)濱帶污染。 挺水植物水生系統(tǒng) 挺水植物水 生 系統(tǒng)位于系統(tǒng)末端，其主要的功能就是吸附有機(jī)物、吸收營(yíng)養(yǎng)鹽、吸收重金屬元素、對(duì)水質(zhì)凈化；最常用的挺水植物是自然濕地挺水植物，如蘆葦和香蒲等。同時(shí)通過挺 水植物的種植還能在庫(kù)畔周邊形成怡人景觀。 選擇修復(fù)性挺水植物的首要原則是植物有發(fā)達(dá)的根系，并且能迅速擴(kuò)繁，因?yàn)榇蟮纳锪?、大的莖干根系密度不僅能最大限度地 吸附、 吸收污染物， 還 能為微生物提供更 好 的生長(zhǎng)環(huán)境，穩(wěn)固基質(zhì)和增強(qiáng)基質(zhì)傳導(dǎo)功能。其次，植物必須具有良好的通氣組織，以便有效地將氧輸送到根際，為植物根系和微生物創(chuàng)造良好的微生境。 同時(shí) ， 在挺水植物種植范圍內(nèi)，還可增加如：跌水瀑布，景觀噴泉等設(shè)施，一方面可以增加水中含氧量，提高植物及微生物的凈化效果，另一方面，可以增加水體景觀性。 34 圖 挺水水生修復(fù) 系統(tǒng) 圖 挺水植物區(qū)跌水曝氣系統(tǒng) 人工濕地截留凈化系統(tǒng) 針對(duì)雨水匯集區(qū)，可修建 人工濕地截留凈化系統(tǒng) ，對(duì)雨水徑流帶來的泥沙、有機(jī)物、氮、磷以及農(nóng)業(yè)徑流帶來的化 肥、農(nóng)藥形成有效的截留和凈化。 人工濕地截留凈化系統(tǒng) ，采用潛流式 人工濕地 ，下層基質(zhì)由礫石和粗砂等大粒徑填料構(gòu)成，表層覆蓋土壤和細(xì)沙 種植蘆葦 、香蒲 等植物， 利用基質(zhì)、植物和基質(zhì)表面的微生物的聯(lián)合作用對(duì)原水中污染物進(jìn)行凈化。 圖 潛流式 人工濕地 截留凈化系統(tǒng) 35 湖濱洗腎式凈化系統(tǒng) 對(duì)于湖泊水體污染的生態(tài)修復(fù)，由于水體流動(dòng)較慢，采用庫(kù)區(qū)原位修復(fù)存在著水體流動(dòng)性差、溶解氧含量低的問題。故可以采取在湖濱地帶修建生態(tài)凈化系統(tǒng)，將湖水引入系統(tǒng)，經(jīng)凈化后再排會(huì)湖內(nèi)，形成循環(huán)凈化模式。 圖 湖濱 洗腎式強(qiáng)化凈化系 示意圖 湖 濱洗腎式凈化系統(tǒng) ，即在湖庫(kù)沿岸修建引水型凈化區(qū)，凈化系統(tǒng)可采用 曝氣 +生物膜 +水生植物 +生物膜濾料 的工藝流程。首先通過水泵或水下推進(jìn)器，將湖水引入凈化系統(tǒng)，湖水在凈化系統(tǒng)形成退流狀態(tài)，進(jìn)入系統(tǒng)先經(jīng)曝氣區(qū)富氧，在再經(jīng)過生物膜填料區(qū)利用填料上附著生長(zhǎng)的衛(wèi)生對(duì)污水中有機(jī)污染物以及氮、磷等進(jìn)行凈化，自后湖水進(jìn)入 水生植物 區(qū)和 生物膜濾料 區(qū)進(jìn)一步凈化和穩(wěn)定后排回湖體， 形成 對(duì)污染湖水 循環(huán) 凈化。同時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)在植物選擇上可種植多種景觀性植物，如美人蕉、鳶尾、再力花等，在凈化污水的同時(shí)也營(yíng)造了優(yōu)美的景觀。 圖 湖濱洗腎式強(qiáng)化凈化系統(tǒng)剖面圖 36 人工濕地生態(tài) 保護(hù)技術(shù) 在農(nóng) 村利用天然洼地、沼澤、荒地等修建人工濕地污水處理系統(tǒng) ，可以有效地消減 農(nóng)村生活污水和 農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源的污染。 