湖泊非点源污染控制技术及生态恢复技术

湖泊非点源污染控制技术及生态恢复技术非点污染源污染控制技术（一）非点污染源问题描述非点污染源的定义非点污染源（non-pintsource）是相对于点污染源（pointsource）而言，除工业废水、生活污水等具有固定排放口的污染源以外，其它的各类污染源均统称为非点污染源，也称为面源。根据入湖途径不同，湖泊非点污染源可划分为直接入湖非点污染源与经营由流域地表间接入湖非点污染源两大类，如下图所示：降水降尘湖面非点源湖面养殖投饵湖面非点源直接入湖非点源湖面旅游娱乐活动直接入湖非点源湖泊非点源湖泊非点源湖岸非点源湖岸侵蚀湖岸非点源农村非点源湖岸非点源地下水补给农村非点源湖岸非点源城镇非点源不透水地面地表径城镇非点源透水地面地表径流其它经由流域地表间接入湖非点源经由流域地表间接入湖非点源道路村落农田林草地工地矿区畜牧业养殖场本章主要介绍农村非点污染源污染控制技术，这类非点污染源分布面广，类型复杂，治理难度大，并且是湖泊非点污染源重要构成部分，在湖泊非点污染源治理中占有十分重要的地位。在此，非点污染源主要指流域非点污染源，湖内非点污染源分别论述。非点污染源主要内容农村非点污染源涉及面广，污染物来源途径多，概括起来主要包括以下方面：农村村落：包括各处堆存的生活垃圾、牲畜粪尿、无下水道地区生活污水和乡镇企业废水、地表降尘等，主要污染物是磷、氮、有机物和泥沙；农田区：包括土壤流失、化肥农药流失，主要污染物是氮、磷和泥沙，个别地区存在有机物和农药污染；工地及矿山：主要污染物为泥沙，个别地区因区域特征不同而产生不同的污染物，如磷矿区，磷是最主要污染物；畜牧业基地：包括养猪场、养牛场等，污染主要来自水土流失和牲畜排泄物的流失，主要污染物可能是氮、磷和有机物，过度放牧区还应包括泥沙；植被覆盖率较低的荒山丘陵及弃耕地：污染主要来自水土流失，主要污染物是泥沙，其次可能是氮、磷等；植被覆盖率较高的林地与草场：污染一般较轻，污染物主要是氮、磷和泥沙。其它地区，包括道路、水面等。（二）非点污染源治理总体设计技术总体设计指导思想非点污染源治理与点污染源、内源治理协调统一；非点污染源治理与管理同步实施，强化管理；非点污染源治理与区域经济发展相结合；非点污染源治理与农村自然资源循环开发利用相结合，提高资源利用率及价值；非点污染源治理工程建设与农村村镇建设、水利、农业和林业工程建设相结合；非点污染源的分散治理与集中治理相结合；突出非点污染源重点治理区域及对象；对非点污染源污染物进行总量控制，因地制宜选择治理措施，实现社会、经济和环境的协调发展。总体设计目标体系非点污染源入湖污染负荷控制指标体系是：总氮、总磷、泥沙、CODcr等，除此之外，还应确定以下设计目标：非点污染源发生量绿化覆盖率水土流失（土壤侵蚀）强度农村垃圾处理利用率农村废水处理利用率农村环境卫生居民健康状况农村生态环境质量（水、土壤、大气）农村基础设施建设农村土地利用状况率等通常为方便设计，仅选用其中主要环境指标作为设计目标体系，如非点污染源负荷削减率、绿化覆盖率，其它作为参考指标，设计时予以考虑。总体设计中主要考虑的因素根据国内外在非点污染源研究和治理中的经验，在总体设计时应认真考虑以下重要因素，以求总体设计的合理可行。流域内农村社会经济特征，包括人口、居民生活习惯、土地利用状况、生产技术水平、生产方式、经济状况、产业结构、居民环境意识以及发展规划等；流域自然地理特征，包括气象、气候、水文地质、地貌、地形、土壤、植被、矿产资源、自然灾害以及自然资源开发利用状况等；非点污染源污染特征，包括污染物种类、负荷量、时空分布特征、主要影响因子等，建立非点污染源数据库；非点污染源治理可行性，包括设计目标、技术方法、经济承载力以及适宜的场地条件、社会环境等；非点污染源治理保证体系，包括政策、法律法规、管理体系、资金来源以及环境监测监控系统等。总体设计程序非点污染源影响因素很多，情况复杂，很难规定统一的总体设计程序与方法。现提出四阶段总体设计程序，供参考选用，见图1.1。ⅠⅡ内源调查点源调查湖泊水质调查内源调查点源调查湖泊水质调查非点源现场观测与模拟计算非点源现场观测与模拟计算主要污染物主要污染物综合治理方案综合治理方案综合治理方案综合治理方案最大允许负荷最大允许负荷最大污染负荷最大污染负荷最大污染负荷最大污染负荷非点源允许负荷非点源允许负荷非点源总量控制方案非点源总量控制方案非点源治理方案设计非点源治理方案设计Ⅲ非点源治理技术经济评价非点源治理技术经济评价以总体效益目标，确定非点源最小费用和技术可行最佳方案以总体效益目标，确定非点源最小费用和技术可行最佳方案以湖泊总效益为目标，综合研究点源、内源、非点源治理的最优方案，实现湖泊治理目标以及最小费用、最优方案以湖泊总效益为目标，综合研究点源、内源、非点源治理的最优方案，实现湖泊治理目标以及最小费用、最优方案非点源治理方案调查非点源治理方案调查Ⅳ达到预期目标达到预期目标图1.1非点污染源治理总体设计程序非点污染源污染控制技术湖泊非点污染源治理是一项系统工程，包括工程技术和管理措施，每个湖泊都应根据其特征，选择合理的技术方法，绝不能照搬其它湖泊的治理方法。这里我们对常用的技术方法作一介绍，并给出技术方法优化选择的原则与程序。非点污染源技术方法简介非点污染源技术可分为工程技术与管理技术两大类，见表4.1表1.1非点污染源技术一览表分类措施简介工程技术1．工程修复，拦沙坝等技术结合草林复合系统，复土植被等。主要针对山地水土流失区及侵蚀区，通过土石工程结合生物工程方法，控制水土流失和土壤侵蚀，恢复良好的生态系统。2．前置库和沉砂池工程技术主要应用于台地及一些入湖支流自然汇水区，利用泥沙沉降特征和生物净化作用，使径流在前置库塘中增加滞留时间，一方面使泥沙和颗粒态污染物沉降，另一方面生物对污染物也有一定的吸附利用作用。3．拦砂植物带技术和绿化技术拦沙植物带技术利用生物拦截，吸附净化作用可使泥沙、N、P等污染物滞留沉降。绿化技术可广泛应用于堤岸保护、坡地农田防护等。4．人工湿地与氧化塘技术主要应用于污染农业区，特别适用于处理农田废水和村落废水的混合废水。5．生物净化及少废农田工程技术主要适用于土地利用强度较大，施肥量大的湖滨农田区。6．农田径流污染控制和农业生态工程技术通过采用生态农业工程，将农业污染物都输入生态循环之中，从而减少污染物的排放，达到径流污染控制的目的。7．村落废水处理、农村垃圾与固体废弃物处理技术适用于农村自然村落垃圾处理和地表径流污染物流失的治理。8．林、草，农、林间作技术应用于山地水土流失区，主要用于解决生态性质的立体条件。9．截砂工程、截洪沟、土石工程、沟头防护、谷坊工程等技术应用于强侵蚀区污染控制和生态恢复。