湖滨缓冲带生态修复与污染源控制工艺比选

1、湖滨缓冲带生态修复与污染源控制工艺比选缓冲带生态修复工艺比选为了保证AA湖缓冲带生态构建工程能够顺利建设、长期运行、充分发挥生态效益，物种选择与修复方案确定是生态构建成功与否的关键之一。植被物种配置原则（1）因地制宜，选用本地物种根据工程区地形地貌、土壤类型，因地制宜选用本地适合生长的植物物种。（2）优先选择具有防土壤侵蚀、保持水土的物种选择具有如下特点的物种：生长迅速、枝叶繁茂、郁闭较快，蓄水保水能力强的物种根系发达，盘结和固持土壤，可提高土壤防侵蚀能力的物种环境适应能力强，耐旱、耐瘠、抗病虫害的物种。（3）繁殖容易，种植技术简单，易成活生态修复工艺比选 乔灌草复合系统修复工艺通过结合AA湖

2、自然景观特点，对缓冲带进行乔灌草复合系统建设，根据AA湖各段不同功能需求与地形地貌，拟采用不同类型植物组合，其选择如下：（1）按高程选择高程在1722.5m左右的废弃鱼塘内部及附近区域种植水生植物；1722.5-1723.5m之间的种植湿生植物，以低矮灌木为主，局部点缀乔木；1723.5m以上种植乔木和灌木。在地形坡度较大、土层较薄处，种植耐旱、耐瘠薄的植物；在土层较厚，土质较好区域种植部分观赏性好的乔木。（2）按缓冲带类型选择村落型缓冲带：村落附近物种选择原则为生态型、景观型相结合，选择一些高大抗风物种，搭配开花灌草，形成色彩丰富的小环境，并适度种植经济作物；陡岸型缓冲带：邻山植物选择水土保

3、持能力强，防风固沙、耐瘠薄、耐干旱的植物，可以达到水土保持，减少入湖泥沙的作用。邻公路行道树，根据缓冲带所在位置，统一考虑布局，其它物种选择以环境效益为主；景区型缓冲带：在保证环境效益的前题下，可与现有景区环境相融合，细化植物，采用小面积种植，形成四季有景的观赏效果。绿篱带生态构建工艺绿篱隔离带的构建形采用植物篱形式。植物篱由木本植物或一些茎干坚挺、直立的草本植物组成，密集度较高，具有拦截人为干扰、分散地表径流、降低流速、增加入渗和拦截泥沙等多种功能。通过绿篱带和附属设施配置，将缓冲带按照管理需求设置为三种形式：开放型、封闭型、半封闭型。（1）开放型与现有景区相协调可供游人游览休憩。（2）封闭

4、型为杜绝人为干扰，保护流域生态多样性，如鸟类栖息地、抗浪鱼保护区等。（3）半封闭型可按照不同年内时段的管理要求，分时段进行封闭管理或向游人开放。对于AA湖缓冲带来说，以植物篱为主，局部为铁丝网+攀援植物；功能展示节点为开放式管理，鱼类保护区及鸟类栖息地为封闭式，其余段为半封闭式。生态透水净化带构建工艺比选缓冲带是AA湖的最后一道保护屏障，AA湖流域的30%污染物通过地表散流即通过缓冲带进入湖泊，生态透水净化带的建设是缓冲带构建不可缺少的组成部分。生态透水净化带的设计是建立在生态原理基础之上，通过选择配置净化氮、磷能力强的土著植物种类，并与共生的动物、微生物综合发挥作用，滞留，吸收与分解污染物，