同時(shí)，利用 廣大農(nóng)村地區(qū)存在的多水塘景觀（在農(nóng)村和農(nóng)田中人工修建許多面積不大的水塘）在截留農(nóng)田中氮、磷及農(nóng)藥方面具有重要作用。 另外， 濕地系統(tǒng)還能豐富生境與景觀的多樣性，維持農(nóng)田系統(tǒng)的生物多樣性和穩(wěn)定性。利用廢洼地、坑塘建立人工濕地系統(tǒng)，特別適用于村鎮(zhèn)生活污水、畜禽廢棄物以及農(nóng)田非點(diǎn)源污染物的凈化，既節(jié)約土地，又節(jié)約成本。 人工 濕地技術(shù)基本原理 濕地系統(tǒng)是將污水有控制地投配到土壤處于飽和狀態(tài)且生長(zhǎng)有濕生沼澤植物的土地上，污水在沿一定期方向流動(dòng)的過程中，在水生植物和土壤聯(lián)合作用下得到凈化的一種土地處理系統(tǒng)。在天然河 湖 周圍一般有很多坑塘或 沼澤 等，可改造為人工濕地凈化系統(tǒng)，增設(shè)配水和排水系統(tǒng)，濕地區(qū)可綜合利用，即凈化廢水，又可開發(fā)利用。 人工濕地是一種由人工建造和監(jiān)督控制的類似沼澤的系統(tǒng)，在一定長(zhǎng)寬比、一定坡度的地塊中，由土壤和填料組成填料床，使污水在床體的填料縫中或在床體表面流動(dòng)，床體表面可種植蘆葦 、香蒲 等植物，形成一個(gè)獨(dú)特的動(dòng)植物生 態(tài)系統(tǒng)，它利用自然生態(tài)系統(tǒng)中的物理、化學(xué)和生物作用來實(shí)現(xiàn)污水的凈化，如在表面種植蘆葦則稱蘆葦人工濕地處理系統(tǒng)。 蘆葦濕地處理系統(tǒng)作為一種高效、便利、廉價(jià)的污水處理方法，在國(guó)內(nèi)外已廣泛用于城鎮(zhèn)污水、工農(nóng)業(yè)廢水等的處理。 用于處理生活污水時(shí)， 一般情況下BOD5去除率 90%， COD 去除率為 80%， SS 去除率為 90%， TN 去除率為 50%，TP 去除率為 50%，出水水質(zhì)達(dá)到和超過常規(guī)二級(jí)處理標(biāo)準(zhǔn)。另外，蘆葦濕地處理與常規(guī)二級(jí)處理法比較，基建費(fèi)用節(jié)省 1/2—2/3；運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)節(jié)省 2/3—4/5；能耗節(jié)省 2/3；具有常規(guī)二級(jí)處理 難以達(dá)到的脫 N、 P 的作用。 人工濕地技術(shù)選擇 濕地在自然界的形成是多種多樣的，不同類型濕地，通常可歸納為三類，即天然濕地（沼澤地），自由水面濕地（圖 ）和 潛 流人工濕地（圖 和圖 ）。 37 人工濕地按污水在濕地中流動(dòng)的方式又可分為地表流濕地、水平潛流濕地和垂直潛流濕地 3 種類型。 針對(duì) 桃山水庫(kù) 的自然條件選擇蘆葦和香蒲作為人工濕地系統(tǒng)的首選植被品種。這兩種植物對(duì)水中的各種污染物質(zhì)，如 BOD SS、營(yíng)養(yǎng)元素氮、磷、微量元素及有機(jī)物質(zhì)和難降解有機(jī)物、病原菌等都有明顯的去除作用。保證濕地的處理效果， 使污水在濕地床層內(nèi)流程順暢，著重考慮了在濕地整個(gè)寬度上均勻布水和集水的問題。穿孔大小及間距取決于進(jìn)水流量、水質(zhì)情況、水力停留時(shí)間等因素，即采用水平潛流與上升式復(fù)合垂直布水方式，其好處有以下幾點(diǎn) :①水平潛流能夠保證冬季的正常運(yùn)行 。