管理技术1．退耕还林还草治理坡耕地水土流失时，如果坡度大于25度，应该提出退耕还林、还草，此外湖滨区裸露耕地也应采取相同的措施。2．休耕或轮作通过农田耕作管理，以减少农田污染径流的产生。3．施肥管理通过建设优化配肥系统，加强对施肥方式的管理，避免盲目过量施肥。4．农业面源的监测与监理设立农田土壤环境定位监测系统，加强对农田径流水量、水质、生态系统等环境因素的监测，以研究土壤肥力，污染负荷的动态变化，并及时提出应对措施，提高土壤肥力，减轻污染负荷。续表1.1非点污染源技术一览表管理技术5．流域计划垦殖根据流域土地利用现状及各类用地的需水情况，搞好水土平衡，以水定地，控制农用地的发展；农业的发展需纳入流域统一规划，因地制宜，合理配置。6．湖滨封闭式管理天然湖滨带可被认为是湖泊的保护带，它的保护是首先应遵守的生态学准则，因此严禁沿湖围垦。对已经存在的湖区耕地，必要时应退耕，恢复原有的生态系统。7．环境管理政策及措施主要指加强环境立法，建立专职机构，使农业非点污染源的污染控制迅速走上科学管理的轨道。优化原则有成功先例的，尤其是在该流域内进行过示范研究并取得成功的技术；在该流域具有推广应用可能的技术方法；投资少、效益好并且易于运行管理的技术方法；适合于本流域特定环境状况的技术方法，包括经济技术水平、公众意向和自然环境特征；具有较好社会经济效益，利于流域可持续发展的技术；具有工艺简洁，设计实施方便并且运行管理简单的技术方法。优化程序为了提出湖泊治理方案，一种常用优化程序供参考：非点污染源技术发展现状调查；非点污染源技术分类及适用性分析（长名单）；非点污染源治理技术应用实例分析，包括应用背景、投资、效益、优缺点等；非点污染源技术比较，包括适用范围、投资、效益、优缺点等，初步确定采用的技术方法（短名单）；针对本地区湖泊流域特征及社会经济状况，对不同治理区域或对象，提出多种备选方案；对各种备选方案进行系统的技术经济分析，确定优化的技术方案（推荐方案）；公布治理方案，广泛征求意见后，最终提出最佳方案（实际采用方案）。（三）湖滨带工程技术湖滨带类型与结构湖滨带有天然和人工两种类型，其结构如图4.2和图4.3所示。湖滨带工程工艺及其组成湖滨带工程包括人工恢复工程、人工建造防护工程以及综合防护工程等三种类型。湖滨带恢复工程湖滨带恢复工程指受到破坏的湖滨带，依据其天然湖滨带的结构，采用人工方法进行恢复，污染控制工艺如下：降水湖滨带散流区地表径流草林复合系统湿地生态系统挺水水生生态系统湖体ⅠⅡ内源调查点源调查湖泊水质调查内源调查点源调查湖泊水质调查非点源现场观测与模拟计算非点源现场观测与模拟计算主要污染物主要污染物综合治理方案综合治理方案综合治理方案综合治理方案最大允许负荷最大允许负荷最大污染负荷最大污染负荷最大污染负荷最大污染负荷非点源允许负荷非点源允许负荷非点源总量控制方案非点源总量控制方案非点源治理方案设计非点源治理方案设计Ⅲ非点源治理技术经济评价非点源治理技术经济评价以总体效益目标，确定非点源最小费用和技术可行最佳方案以总体效益目标，确定非点源最小费用和技术可行最佳方案以湖泊总效益为目标，综合研究点源、内源、非点源治理的最优方案，实现湖泊治理目标以及最小费用、最优方案以湖泊总效益为目标，综合研究点源、内源、非点源治理的最优方案，实现湖泊治理目标以及最小费用、最优方案非点源治理方案调查非点源治理方案调查Ⅳ达到预期目标达到预期目标图1.2天然湖滨带示意图湖滨带工程主要组成部分是人工恢复草林复合系统、湿地生态系统和挺水水生生态系统。人造湖滨带防护工程人造湖滨带防护工程指为强化污染控制功能，利用湖滨带地形地貌，采取人工工程措施建立湖滨带污染控制系统，工艺流程如下：上游区地表径流截流沟沟渠沉砂净化系统湿地等自然净化系统出不人湖人造湖滨带防护工程主要组成部分是截流系统和生物净化系统。湖滨带综合防护工程在湖滨带工程设计中，经常采用人工恢复和人工建造相结合的工程技术，从而既恢复湖滨带原来生态系统，又强化污染控制作用，其工艺流程如下：降水湖滨区径流草林复合系统截流沟系统生物净化系统水体该工艺主要组成部分是：草林复合净化系统、截流系统以及生物净化系统。生物净化系统湖滨带生物净化系统由一系列子系统组成，主要包括：1）防护林系统；2）草滤带；3）挺水植物带；4）沉水植物带以及5）漂浮植物带。生物净化系统设计中关键问题是生物种类选择，应遵循以下基本原则：1）当地生长适宜性；2）较强污染物净化能力；3）较好的经济价值以及4）周围环境的协调性。主要工程措施构思截流沟系统沿湖滨带布设，截留径流区废水至集中沉砂净化系统或湿地系统中处理，在截流沟内也可设立沉砂池，消减泥砂污染，也可种植生物植物，增加净化效果。沉砂净化系统通常采用多塘净化系统，利用湖滨区坑洼低地以及渔塘等，改造使其具有较强的沉砂净化作用，可以利用生态学原理，建立复合生态系统，如种草净化水体，养鱼去除水草等，总之应与开发利用相结合。温地净化系统在天然湖泊周围一般有很多坑塘或藕塘等，可改造为湿地净化系统，增设配水和排水系统，湿地区可综合利用，即净化废水，又可开发利用。湖滨带的管理湖滨带是湖泊的重要组成部分和最后保护屏障，加强管理和重建湖滨带工程是湖泊环境保护的重要工作。制订有关法律法规，强化湖滨带的环境管理，禁止重点湖滨带的任何人类生产生活活动；逐步恢复湖滨带的保护功能，有步骤地实施退田还林还草计划；划定湖滨带保护区，实行污染物总量控制，减少湖滨带污染物的交换，控制湖滨区污染。（四）农田径流污染控制技术农田径流污染根源及基本特征农田是湖泊流域内最主要的土地利用类型之一，其污染根源在于：化肥、农药的过量使用；化肥、农药的不合理使用方式，如喷洒等；有机肥使用比例下降，化肥使用比例上升，营养比例失调，土壤肥力下降导致化肥使用量上升，造成恶性循环。耕作强度大，土壤扰动强烈，地表土壤易受暴雨冲刷引起大量流失。粗放的生产活动引起水资源浪费和土壤肥料流失，加重了环境污染。土地防护措施少，易形成地表径流，造成水土流失。陡坡种植、竖坡种植等不合种植方式，加重了水土流失。土地利用规划不合理，污染重的农田区（比如蔬菜区）往往靠近湖岸，而污染轻的农田区（比如水田）往往靠近上游，加重了湖泊污染。管理落后，只重生产，不重农田环境管理，缺少管理措施。通常农田径流污染有以下特征：主要污染物是氮、磷、泥沙和农药，有机物污染较轻；农田区通常沟渠纵横，径流交叉污染现象普通存在。径流中污染物以两种形态存在，即溶解态和颗粒态，磷和农药通过吸附于泥沙上进行迁移，控制泥沙污染，可以有效地减轻磷和农药污染，也可以控制一部分氮污染。径流是污染物迁移载体，控制径流的形成和迁移，可以有效控制径流污染。