5、达到净化水质的目的。生态透水净化带构建工艺比选生态透水净化带工艺主要有下凹式绿地、碎石床工艺、湿地工艺、生态沟渠工艺、硬质透水地面工艺、生态塘净化工艺等。表 STYLEREF 1 s 6 SEQ 表 * ARABIC s 1 1 低污染水净化工艺介绍工艺名称工艺简介下凹式绿地通过营造低于路面的下凹式的绿地，蓄渗部分或全部的雨水，达到暂存、缓存雨水的作用，对地表径流进行净化和过滤。碎石床通过营造低于路面的下凹式的低洼地，在低洼地内填充碎石或填料，截留地表径流并进行深度处理。生态沟渠具有一定净化功能的沟渠，一般采用格栅、沉沙系统、生态堤岸相结合的处理工艺。硬质透水地面硬质的，具有透水性的地面，一般

6、为草皮砖地面、生态混凝土地面等。生态塘利用配置水生植物和水生动物净化滞留的低污染水的水塘。表 STYLEREF 1 s 6 SEQ 表 * ARABIC s 1 2 低污染水净化工艺比选表工艺比较项目下凹式绿地碎石床生态沟渠硬质透水地面生态塘投资较小较小一般较大较小管理维护简单简单简单一般一般工艺特点截留效果好、净化水质良好截蓄效果好、净化水质较好净化水质效果一般增加路面透水性占地面积较大，净化效果好冬季运行影响较小无影响影响较大无影响影响较大工程适用性适用适用适用区域有限适用区域有限适用区域有限经比选，本工程选取下凹式绿地工艺造价最低，在工程区内易于营造，选取为主要工艺；在局部外来污染较为严

7、重的区域，采用碎石床工艺进行强化。生态透水净化带构建工艺与净化效果（1）下凹式绿地工艺下凹式绿地通过一定的结构形态配置，蓄渗部分或全部的雨水，达到暂存、缓存雨水的作用，对地表径流进行净化和过滤。同时，下凹式绿地可将大量固体拦截在绿地内，其中部分污染物可转变成植物的营养物质。下凹式绿地下凹深度设计为30cm。国内外大量研究成果表明，下凹式绿地系统对地表径流污染物的削减作用明显，目前我国城市绿地建设已经在逐步推广使用下凹式绿地。目前北京市新的城市建设规划下凹式绿地所占比例必须达到绿化面积的50%以上。根据黄明生教授通过对上海区域的关于城市绿地系统对雨水径流调蓄及污染削减效应研究研究表明，修建适当下

8、凹深度（0.10.3 m）的下凹式绿地可基本削减3年一遇设计暴雨重现期下连续1 h降雨产生的地表径流。对有机物、N、P等污染物的平均去除率可达4050%以上。下凹式绿地的形式多种多样，可建设为一条狭长的垄沟，也可建设成大面积的低洼地。垄沟状下凹式绿地，用于已有林地或新建林地之间。设计在AA湖缓冲带内以此种形式的下凹式绿地为主。1）块状下凹式绿地 块状区域下凹式绿地采用人工挖方，开挖深度为30cm，由原地面两阶放坡开挖，边坡比为1:4。 开挖土方全部用于周边微地形的营造，对土方进行压实，防止水土流失。 微地形堆放高度为3050cm，并在其上边种植草花、灌木。图 STYLEREF 1 s 6 SE

9、Q 图 * ARABIC s 1 1 块状区域下凹式绿地断面图2）垄沟状下凹式绿地在乔木种植的基础上，进行垄沟状下凹式绿地开挖。开挖采用人工的方式进行施工，多余土方用于下凹式绿地周边的场地平整。开挖后，人工对底部及四周作简单的平整处理。垄沟状下凹式绿地开挖深度为30cm，由原地面两阶放坡开挖，单垄宽度2m。对于拆迁区，可在垄沟状下凹式绿地内部填充拆迁区的废弃碎砖，在消化废弃碎砖的基础上，增强其净化效果。图 STYLEREF 1 s 6 SEQ 图 * ARABIC s 1 2 垄沟状下凹式绿地断面图（2）碎石床工艺碎石床是对低污染水进行强化净化处理的主要设施，可进一步削减氮磷等污染物的入湖量。