②上升式垂直流能充分利用植物根系 。平潛流與上升式復(fù)合垂直布水方式能完美地變換濕地內(nèi)部的水力流態(tài)，在植物的不同生長(zhǎng)季行交替使用，最大空間上利用濕地的效能 。④上升式垂直布水方式使得大部分懸浮物以及脫生物膜沉積在濕地填料層底部導(dǎo)膜區(qū)，便于清淤。 圖 自由水面濕地系統(tǒng) 圖 潛流 人工濕地 水處理系統(tǒng) 38 圖 潛流式 人工濕地 污水處理系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)示意圖 北方人工濕地建設(shè)特點(diǎn) 人工濕地是一個(gè)人工的自然系統(tǒng)，受氣候影響比較大，特別是在冬季，存在防凍和植被枯死、表面凍結(jié)造成床體缺氧等許多問題。潛流式人工濕地主要優(yōu)勢(shì)是污水在處理過程中被覆蓋起來，使污水因蒸發(fā)和流動(dòng)造成的能量損失最小。這種人工濕地更適宜在冬天運(yùn)行。在寒冷地區(qū)使用人工濕地技術(shù)，因?yàn)槎緡?yán)寒，能使人工濕地系統(tǒng)凍結(jié)，甚至發(fā)生管道破裂等問題，所以在冬季要求對(duì)其進(jìn)行隔離保護(hù)。為了更有效地隔離，在設(shè)計(jì)的時(shí)候均衡地 布置覆蓋物，將覆蓋物用作隔離物，解決系統(tǒng)冰凍問題。 預(yù)處理與人工濕地結(jié)合作為北方人工濕地組合工藝的重要意義不僅在于對(duì)濕地人水進(jìn)行初理，保證實(shí)地系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，更重要的是通過調(diào)整預(yù)處理的處理深度，保證系統(tǒng)各季運(yùn)行效果。春夏秋季充分利用濕地的凈水功能，冬季強(qiáng)化預(yù)處理進(jìn)行補(bǔ)充。在保證污水效果的前提下，可極大地降低運(yùn)行成本。通常出水指標(biāo)要求較低時(shí)，預(yù)處理采用常規(guī)一級(jí)處理即可，比如調(diào)節(jié)沉砂池、格柵間等。當(dāng)出水指標(biāo)要求較高時(shí)，預(yù)處理采用常規(guī)一級(jí)半處理或一級(jí)強(qiáng)化處理，比如酸化、高負(fù)荷活性污泥法，當(dāng)出水指標(biāo)要求更高時(shí)， 預(yù)處理采用二級(jí)處理，濕地系統(tǒng)作為深度處理工藝。 另外，低溫環(huán)境下，人工濕地的處理效果比較低，可采取冬儲(chǔ)夏排的方式。在冬季 (每年的 11 月份至次年的 3 月份 )，由于低溫系統(tǒng)無法穩(wěn)定運(yùn)行，需要修建貯存塘貯存部分污水，實(shí)行冬貯夏排，在暖季 (每年 4 月份至 10 月份 )逐步投配到濕地系統(tǒng)進(jìn)行處理。 39 濕地能否正常運(yùn)行，水位控制是非常重要的因素。設(shè)置兩種水位調(diào)節(jié)方式，是在出水管上設(shè)可轉(zhuǎn)動(dòng)彎管，隨彎管的轉(zhuǎn)動(dòng)來控制調(diào)整濕地單元內(nèi)水位的高低，另一種是在渠內(nèi)設(shè)閘板，按要求控制濕地整體水位。在運(yùn)行過程中，濕地內(nèi)部會(huì)形成一些生物膜等沉積物， 為了有效防止堵塞淤積，專門在濕地底部設(shè)計(jì)一套導(dǎo)膜沖洗系統(tǒng)，定期開啟，利用快速的水流將這些沉積物從濕地排出。導(dǎo)膜系統(tǒng)據(jù)濕地單元的尺寸與構(gòu)造進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以在濕地坡降最低處設(shè)置單排導(dǎo)膜沖洗系統(tǒng)，亦可在底部設(shè)網(wǎng)狀導(dǎo)膜沖洗系統(tǒng)。 