农田径流污染控制技术及其适用范围根据多年来的经验，归纳出四种不同技术方法，包括坡耕地改造技术、水土保持农业技术、农田田间污染控制工程技术以及农田少废管理技术，其技术特点和适用范围见表1.2。表1.2农田径流控制技术及其适用范围技术名称技术特点适用范围预期效益坡耕地改造技术传统的水土保持技术增加径流滞留时间耕地结构变化减少径流量，控制水土流失坡耕地平原农田区，但效果不如坡耕地保水效益减少肥料流失粮食增产有效减少N、P以及泥沙污染水土保持农业生产技术与农业生产相结合，农业发展与控制农业污染相统一耕作方式方法改革为主工程措施与生物防治相结合广大农业区粮食增产保水效益减少水土流失，有效控制氮磷污染农田田间污染控制工程技术分布于田间通过坑、塘、池等工程措施，增加径流滞留时间，减少径流冲刷和土壤流失。通过生物系统，拦截净化污染物平原旱地区坡耕地平原水田区，但效果不明显提高水资源循环利用率减少N、P和泥沙污染农田少废管理技术软管理技术通过改变生产方式和科技进步，提高水肥利用率，减少污染广大农业区提高劳动生产率减少环境污染社会经济效益明显坡耕地改造技术工艺原理依据水土流失原理，通过减缓地面坡度和缩短坡长，可以有效地降低土壤流失和控制耕地污染。在耕地改造时，采取截流、导流以及生物防治措施，可以进一步地减轻耕地非点污染源污染，污染控制工艺流程可简化为如下图：降水耕地地表径流蓄水横沟导流沟排放（植草水道）坡耕地改造工程类型耕地改造工程主要包括坡面水系整治和坡改梯两种类型。坡面水系整治在坡耕地上建立相互配套的防洪、灌溉和蓄水、排水系统，因地制宜开挖排洪沟，顺坡直沟改为截流横沟，减少冲刷。并且与坡改梯、田间工程相结合，减少径流量和坡长，有效控制水土流失。坡改梯将坡耕地改造成梯地和梯田，减缓坡度和坡长，从而减轻水土流失。梯田可分为水平梯田、斜坡梯田和隔坡梯田等几种。坡耕地改造主要工程组成坡耕地改造主要包括以下工程内容：1）蓄水横沟，2）导流沟，3）整地工程以及4）田坎。水土保持农业技术等高耕作，2）沟垄耕作，3）间作、套种和混播，4）改良轮作制度和草田轮作，5）深耕、中耕或少耕、免耕，收割留茬，6）增施肥料，改良土壤，以及7）挑沙面土。田田间控制技术工艺原理其工艺流程如下：降水灌溉农田地表径流收集系统缓冲调控系统排放净化系统回用工艺组成收集系统：主要有田间渠道、田间坑、塘等；缓冲调控系统：主要包括闸门、渠道、田间坑、塘等；净化系统：主要有渠道沉砂池、田间坑、塘以及其中的生物，如草、水生植物等。农田少废管理技术合理规划使用农业用地，尤其是湖滨平原地区，应优化作物结构，沿湖地区以种植轻污染水稻为主，水田上游种植高污染蔬菜，水土流失严重的旱地布置在上游地区。在水源地附近，应禁止建设高污染蔬菜区。优化水肥结构，提高农田水资源循环利用率，增加有机肥使用比例，控制化肥使用，尤其是磷肥和氮肥。推广高新农业生产技术，粗放型农业逐步过渡到精细型农业，提高肥料利用率，减少肥料流失。合理施肥，优化施肥，严禁过量施肥。逐步建立土壤环境监测系统，掌握土壤肥力的动态变化，实现测土施肥，减少育目过量施肥造成的污染。严格控制农药的使用品种和数量，从农药的采购、贮运、使用以及监测评估等一系列环节入手，切实控制农药污染。建设优化配肥系统，生产各种专用肥料，指导施肥。建立健全农业环境管理的法律法规和条例，加强农业环保宣传，提高农民环保意识。加强农业环境管理队伍建设，培养高素质的确良管理人世间员，促进农业环境保护工作的开展。（五）农村村落污染控制技术农村村落污染主要来自两方面，一是村落废水，包括生活污水和地表径流；二是农村固体废弃物，包括生活垃圾、农业生产废弃物。村落废水处理技术村落废水的收集农村村落废水适合采用合流制暗渠收集，该系统具有投资少，易于管理，环境影响小等优点，对于经济较发达地区农村，也可以采用合流制暗无天日管，甚至分流制收集系统。废水处理方案概述村落废水以生活污水为主，主要污染物是CODcr、BOD5、TN、TP、TSS等，可供选择的处理工艺较多，如活性污泥法、A2/0法、A/0法、氧化沟以及土地处理等。中国农村经济水平差异较大，不可能采用同一处理工艺、考虑投资、占地、运行维护、运行费用以及水质要求等方面，我们归纳出低、中、高三种工艺，其特点和适用范围见表1.3。表1.3村落废水处理工艺及适用范围处理深度工艺名称工艺特点适用范围一级沉砂后回用投资少，运行费低，管理简单，以去除颗粒态污染物为主。经济落后区，远离湖滨区一级半沉砂+自然处理+回用投资少，占用土地，运行费低，管理简单，效果较好。有可利用土地，经济落后区，非湖滨区二级二级处理并脱氮除磷投资高，运行费高，管理复杂效果好。湖滨直排区，经济发达区废水一级处理技术方案a.工艺流程废水收集系统调节池格栅集水井泵房一级沉砂池排水管渠农田b.工程方案由调节池、集水井、泵房、沉砂池以及排水管渠系统组成。废水一级半处理方案a.工艺流程废水收集系统调节池格栅沉砂池泵房湿地（土地处理）系统农田b.主要构筑物：调节池、沉砂池、泵房、湿地（或土地处理系统），包括配水池、集水池以及处理场。（5）A2/0处理技术a.工艺流程污水泵房沉砂池厌氧池缺氧池好氧池二沉池出水回流R’外回流R污泥浓缩池回流至泵前集水井脱水机堆肥工艺流程染物去除率BOD580-90%TP60-85%COD80-85%TSS90-95%TN60-80%占地面积：0.2-0.4hm2/1000吨水投资：1200-1500元/吨水运行费：1.3元/吨水新型稳定塘处理工艺技术工艺流程含氧水回流生活污水沉淀藻类加流收获藻类深度处理塘深度处理塘格栅沉砂池藻类沉淀塘高负荷塘兼性塘格栅沉砂池藻类沉淀塘高负荷塘兼性塘排放用沟渠或管道将村落污水收集，经格栅去除飘浮物，再经沉沙池去除一部分大颗粒的泥沙和吸附态的磷、氮营养盐、沉砂池出水进入兼性塘进行好氧、厌氧反应后再进入高负荷塘，在高负荷塘藻类大量繁殖，消耗磷、氮营养物质，高负荷塘出水进入藻类沉塘沉淀藻类，沉淀塘出水再进入深度处理塘处理之后，出水用作农灌水或排放流入湖泊。主要技术参数污染物去除效率BOD595-97%CODcr90-95%TN60-90%TP50-60%TSS70-95%占地面积：2hm2/10000吨水投资：500-1000元/吨水运行费：0.15元/吨水2.农村固体废弃物处理技术处理技术概述在目前众多的垃圾固废处理技术中主要有四种：卫生填埋、堆肥（好氧发酵）、沼气（厌氧发酵）与焚烧。其中较适用的三种处理技术特征及适用范围见表1.4。