10、在缓冲带内开挖净化用沟槽，在槽内填充碎石或腐殖土等填料，对地表径流污染进行深度处理。在净化过程中，水与污染物分离，水被渗滤后排入湖中，污染物通过物理化学吸附作用被截留在土壤中，由土壤中的微生物降解，一部分被分解成为无机C、N留在土壤中，一部分变成N2和CO2逸散在空气中，P则主要被土壤物理化学吸附，截留在土壤中，为净化系统上部的植被单元的植物吸收利用。在污染严重区域的下凹式绿地中铺设碎石床，填放碎石时，应分层填充，碎石粒径3-8cm，填充高度20cm；同时在边坡填充砾石时，应注意对边坡进行保护。图 STYLEREF 1 s 6 SEQ 图 * ARABIC s 1 3 碎石床断面图（3）净化效

11、果、工艺可靠性及稳定性下凹式绿地工艺在国内外有广泛应用，在来水水质TN9mg/L、TP0.35 mg/L的设计条件下，下凹式绿地对污染物TN、TP的平均去除率达到30%。入湖沟渠及河流低污染水净化工艺比选入湖沟渠及河流低污染水净化工艺比选入湖沟渠与河流低污染水净化工艺有湿地型净化工艺、河口连片多塘净化工艺、据AA湖流域低污染水污染、收集等现状情况，结合当地的地质条件等综合因素，提出三种入湖河流及沟渠低污染水处理工艺：人工湿地净化工艺、河口连片多塘净化工艺、工程区配水+植被漫流净化工艺。（1）人工湿地净化工艺将入湖河水引入人工湿地，在湿地内进行处理，湿地是人工筑成水池或沟槽，底面铺设防渗漏隔水层

12、，充填一定深度的基质层，种植水生植物，利用基质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用使污水得到净化。人工湿地类型按照污水流动方式分为表面流湿地、潜流湿地与复合垂直流人工湿地等类型。（2）河口连片多塘净化工艺此工艺多用于有连片废弃鱼塘河口区，该工艺主要对河口区内自然或人工塘体进行改造，修复塘体生境系统，从而利用塘体植物、介质及微生物等的净化作用，对污染水体的污染物质进行降解。多塘系统是利用具有不同生态功能的塘处理来水，属于生物处理工艺。多塘系统净化污水的原理与自然湿地系统的净化机理相似，利用塘中细菌和藻类是浮游动物的食料，而浮游动物又被鱼类吞食，高等水生动物也可直接以大型藻类和水生植物为饲

13、料，形成多条食物链，构成稳定塘中各种生物相互依存、相互制约的复杂生态体系。常见的多塘系统由多个不同功能的塘组成，利用来水在塘内滞留的过程中，水中的有机物通过微生物的代谢活动被降解而达到稳定化的目的。微生物代谢活动所需要的氧由塘表面大气复氧以及藻类光合作用提供，也可通过人工曝气供氧。（3）工程区配水+植被漫流净化工艺。根据河口区周边现状，通过建设配水浅沟，对来水进行汇集分流，引入植被带进行漫流净化，利用河口区植物、土壤对污染物的的拦截、吸附、吸收等净化功能，净化上游低污染来水。（4）工艺比选表 STYLEREF 1 s 6 SEQ 表 * ARABIC s 1 3工艺比选分析表 备选方案比较项目

14、人工湿地处理工艺河口连片多塘净化工艺工程区配水+植被漫流净化工艺投资较大较大较小运行费用较小一般较小水质处理效果质处理效果较好，污染物主要去除TP、SS、BOD5水质处理效果较好污染物主要去除SS、BOD5、TN、TP水质处理效果好；主要去除SS、TN、TP、COD对工程区现有地形扰动较大很大低综合分析， 本工程区如采用人工湿地和多塘系统，都需要大幅度改变现有地形，大幅度增加工程造价，技术经济性不足，因此采用工程区配水+植被漫流净化工艺处理入湖沟渠与河流低污染水。入湖沟渠及河流低污染水净化工艺与净化效果（1）入湖沟渠低污染水净化工艺流程沿缓冲带外边缘垂直于沟渠建设配水浅沟，沟沿西高东低，使沟渠