總的來說，濕地作為陸地釋放某些物質(zhì)的過濾器的功能已備受關(guān)注，利用濕地處理污水和污泥已取得一定成果。濕地生態(tài)工程投資少，運(yùn)行費(fèi)用低，易于維護(hù)管理，運(yùn)行比較穩(wěn)定，處理效果好，不僅能吸納大量有機(jī)物，還能除去農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染帶來的氮、磷等植物營(yíng)養(yǎng)類污染物質(zhì)。 湖泊水體 生 態(tài)修復(fù)技術(shù) 底泥 生態(tài)疏浚技術(shù) 底泥是水生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分 ， 是水體泊營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)的中心環(huán)節(jié) ， 也是水土界面物質(zhì) (物理的、化學(xué)的、生物的 ) 積極交換帶。桃山水庫(kù)底泥中富含的營(yíng)養(yǎng)物是水體的內(nèi)污染源 ， 是造成桃山水庫(kù)水體富營(yíng)養(yǎng)化和營(yíng)養(yǎng)鹽來源之一。即使將外部入庫(kù)污染全部控制 ， 僅庫(kù)內(nèi)底泥釋放和動(dòng)力作用下的再懸浮、溶出也將引起藻類的發(fā)生。 桃山水庫(kù) 底泥的生態(tài)疏浚 一般工程疏浚為物理工程 ， 以取走泥沙為目的 ， 而桃山水庫(kù)生態(tài)疏浚目的在于清除含高營(yíng)養(yǎng)鹽的表層沉積物質(zhì)包括沉積在淤泥表層的懸浮、半懸浮狀、由營(yíng)養(yǎng)物形成的絮狀膠體 ， 或休眠 狀活體藻類及動(dòng)植物殘骸體等 ， 屬生態(tài)環(huán)境工程范疇。它適宜在進(jìn)入水體的污染物初步得到有效控制 ， 或?yàn)閼?yīng)急緩解重要城市取水口水質(zhì)問題時(shí)實(shí)施 ， 是重要的治理措施之一。主要是對(duì)大中型城市供水水源地、重要旅游區(qū)和特殊水域保護(hù)區(qū)的水質(zhì)保障有重要意義。 生態(tài)疏浚技術(shù)路線和方法 疏浚作業(yè)最佳施工期宜為初冬 和來年 初春 ， 桃山水庫(kù)處于低水位期 ， 水面風(fēng) 40 浪較小 ， 水體交換緩慢 ， 沉積物基本處于相對(duì)靜態(tài) ， 有利于高效施工。根據(jù)具體情況 ： （ 1）疏浚范圍確定 規(guī)劃以底泥分區(qū)研究成果為中推薦疏浚區(qū)和規(guī)劃治理區(qū)為基礎(chǔ)，采用底泥污染特征的 定量分析方法 控制指標(biāo)法，對(duì)污染控制指標(biāo) OM、 TP、 TN 進(jìn)行底泥背景值含量的統(tǒng)計(jì)分析，按標(biāo)準(zhǔn)偏差倍數(shù)法確定污染區(qū)域的分布范圍和污染程度，結(jié)合防洪、供水等設(shè)施安全要求，確定規(guī)劃底泥生態(tài)疏浚區(qū)。 （ 2）疏浚深度控制 目前尚無成熟的確定疏浚深度的技術(shù)規(guī)范和方法。規(guī)劃利用底泥柱狀樣的監(jiān)測(cè)成果，分析各 庫(kù) 區(qū)內(nèi)各片規(guī)劃疏浚區(qū)污染物質(zhì)含量的垂直分布規(guī)律，采用拐點(diǎn)法和濃度控制值法，結(jié)合疏浚設(shè)備的疏浚精度，確定污染底泥的疏浚層位。 （ 3）底泥生態(tài)疏浚施工規(guī)劃 根據(jù)