1.4农村固废处理技术特征及适用范围短期堆肥简易堆肥沼气工艺性质生物好氧分解生物好氧分解生物厌氧发酵生产方式连续间歇连续主要产品有机肥有机肥沼气以及沼渣、沼水处理方式集中集中分散或集中资源化效果好好好环境效益可能存在影响可能存在影响基本没有环境影响适用范围经常需要有机肥的地区，如菜区广大农村地区广大农村地区，尤其是能源影响的山区，半山区短期堆肥处理方案工艺流程垃圾收集系统运输称量前处理（手选）果园用肥主发酵间歇式动态发酵仓粗堆肥静态熟化精堆肥粉碎有机复合或专用肥复合营养元素工程方案组成收集系统：在林落和田间设立垃圾坑（箱），定点收集，定时请运。分选进料系统：机械和手工分选，剔除不宜堆肥组份，这部分物质或回收或填埋，可堆肥组份机械输送到发酵仓。一次发酵仓：通常为四棱台结构，敷设通风排水系统，机械通风和翻动，是主要构筑物。二次发酵仓：堆肥熟化场。粉碎筛分系统：对垃圾和堆肥进行粉碎和筛分，以满足堆肥和肥料不同用途。污泥粪便池：堆肥时添加辅料贮存池。集渗井：收集垃圾滤液。废品回收池：分为可回收和不可回收两池，用于堆存分选出的物品。后处理系统：对堆肥进一步粉碎处理，添加不同营养元素，生产多用途复合肥料。主要技术参数占地：1hm2/100吨•天投资：5-8万元/吨垃圾•天有机废弃的利用率：>60％各种致病菌杀率：100%大肠肝菌值：10-2-10-1一次发酵控制参数：物料含水率：45-55%C/N：30-40%垃圾粒度：<100mm发酵温度：55-75℃发酵周期：96hr一次发酵终止指标：物料含水率：35%C/N：<20%PH：6.8-7.5达到国家无害化卫生标准（GB3795-87）二次发酵终止指标：物料含水率：25%除杂物外符合国家农用标准（GB8172-87）简易堆肥处理方案a．工艺流程外运复合营养元素垃圾收集系统运输进场称量前处理（手选）一次发酵场二次发酵池粉碎筛分有机复合或专用肥将垃圾先选后进行粗破碎，调好水份和稀粪便倒入一次发酵池堆平整，让其自然发酵，并强制通风，发酵周期为14天。通过建造适当数量的发酵池即可作到定期进料及出肥，一次发酵结束后，将物料送至二次发酵场，通过自然堆放和自然通风，使物料进一步熟化40-50d，完成生物好氧发酵全过程，然后经过进一步粉碎、筛分和配肥，制成各种有机复合肥或专用复合肥。该工艺选用了广大农业区，肥料量大，满足季节性用肥要求。工程方案组成收集系统：在村落和田间设立垃圾坑（箱），实行定点堆放，定时请运。前处理系统：以手选为主，剔除不可堆肥组份。一次酵池：采用砖混结构，底部敷设通风和排水系统，根据发酵周期和设计能力，确定一次发酵池数量及尺寸。二次发酵场：露天堆场，自然通风，配套防淋防冲刷和废水收集系统。后处理加工系统：包括破碎、粉碎、筛分和填加营养元素装置，提高肥质肥效。主要技术参数占地面积：1.0-1.5hm2/100吨垃圾•天投资：4.0-6.0万元/吨•d一次发酵控制参数垃圾中可堆肥有机物占50%以上物料含水率45-65%，55%左右最适宜C/N比为30-40粒度小于100mm，最佳范围15-50mm发酵温度50-75℃发酵周期14d一次发酵终止指标物料含水率约为35%C/N比<20PH=6.8-7.5达到国家无害化卫生标准（GB3795-87）二次发酵控制参数发酵周期40-50d发酵温度<40℃二次发酵终止标准含水率为25%除杂物外符合国家GB8172－87标准厌氧发酵（沼气处理技术）工艺流程选用（培养）菌种备料、进料池内堆沤（调整PH和浓度）密封（启动运转）日常管理（长期自流进出）总体结构工艺参数气压：q＝600kg/m3产气率：0.3m3/m3d最大投料量：发酵池净空容积的90%料液容量：1000kg/m3发酵液浓度：5-8%设计贮气量：昼夜产气量的50%投资：500-600元/m3·d3．落环境管理技术把环境保护措施建设纳入村镇发展规划，包括村落排水管网、废水处理工程、垃圾收集系统、垃圾处理工程。加强宣传，树立环保意识，优美清洁的居住环境是精神文明建设和农村富裕的标志。将保护环境，保护环境工程设施列入村规民约，加强管理力度。建设专职或义务的环境管理和环卫队伍，维护环境保护设施的正常运行，及时清运垃圾和处理污染问题。（六）强侵蚀区污染控制技术湖泊流域的强侵蚀区指土壤侵蚀度在中度（含中度）以上，侵蚀模数大于2500t/km3·a，侵蚀速率大于2mm/a的区域，通常表现为地表覆盖率低，地表裸露，甚至表现出土壤明显迁移特征，如冲沟发育、山体滑坡、泥石流频发等。强侵蚀区污染控制原理地表防护，减轻降雨击溅侵蚀污染控制径流冲刷侵蚀恢复生态系统2．蚀区污染控制原则必须遵守“标本兼治”的原则，控制水土流失，减少非点污染源污染是治标，恢复区域生态系统良性循环是治本。生物防治与工程治理”相结合原则。“治理与管理”相结合的原则。“治理与开发”相结合的原则。3．强侵蚀区污染控制工程技术强侵蚀区污染控制工程技术主要有两种类型，即坡面工程技术和沟道工程技术。坡面工程技术坡面工程技术主要适用于山地和丘陵的坡地区，主要技术措施有：梯田（地），蓄水沟、拦砂档、卧牛坑、蓄水池以及鱼鳞坑等。坡面工程主要作用是蓄水保土，增加土壤入渗时间，减少径流量和减缓地表径流速度，有效防止和减少水流对土壤的冲刷能力。梯田（地）工程技术，有三种形式：水平梯田、斜坡梯田与隔坡梯田。沟道工程技术沟道工程从上游至下游，可划分或三种类型，即沟头防护工程、谷坊工程和拦砂坝或（淤地坝）。强侵蚀区生物防治技术生物防治的技术要点以当地生态特征为基础，设计出优化的生态系统，逐步实施；生物防治时，应谨慎引起外地生物种，以种植要地优化物种为主；除强调水土保持作用，还应注重生物种的经济价值，生物防治与发展经济相结合。工程治理和生物防治相结合。林业措施树种选择营造水土保护林，主要是为了防治土壤侵蚀，改善生态环境，同时获得较高的经济效益。为此，作为水土保持林的树种选择，总的要求有以下几点：生长迅速，枝叶繁茂，郁闭较快，落叶多，易分解，可提高蓄水保水能力；根系发达，能盘结和固持土壤，有利提高土壤的抗蚀、抗冲能力；抗逆性强，具有耐寒、耐旱、耐瘠、抗病虫害的特点；用途较广，具有较高的经济价值；繁殖容易，栽培技术简单。此外，不同林种对造林树种还有一些要求。如水土保持用材林，要选择速生、丰产、优质的树种；农田防护林要选择抗风力强、不易倾倒的树种；防风固沙林的树种则要求根系统伸展广，根蘖性强，耐风吹沙埋，有生长不定根的能力等。造林方法水土保持的营造方法分直播造林、移苗造林、分殖造林和封山育林4种。植草措施植草具有保持水土，改良土壤的作用，可以放牧，产生经济效益。草种选择水土保持种草，应该选择那些旱、耐、瘠、抗逆性强的草种，适宜在水土流失地区种植的草种有苜蓿、草木犀、沙打旺、黄花菜、毛苕草、苏丹草、油沙草等。这些草地上部分生长迅速、繁茂，地下部分根系发达，是保持水土较理想的草种，同时又是绿肥和饲料。植草技术植草和种地一样，一般情况下，要掌握好整地、播种、管理和收获等环节，才能获得高产。整地：播前整地要求整平耕细，蓄水保墒，达到一次播种保全苗。