15、来水通过配水沟布水向东漫流进入缓冲带，利用缓冲带内的植物、土壤对污染物的的拦截、吸附、吸收等净化功能，净化沟渠来水。图 STYLEREF 1 s 6 SEQ 图 * ARABIC s 1 4入湖沟渠汇流配水低污染水净化工程工艺流程图（2）入湖河流低污染水净化工艺流程在河道内建设沉淀池、配水池，同时在配水池两侧各新建一条分流沟，将河水分流，分流沟南低北高，保证来水自然向AA湖漫流，工艺流程如下：图 STYLEREF 1 s 6 SEQ 图 * ARABIC s 1 5入湖河流汇流配水低污染水净化工程工艺流程图入湖沟渠及河流低污染水净化示范工程的处理对象为初期雨水，在丰水期的暴雨季节，超过其处理能

16、力的来水，直接溢流，经主河道进入AA湖。（3）净化效果、工艺可靠性及稳定性入湖沟渠及河流低污染水净化工程所采用的工艺在国内外已有广泛的应用，大量的研究及工程成果表明，在来水水质TN9mg/L、TP0.35 mg/L的设计条件下，设计工程比表面积大于1:10，本工艺对污染物TN、TP的平均去除率可达到40%。农村生活污水处理工艺比选农村生活污水处理工艺比选根据AA湖农村生活污水的收集现状及当地的地质条件等综合因素，提出四种分散式农村生活污水处理工艺：一是土壤净化槽污水处理工艺、二是一体化净化槽处理系统工艺、三是庭院式污水处理系统工艺、四是化粪池池污水处理工艺。土壤净化槽污水处理工艺土壤净化槽污水

17、处理工艺是利用生态土壤作填料，形成一个生物滤池，将生活污水通过由干管、支管组成的布水系统，均匀地由通气性土壤向下渗滤，污水滞留到厌氧沙盘，再通过“表面张力作用”上升，越过沙盘的堰之后，通过“虹吸现象”连续地向下层土壤渗透，在渗透过程中水与污染物分离。渗滤后水被回用，污染物通过物理化学吸附作用被截留在土壤中，由土壤中的好氧微生物降解，C和N由于厌氧及好氧过程，一部分被分解成为无机C、N留在土壤中，一部分变成N2和CO2逸散在空气中，P则主要被土壤物理化学吸附，截留在土壤中，为草坪或者其他表层植物所利用。该工艺具有占地较少、运行费用低、无二次污染、污染物去除率较高等特点。该工艺在洱海流域被推广使用

18、。由于土壤净化槽处理设施可建设于地下，且处理设施顶部可覆土30cm以上，保证其在冻土层下，因此冬季运行效果可以保证。如能在其表面种植冬季不休眠的植物、多年生植物和常绿性植物等，冬季运行效果更佳。一体化净化槽处理系统工艺一体化净化槽工艺是一种分散型生活污水净化装置，其以接触氧化工艺为核心，利用兼性微生物、好氧微生物等进行生化反应分解有机污染物，去除氮磷，是出水可达国家标准的二级生活污水处理技术和设施。该工艺将污水处理系统设备化、装置化，相当于小型污水处理厂，主要适用于农村、城市小区、无管网收集的公共服务场所等区域。具有占地少、去除率高、管理与维护简便的特点，但需要耗电，同时必须定期管理维护、投资