在荒山荒坡荒沟种草，宜用免耕法整计，即在秋后用火烧掉原来的杂草植被，春天耙茬播种，不翻动土层，避免苗期水土流失，有利于蓄水保墒保全苗。播种：分直播、栽植两种方法。直播就是把种子直接播在土壤中，因播种方式不同，又可分为撒播、点播、条播和飞机播种。草木犀、苜蓿、毛苕子等草种，可将种子均匀地撒播在整好的地上，用碾压方法进行覆土。在陡坡上种草，宜采用点播播种。油沙草、沙打旺等草种适用采用条播方法。大面积种草，飞机播种是行之有效的方法。在一些气候、土壤等条件下不利于直播种草的情况下，可用用栽植种草。管理：出苗后要及时松土、锄掉杂草，有条件的地主还应追肥、灌水，以获得高产。收割：是种草技术中一个重要环节。根据不同草类的生理特点适时收获，不但产草量高，营养物质含量丰富，而且再生能力强。一般来说，禾本科草在抽穗前期，豆科草在开花初期，是产草量最高、草质最好的收割期。对再生芽由茎部萌发的草类，如草木犀等，留茬要高，一般以10-15cm为好，以便留下较多再生腋芽，保持持续高产。草场管理在水土流失地区，加强人工草场和天然草场的经营和理念，合理利用草场和积极进行改良，是防目土壤侵蚀，促进农牧业生产发展的一项重要措施。草场管理包括划区轮牧、人工更新、封山育草、营造护牧林带与修筑草场工程措施。农林结合措施是人类模仿自然生态系统而建立起来的农林相结合的复合人工生态系统，具有复合性、整体性和集约性三个特征。农林结合措施具有农业措施和林业措施双重作用，一方面提高了污染控制能力，另一方面优化了生态系统结构，增加生态系统的经济价值，是控制强侵蚀区污染、促进农村（尤其是山区、半山区）经济发展的有益途径。（七）小流域生态工程技术生态工程技术原理生态工程是根据生态系统中物种共生、物质循环再生等原理设计的多层分级利用的生产工艺，也是一种根据经济生态学原理和系统工程的优化方法而设计的能够使人类社会、自然环境均能受益的新型的生产实践模式。费用低、污染少、资源能充分利用是生态工程的最大特点。生态工程设计的指导思想：强化第一性生产者，生态学闸明第一生产者是绿色植物，要发展生产，振兴经济，改善不良生态环境，必须首先种草种树，增加植被覆盖，从根本上改变旧的、落后的生态系统模式。生态环境协调统一，生态学闸明环境适应性原理，根据各地地形、水土资源在三维空间的分布规律与其二者的和谐性，坚持因地制宜，合理配置。生态系统总体最优，采用系统工程学的优化方法，建立线性规划数学模型，保证方案总体最优。生态工程系统结构生态系统是生物与环境的综合体，所以我们在进行生态工程系统设计时应注意生物物种的配置结构、时空结构和营养结构。物种配置结构是指生态系统中不同物种、类型、品种以及它们之间不同的量比关系所构成的系统结构。时空结构是指生物各个种群在空间上时间上的不同配置，包括水平分布上的镶嵌性和垂直分布的成层性以及时间上的演替性。营养结构是指生态系统中生物与生物之间、生产者、消费者和分解者之间以食物营养为钮带所形成的食物链与食物网，其构成物质循环与能量转化的重要途径。小流域生态工程主要类型及结构物质循环利用的生态农业系统家庭生态系统小循环：以一家一户为单位，综合利用家庭内产生的有机废料，并实现其循环利用（见图1.5）太阳能种子菜、幼苗消费者（鸡、鸭、鹅、猪等）消费者（鸡、鸭、鹅、猪等）生产者（多种蔬菜）蛋、肉饲料、幼苗系沼菜系统渣叶统边水根边沼气池入口界粪界沼气池入口沼气粪尿图1.5家庭生态小循环全村总体型生态大循环：以全村农、林、牧、副、渔多种经营为基础，整产业结构，改变过去以种植为主的单一的生产结构和生态循环关系，形成多种物质的立体网络结构（见图1.6）加原工精饲料料食品食品加工厂加工饲料食品加工厂原料粪沼粮尿气肉下农户棉蛋农户沼气池油奶料沼气池等液、渣等等初级消费者能量、化肥等初级消费者饲料加工厂初级生产者桔杆粪肉蛋奶等饲料加工厂初级生产者粮、果、菜等饲料及农副产品图1.6全村总体型生态大循环生物立体共生的生态农业系统在平原农业建设过程中，我们可以运用生物最佳空间组合的工程技术，也即农业的立体种植、养殖技术，进行生态农业的构建。立体种植模式模拟森林生态系统对光能多层次的利用，可以进行农作物的间作、套作和轮作技术，这也是我国的传统农业模式，也应较为普遍。下面着重谈一下林粮间作技术：林粮间作技术主要指粮食作物和经济林木、果树之间的空间技术组合。如：泡桐一旱粮作物间作，主要应用于中国北部的半干旱地区；水杉（或池杉）-水稻等作物间作，主要应用于南方水稻种植区；果树-旱粮、果树-蔬菜等作物间作，主要应用于平原果园地区。在具体操作时，也可采用农田林网模式，以渠道划区，以绿化分片，以果林防风，形成多树种、多层次的农田林网立体结构。立体养殖模式一般有两种：地立体圈养模式：这是一种充分利用空间，节约圈棚材料并利用废弃物而设计的空间共生立体养殖。如：蜂桶（上层）-鸡舍（中层）-猪圈（下层）-蚯蚓池（池层），适用于家庭生态户；鸡舍（上层）-猪舍（中层）-鱼池（底层），适用于家庭或集体小农场。体立体养殖模式：这是一种为充分利用水体空间和营养、溶解氧等而设计的一种空间配置方式，常见的组合有：链鱼（上层）-草鱼（中层）-青鱼（下层），鸭（上层）-鱼（中层）-珠蚌（下层）。C．种植结合的立体农业模式这是一种以生物之间食物及共生互列关系为基础，将植物栽培和动物养殖按一定的方式在一定空间进行配置的生产结构，如在鱼池生态系统中我们可以设计稻-萍-鱼，稻-鸭-鱼等模式。一般上层的植物为下层动、植物提供较为隐蔽的条件和适宜栖息的生存环境，下层放养的生物可以清除作物群落下层的杂草和害虫，促进上层植物的生长，同时下层的植物或动物粪便给底层水体中的鱼类提供了鱼饵料，而鱼类的活动又增加了水体溶解氧，可促进作物根部的通透性（见图1.7）。河面空间河面空间林木上层上层水水面植菱、饲鸭鲢鱼上上层水中中层水草鱼种殖业养种殖业养殖业草场植树河底泥下层水青鱼肥果树图1.7立体种养图主要因子调控的生态农业系统重点建设生态小区，开展多种经营，走工、农、商一起化道路，科学规范，将种植与土壤改良、水土保持接合起来。以绿化分片，以果树防风，形成一个立体型、多样化、多功能、商品化的生态农业小区（如图1.8）。经济木材草防林牧草出口农放经济小区小区经济防经济小区小区经济林牧饲料商品粮、农副产品图1.8生态小区建设框图区域整体性规划的生态农业系统主要建设农、林、牧、渔联合生产系统，逐渐形成种植、养殖、加工配套，农、林、牧、渔各业合理规划，全面发展的综合生态工程（图1.9）。太阳能禽畜农作林木林农产品禽畜农作林木禽畜产品鱼池鱼池水产品肥料饲料返回土凋落废弃有机物壤，水体图1.9农林牧渔生产体系初级模式投资效益分析经济效益在优化规划中应当以扣除投资与多次费用的净效益为准而且还要考虑资金的时间价值，因为有的措施发挥效益早，有的则晚，必须考虑资金的时间价值，谁优谁劣方有可比性。社会效益无法直接计算，而且主要着眼于小流域以外的效益，与小流域内部治理方案比较关系不大，通常总是以当地农民环保意识的提高及生态建设的国内国际影响等来体现。生态效益可用空气湿度、植被率、动物种群、微生物多少来表示和体现。可用蓄水、保土、林草覆盖面积等作为生态效益的评价标准。（八）非点污染源前置库工程技术概述前置库是指在受保护的湖泊水体上游支流，利用天然或人工库（塘）拦截暴雨径流，通过物理、化学以及生物过程使径流中污染物得到净化的工程措施。广义上讲，湖泊汇水区内的水库和坝塘都可看作是湖泊的前置库，对入湖径流有不同程度的净化作用。我们这里指的前置库工程，是为了控制径流污染而新建或对原有库塘进行改造，强化污染控制作用的工程措施，通常采用人工调控。前置库工作原理前置库是一个物化和生物综合反应器，污染物（泥沙、氮、磷以及有机物）的净化是物理沉降、化学沉降、化学转化以及生物吸收、吸附和转化的综合过程，依据物化和生物反应原理，可以有效去除非点污染源中主要污染物，如磷、氮和泥沙等。前置库工艺流程及组合径流污水沉砂池配水系统湿生植物带温生带格栅挺水植物生浮水植物带物塘沉水植物带湖泊前置库工程主要组成部分如下：沉砂池：新建，平流式为主，并应设排沙或挖沙装置配水系统：新建，自由布水，布水均匀湿地：岸边湿地，新建或改造生物塘：新挖或改造前置库技术参数前置库的基本参数是：径流水质，径流流量与泥沙粒级。生物净化系统选择具有较强净化能力有较好经济价值或可利用价值的系统。结构可采用湿生、挺水、沉水、漂浮植物带，优化配置。生物净化时间，根据经验最佳停留时间可设计为7d。也可对选定生物种类进行实验测定，确定最佳净化时间。（九）非点污染源污染河道沉砂净化工程技术技术原理采用水利工程、环境工程以及生物工程相结合的原理：水利工程实现了非点污染源污染物的收集，为集中控制提供了基础。暴雨径流具有不稳定特性，利用水利设施（渠道、闸门）可以进行调控，消减洪峰，使径流处理成为可能。径流中颗粒态污染物（泥沙、颗粒态氮、磷）含量较高，通过物理沉降作用，可以减轻径流污染。径流中含有一部分可被生物利用的污染物，如氮、磷和有机物，通过生物系统可以净化氮磷污染物，同时生物系统也具有拦砂作用，因此可以减轻径流污染。工艺流程及组成闸门汇水区径流渠道河道配水系统沉砂净化池闸门溢洪沟河道生物净化带入湖汇水区径流由渠道进入河道，由闸门调控分洪流量和进入沉砂净化池流量（正常情况下不用分洪），径流通过配水系统后均匀布水进入沉砂净化池，沉降和生物作用使径流中污染物浓度下降，出水闸门调控滞留时间，出水进入下游生物净化带，继续进行污染物的去除，污染减轻的径流最终进入湖泊。工艺中主要工程组成如下：闸门：两组，进出水调控配水系统：花墙配水沉砂净化池：按沉砂池设计，控制有效水深<2.5m滚水坝：滚水曝气主要类型河道沉砂净化池有两种类型，即直流式和旁流式。直流式占地面积小，防洪能力弱，适合小流量河流；旁流式不改变原河道，占地面积大，防洪能力强，适合大流量河流。滇池流域马料河清水沟示范工程（“八五”攻关依托工程）采用直流式，其平面结构见图1.10。旁流式河道沉砂净化池结构见图1.11。图1.10清水沟沉砂净化池工程平面图主要技术特点及应用范围采用自然净化工艺，运行管理方便；环境工程与生物工程、水利工程有机结合，投资少，管理维护有保证，解决了环境治理与河道防洪矛盾，收到双重效益；根据滇池清水沟示范工程实测结果，沉砂净化池对TSS、TN、TP去除率分别达到50-60%、20-35%和35-45%；因地制宜，减少占地面积，使集中控制不仅可能，而且可行；河道沉砂净化技术适用范围大，无论大小河道或沟渠，均可因地制宜采用该项技术，但泥沙含量低的河道净化效果较差，不宜采用。图1.11旁流式沉砂净化池平面结构图湖泊水生生态系统恢复方案设计湖泊污染或富营养化对其生态均有严重破坏，在湖泊治理中如何重建优化生态系统是湖泊环境保护最重要的问题。目前湖泊水生生态系统恢复方案设计中主要包括三种类型的工程技术：理为主，如各种控藻、拦藻技术，打捞、处置水芦葫技术；以保护为主，优化生态系统配置技术，优化鱼类群落养殖技术等；治理和保护兼而有之的，湖泊水生生态系统恢复技术中多数属于此类，如大型水生植物系统恢复技术，芦苇湿地系统，以及湖滨带生态系统恢复技术等。湖泊大型水生植物系统恢复方案的系统设计大型水生植物系统恢复技术在湖泊污染控制技术中的地位与作用湖泊大型水生植物系统恢复技术，则是通过人为工程或措施，使湖泊生态系统得以恢复，控制污染，净化水质。同时大型水生植物系统恢复技术具有经济效益，无二次污染，湖泊水资源和生物污染可持续利用等优点。大型水生植物系统恢复方案设计依据泊保护和污染控制目标；湖区社会、经济、人口和环境发展总体规划；湖泊形态结构和其他自然条件，如气象、水文、水温、水深、底泥等；湖泊污染现状与控制措施的效益评估；恢复物种和群落的生态习性和恢复技术；生物资源利用途径；生态经济效益分析。大型水生植物系统恢复方案设计的可行性方案设计的可行性涉及技术上的可行性和经济上可行性两个方面。技术可行性水生大型水生植物系统恢复方案在技术上的可行性，至少应包括以下三方面内容：①查明引起原生生态系统退化、物种消失的关键因子及其临界值；②现有的和将要实施的工程项目实施后，能否满足上述关键因子及其临界值的要求；③应有小范围的现场模拟试验，以验证方案设计的可行性。例如若要恢复滇池草海沉水植物系统，利用净产氧量法为指标，测定菹草（PotamogetonCrispus）、红线草（P．Pectinatells）、马来眼子菜（P．Malainus）、轮叶黑藻（HydrillaVaricillata）、菰尾藻(MyicphyllumSpiralis)、金鱼藻（CerataphyllumDemersum）、苦草（ValliseriaSpiralis）和轮藻（CharaSp．）等的生态阈值，包括水温、PH、DO、光照、透明度、光补偿点、 光补偿深度等，同时对滇池生态环境进行监测，结果见表2.1。所判断的沉水植物消失的限制因子有三：透明度、光补偿点、光补偿水深。三者的核心是在水体下层的沉水植物得不到足够的光照，不能进行光合作用而导致消亡。经计算得知，若草海透明度提高到67-79cm以上（监界点）时，水体下层光照将能满足沉水植物生长要求。其次，远期阶段预测表明，第一、二、三污水处理厂先后投入运行后草海透明度将提高70-80cm以上，即远期阶段透明度，光补偿点和光补偿深度不再是沉水植物的限制因子了。第三，草海现场试验证实，沉水植物多样性可以得到恢复。