19、及运行成本相对较高。该工艺在洱海流域（金梭岛）有成功示范。庭院式污水处理系统工艺庭院式污水处理工艺适用于单户住宅生活污水的处理，系统由集水井、厌氧池、沉淀池、砾石床和出水井五部分组成。生活污水经集水井进入厌氧池，难降解的有机污染物被厌氧微生物转化为小分子有机物，再经沉淀池沉淀，部分悬浮物被去除，最后经砾石床物理、化学和生物综合处理进入出水井。此外，砾石床表面可种植物，植物的根系不仅创造了有利于各种微生物生长的微环境，形成局部的好氧微区和厌氧区，同时植物对各种营养物具有吸收作用。化粪池污水处理工艺化粪池是将生活污水分格沉淀，利用厌氧发酵的原理对污泥进行厌氧消化，去除生活污水中悬浮性有机物的小型处

20、理构筑物。污水进入化粪池经过沉淀后，沉淀下来的污泥经过厌氧发酵分解，使污泥中的有机物分解成稳定的无机物，易腐败的生污泥转化为稳定的熟污泥，改变了污泥的结构，降低了污泥的含水率。化粪池需要定期将污泥清掏外运，填埋或用作肥料。其优点主要有密闭、无氧，废水经贮存槽入池，在一定反应温度下，厌氧消化，所产甲烷由顶部集气罩输出，作燃料或化工原料；占地面积小，投资低。其缺点主要为厌氧微生物生长繁殖慢，臭味大。比选分析表 STYLEREF 1 s 6 SEQ 表 * ARABIC s 1 4工艺比选分析表备选方案比较项目土壤净化槽污水处理工艺一体化净化槽处理系统工艺庭院式污水处理系统工艺化粪池污水处理工艺运行

21、成本较低（无电力消耗费用，不需要专人管理）一般（需要专人管理）低低冬季运行无影响无影响影响较小无影响水质处理效果好水质达一级B标准；主要去除TN、TP、COD好水质达一级B标准；主要去除TN、TP、COD普通污染物主要去除SS、BOD5普通污染物主要去除SS、BOD5抗冲击负荷能力高高低一般占地面积10m2/m3约2 m2/m3-1-2 m2/m3应用范围有一定土地空间，需要绿化对水质要求较高，同时缺少土地空间对出水水质要求较低对出水水质要求较低由于AA湖缓冲带临近湖泊，污染物入湖率高，需要采用处理效果好的污水处理工艺。同时土壤净化槽工艺与一体化净化槽工艺相比，后期运行费用低廉，易于管理，更适

22、合在农村地区使用，同时在多个地区已经推广实施，技术工艺成熟。因此在本工程采用土壤净化槽工艺对生活五十进行处理。土壤净化槽工艺、净化效果与工程实例（1）工艺原理土壤净化槽主要由四部分所构成，由上到下依次为：配水系统、厌氧层、好氧层和集水系统。其中配水系统由干管、支管、生态填料和专用尼龙网所组成；厌氧层是聚氯乙烯薄膜围成的，由生态砂、厌氧生物菌种组成的，具有表面张力作用的厌氧性砂盘系统；好氧层是由特殊菌种，通气性材料和经过调整通气性的填料组成的好氧性生物滤料层；集水系统由集水干管和支管组成。其基本原理是：厌氧性污水通过布水系统，均匀通过透气性土壤，进入到厌氧砂盘系统，然后通过“表面张力作用”越过砂

23、盘边缘，进入到好氧层，并通过“虹吸现象”向下层渗透并流出滤池。上述过程中，污水中的污染物质被截留在土壤和填料中，最终会被其中的好氧微生物降解，有机C和有机N在厌氧和好氧反应被降解为无机碳、无机氮以及N2和CO2，P则被土壤吸附，作为养分供给植物。（2）工艺流程土壤净化槽的运行顺序由五个环节组成，分别为分布调节、截留过滤、吸附过滤、生物分解和处理水收集。 = 1 * GB3 进水分布：调整进水均衡地分布。 =2 * GB3 截留过滤：生态填料组成的截留过滤床对污水进行过滤并截流污水中的悬浮颗粒。 =3 * GB3 吸附过滤：利用生态填料的“毛细孔现象，虹吸现象”为流动动力，使污水中的胶体微粒、溶解性污染物在物理化学吸附