表2.1滇池草海沉水植物若干生态阈值与实测值比较1995.5生态因子阈值草海实测值是否对沉水植物生存构成限制耐受范围适宜范围TNmg/L7-13.3否TPmg/L2.93-3.19否水温℃①20-30②2-4010-2015-359-24.5否否PH4-126-107.1-8.9否DOmg/L<0，持续3-4天4.2(底层)否光照Lx65-850（单物种昼夜光补偿点）1200-1500（群落昼夜光补偿点）90(100cm深)90(100cm深)是是透明度cm67（群丛，200cm深）79（群丛，200cm深）3030是是光补偿水深cm50（群落）200cm(实际水深)是经济可行性经济可行性所考虑的一般包括大型水深植物系统恢复工程投资预算和工程运转费用，评估时可按近期、中期、远期三个阶段计算。大型水生植物系统恢复工程实际上相当于一个三级污水处理厂，清除水体的TN、TP，除藻、抑藻，提高透明度，改善水质等。由于恢复工程利用湖泊的自然结构、自然能和生物作用，投资费用低，净化效率高。费用估算可以选择净化效果，规模相似的其他污水处理系统与之在投资费用和运转费用进行比较。如滇池的投资预算表明，在同等规模条件下，草海大型水生植物恢复工程的基建投资、运行费用和成本等方面分别相当于三级污水处理厂建设和运行的1/10和1/50。显然恢复工程在经济上是可行的。型水生植物系统恢复方案设计的原则和主要内容设计原则充分发挥不同生态类群生物（如挺水植物、漂浮植物、浮叶植物、沉水植物、浮游植物）的生态作用，使其优势互补，协同作用，建立稳定的生态系统；因地制宜，充分利用湖泊的形态结构、水深、水文、气象条件，纳污和净化能力等；适宜当地社会、经济发展，与其他同步进行的工程治理措施相结合，分期分批进行；有明确的规划目标，利于水资源和生物资源的保护和利用。主要内容（具体说明和实例见有关章节）恢复物种的选择；群落配置；管理采收；综合利用；辅助工程。大型水生植物系统恢复工程效益分析生态工程效益包括环境效益、经济效益和社会效益。环境效益比较明显，通过是①计算每年对COD、TN、TP的去除率和去除总量。②水质改善情况。经济效益：除直接经济效益，即建设费用，运行费用等计算外，间接经济效益尚无公认的计算方法。大型水生植物系统恢复工程显然是一项社会福利事业，造福人民，促进社会经济发展。可计算工程地区受益村落、人口，面积，湖泊水质改善对社会方方面面的正效益等。大型水生植物系统恢复方案设计辅助工程主要包括如下：辅助工程主要包括如下：育苗基地工程；水葫芦围拦工程；水草采收工程，如割草机、打捞机、作业船、运输船等机械作业系统等；水草综合利用工程，如水葫芦双相厌氧处理系统等。大型水生植物恢复物种的筛选、优化和引进恢复物种的优选是恢复成败的关键因素之一。物种优选依据是：以现存物种（包括地方种和早已引入的外来种）为主，作为恢复的先锋种或建群种；耐污能力强，能在污染条件下生存并具有明显地净化水质效果。推荐选用的物种及其主要特性物种耐污能力净化能力生态习性芦苇强强挺水、浅水域生活有喜富营养水葫芦十分强，耐污种强漂浮，生长速度快，富超富营养蓖齿眼子菜强，耐污种强沉水，生长季长，富营养菹草中等耐污种强沉水，喜低温，春季生长，富营养马来眼子菜中等耐污种强沉水，夏季生长，中、富营养菰草藻中等耐污种中、强沉水，夏季生长，中、富营养金鱼藻耐污种强沉水，夏季生长，中、富营养轮叶黑藻耐污种中沉水，夏季喜高，中富营养苦草中等耐污种中沉水，喜淤泥，夏季生长，中富营养伊乐藻中等耐污种强沉水，生长季长，中、富营养轮藻敏感种中沉水，清水种，夏季，中营养净化能力曲线下面提供8种沉水植物水培实验中净化TN、TP的效果曲线（见图2.1，2.2）。随着水培时间延长（或生物量增加），沉水植物去除TN、TP的量呈负指数衰减，曲线方程的通式为：y=aexp-bx式中，y，TN或TP浓度，mg/Lx，水培时间，天da，b为常数。水葫芦净化TN、TP的效果与上述沉水植物有同样的趋势。建议：恢复重建初期：水葫芦、红线草、黑藻、金鱼藻等中期：菹草、苦草、马来眼子菜、伊乐藻等后期：轮藻等。物种引进引进物种是十分严肃的事情，需经过试验和应用的报批手续，慎重从事。大型水生植物恢复的群落配置群落配置就是根据湖的形态结构、水文条件、污染治理进度和群落特性进行人为设计，按一定比例在空间分布、时间分布上进行安排，通过高效运行，达到恢复目标。常见群落特性是：水葫芦群落耐污力强，吸收营养快，但溶解氧低，通常配置于纳污口净化区；藻类群类溶解氧高，但透明度低，通常位于航道等；沉水植物群落耐污能力差，但提高透明度和溶解氧，通常沉水植物耐污种配置在沉水植物净化区，敏感种配置在经济水生植物区。水花生群落配置在近岸浅水区等。群落配置就是充分发挥不同群落优势，使其优势互补，取长补短，协同作用。大型水生植物恢复的最适面积设计大型水生植物恢复的最适面积，主要是指水葫芦群落的最适面积。因为水葫芦的生物特性，在更多的人心目中或是在更多的地方被视为害草。根据实验结果和在滇池草海实践，推荐30%左右的水葫芦覆盖率，这样既充分利用水葫芦的净化能力，又照顾到航道和旅游观光的需要。大型水生植物恢复的管理采收规划水生植物恢复后，加强管理，及时采收，综合利用是一项非常繁杂而重要的工作。适时采收直接目的是合理控制水葫芦的覆盖面积，防止水葫芦和其他沉水植物死亡后的二次污染，充分利用水草资源。采收规划包括采收工具、采取技术、采收时间、采收区域、采收面积数量以及控制人员组织和资金等项。水葫芦采收已有采收输送机、破碎机、采收作业船和运输船等四大部分组成的机械作业系统。沉水植物，如菹草和轮藻等也有机械割草船，可以在水下作业割刈沉水植物。为防止死亡后腐烂引起的二次污染，因此在死亡季节来临前应快速大量割除和打捞。如菹草割刈和打捞在5-6月份，菰尾藻、黑轮和水葫芦等应在10-11月份。当然为了及时利用，在生长旺盛季节，如6-9月份也是水葫芦等最佳采收时间。据滇池草海经验，留够覆盖面积%左右的水葫芦越冬即可。大型水生植物的利用途径沼气利用沼气利用固体产酸相反应器机械打捞脱水成包固体产酸相反应器机械打捞脱水成包产甲烷反应器水葫芦菹草和出水动物粪便动物饲料水葫芦菹草和出水动物粪便动物饲料污泥处置绿肥、堆肥污泥处置绿肥、堆肥绿肥、堆肥绿肥、堆肥大型水生植物系统恢复工程的效益分析大型水生植物系统恢复，将创造多方面的效益。生态效益，大型水生植物是绿色自养生物，是生态系统物质流、能量流的起点。恢复工程完成后，生物物种增加，营养结构合理复杂，形成良性物质循环和能量流动，生态系统稳定，自净能力和环境承载力提高。环境效益，水生植物去除TN、TP和COD，净化水质，提高透明度。社会效益，使人们拥有一个洁净与安全的水源地，提高人民的生活质量。经济效益，环境面貌改观，改善投资环境，给经济注入强大活力，促进渔业、旅游业等各行各业的发展。总之，大型水生植物系统的恢复是人们协调与自然关系的正确选择，必须促进资源的可持续利用和社会经济的可持续发展。湖内藻类控制方案设计藻类控制原理一个生态系统应包括四个基本组成成份，即无机环境、生物生产者、消费者和分解者。藻类在水生生态系统中为生产者，藻类通过吸收水体中的营养物质和水份，在阳光下通过光合作用转化为生物能，并借助于食物链流向动物和微生物。以藻类和其他生物为核心的湖泊生态系统，是湖泊水生生态系统最基本的特征。由于近年来湖泊富营养化的发展，湖泊水体中大量有机物如：氮、磷等营养物质迅速增加，藻类急剧繁殖，藻类数量每升水可达数千万个细胞数到上亿个细胞数。这种情况就破坏了湖泊水体中自然生态系统中的自我控制和调节能力，使湖泊水体生态系统失去了平衡。对于藻类控制有许多方法，如控制湖泊污染的点源、面源和内源等措施以减少湖泊污染负荷，恢复湖泊水质，具体方案设计在其他章节已有叙述。本节主要从湖泊生态系统抑藻和工程抑藻两个方面介绍控制藻类。湖泊生态系统抑藻主要是通过生态系统内部的调节机制如某些生物的抑藻作用。控制湖泊藻类数量，以降低由于藻类数量的增加所造成的湖泊生态系统恶化。湖泊重点水域，特别是水厂取水口附近，为降低重点水域藻类数量采取工程措施或工程措施与生物措施相结合的措施，达到控制藻类或拦藻于重点水域防护带之外的目的。湖泊生态系统抑藻方案设计湖泊生态系统抑藻应选通过人为干扰，调动生态系统本身的功能，达到抑藻目的。其方法主要有以下几方面：恢复大型水生植物抑制藻类增长大型水生植物和藻类均为生态系统的初级生产者，由于湖泊污染后，水体透明度下降使某些大型水生植物消失。取而代之的是耐污染的藻类大量滋生。恢复大型水生植物、物种筛选、优化等在上一节已做了全面的交待。发挥以藻类为食饵的鱼类等次级生产者的优势控制藻类数量在水生生态系统中，藻类植物是初级生产者，藻类植物是太阳能的主要固定者，并构成了初级产量的主要部分。初级产量为植物食性动物，如某些鱼类所利用，形成二级产量，二级产量又为肉食性动物所利用，形成三级产量，余此类推。根据水生生态系统的食物链关系，可以发挥以藻类为食铒鱼类的优势，控制藻类数量。鲢、罗非鱼是以藻类为主要食饵的，但是由于藻类种类的不同，某此鱼以某一种或几种藻类为食，对另外一些藻类不能食，即使能使，在消化道内也不能消化利用，经研究证明莫桑比克罗非鱼和尼罗罗非鱼是能够吞食并消化蓝藻门中的微囊藻的。微囊藻对幼小的莫桑比克罗非鱼和尼罗罗非鱼是不易消化的，因此用其鱼苗是不能控制微囊藻的繁殖和净化水质的。在利用罗非鱼控制微囊藻时，其体重应在20克以上，20克以上的罗非鱼完全可以消化微囊藻。罗非鱼放养密度没有见到具体研究，要根据水体中微囊藻的多少由经验决定。鲢鱼也是以藻类为饵料的，在各门藻类中，鲢能很好地消化属于黄藻门、金藻门和甲藻门的种类，在藻类中也有少数种类它不能或不易消化如鲢鱼幼体不能消化蓝藻门中的微囊藻、甲藻门中的裸甲藻等。因此，鲢鱼对藻类的利用率为30%左右，饵料系数为40%左右。根据湖泊调查中浮游植物年产量，可以预测鲢鱼的产量。浮游植物生产量×饵料利用率鲢鱼产量=饵料系数再根据该湖泊鲢鱼生长情况，决定放养标准，利用藻食性鱼类不但可以控制藻类过量繁殖，而且还可以获得渔产量。从而达到一举两得的目的。原生动物控藻技术利用一些原生动物种类控制藻类，在日本已有成功的技术，针对不同湖泊生态特征，可作如下设计：确定湖内富营养化藻类优势种类通过室内和现场试验筛选可控制该优势种藻类的原生动物种类现场设计和辅助设计湖泊重点水域生态工程除藻方案设计在湖泊藻类数量剧增情况下，又要求从湖泊中取出优质水，如自来水的取水口处，就可以采取生物工程办法进行拦藻、除藻。以达到提高出水水质的目的。本技术在太湖和滇池的水源地保护中进行了尝试和应用。湖泊藻类收集与综合利用藻类收集湖泊富营养化，藻类数量猛增，生态系统失去平衡。降低藻类数量，完全靠生态系统自然消减已无能为力。此时如果采用人工收集藻类，不但可以减少由于藻类分解带来的湖泊污染，而且还可以对藻类综合利用，产生一定的经济效益。目前对藻类收集的方法主要仍以人工收集为主，主要工具应配备机动船或非机动船的手抄网。以尼龙纱绢为材料，25号纱绢孔径小，为0.064mm可用于藻类还未形成“水花”时捞取的工具。当藻类形成“水花”并在下风向造成藻类残体堆积时可用17号或纱捐孔径更大的网捞取。藻类综合利用。藻类含有丰富的营养物质，有多种利用途径。除了做肥料、饲料外还有生物活性物质、营养物质作为药用、化妆品、食品添加剂的报道，目前主要用于肥料和饲料的较多。肥料：对水稻的肥效：施用微囊藻为主形成的“水花”沤制的追肥的稻田产量可提高20-30%，比施等氮量人畜粪作追肥的稻田产量高8-10%，与施等氮量的碳酸氢胺作追肥的稻田产量相近。对蔬菜的肥效：以“水花”干粉作基肥种植青菜、莴苣，比同种植密度但不施基肥的单位面积产量分别增产52.5%和53.7%。且植株可食部分比例量增加36.6%及31.1%。饲料太湖浮游植物中占优势的微囊藻含干物质8.4—14.2，其中蛋白质占58.54±4.64%，脂肪占4.00±0.80%，此外还有维生素B6、B12、E以及多种矿物质，其中17种可测氨基酸占46.87—59.38%。因此说可以微囊藻为主体的干粉可作为鱼类和家禽的良好饲料或饲料添加剂。实验结果表明在做为鱼类饲料时，由于鲢鱼、鳙鱼消化能力差，消化道中对微囊藻难以消化，而罗非鱼消化能力强，消化道中PH为2.0，为强酸性，有助于分解消化微囊藻。微囊藻干粉喂北京鸭不仅可增加鸭的增重率和量，而且还节约饲料用量和饲料配方中豆饼和鱼粉的用量，达到降低成本的目的。芦苇湿地净化系统方案设计芦苇湿地芦苇湿地是以湿地植被为芦苇的各种类型湿地的统称。湿地系统是将废水有控制地投配到土壤处于饱和状态且生长有芦苇、香蒲等沼泽生植物和土地上，废水在沿一定期方向流动的过程中，在水生植物和土壤联合作用下得到净化的一种土地处理系统。图2.3天然湿地系统图2.4自由水面湿地系统图2.5地下水流工人湿地湿地在自然界的形成是多种多样的，不同类型湿地，通常可归纳为三类，即天然湿地（沼泽地）（图2.3），自然水面湿地（图2.4）和地下水流人工湿地（图2.5）。芦苇湿地在自然界广泛存在，同时，芦苇极具经济价值，因此人工湿地系统也经济将芦苇作为湿地的首选植被品种。芦苇湿地净化机理芦苇湿地系统对水中的各种污染物质，如BOD5、SS、营养元素氮、磷、微量元素及有机物质和难降解有机物、病原菌都有明显的去除作用，其主要污染物去除机理可概括为表2.2。机理沉降SS胶体SSBODNP重金属难降解有机物细菌+病毒说明物理沉降过滤吸