末端强化修复技术-前置库技术（水生态修复课件）

前置库技术前置库技术的工作原理和前置库的沉降系统主要内容前置库技术的概述前置库技术的工作原理前置库的构成之沉降系统前置库技术的概述概述：水库水源地保护区内一般总体水质都较好，但也有少数水库上游区域内大量面源污染物进入库区水体，对未来水源地保护区的水质保护形成威胁。影响水库水源地的面源污染主要是农业面源污染，是指人们从事农业生产活动时产生的面源污染，包括化肥、农药、畜禽粪便污染，以及农田水土流失等造成的水体污染。前置库技术的概述概述：该类污染没有固定的发生源，各种污染物在水源地流域面上日积月累，待到雨季来临，流域产生暴雨洪水，雨水淋溶和径流输送使积存于流域面上的各种污染物随洪水从四面八方汇入河流，最后进入水库。为防治环境污染，保护水库水源地水体的水质，充分发挥资源的生产潜力，对该类水库水源地保护区进行面源污染控制尤显重要。前置库技术的概述概述：前置库技术因其费用较低，可以多方受益，适合多种条件等优点，是目前防治水库水源地保护区内面源污染的有效途径之一。前置库技术的工作原理工作原理：前置库技术是利用水库的蓄水功能，将因表层土地中的污染物（营养物质）淋溶而产生的径流污水截留在水库中，经物理、生物作用强化净化后，排入所要保护水体。其功能主要包括蓄浑放清、净化水质：首先，通过减缓入库水流速度，使径流污水中的泥沙沉淀，同时，颗粒态的污染物（营养物质）也随之沉淀；其次，利用前置库内的生态系统，吸收去除水体和底泥中的污染物（营养物质）。前置库的构成一般的前置库通常由3部分构成，即沉降系统、导流系统和强化净化系统，其工艺流程图：前置库的构成沉降系统：沉降系统也称“泥溜”系统。其主要机理是利用水源地的涧河入库口，加以适当改造，在引入全部或部分地表径流的同时，通过泥沙及污染物颗粒的自然伴随沉淀至底，结合系统内的水生植物有效吸收去除底部沉淀物中的营养物质，从而达到初步净化水体水质的效果。前置库的构成沉降系统：伴随着地表径流而发生的土壤侵蚀会使土壤中积累的氮、磷素随水流发生迁移，有研究表明，其中﹤0.02mm的微团聚体和﹤0.002mm的粘粒是养分流失的主要载体，泥粒伴随沉淀和植物的缓冲带可使水体中的颗粒结合态营养物质截留下来，该系统能去除绝大部分泥沙，氮、磷素去除率一般可达25%～30%。小结

1）前置库技术的概念

2）前置库技术的工作原理

3）前置库的构成之沉降系统前置库的导流系统、强化净化系统和前置库的确定主要内容前置库的构成之导流系统前置库的构成之强化净化系统前置库的确定

前置库的构成导流系统：导流系统是针对水库水源地保护区内河涧一般为山溪性河道及污染突发性、大流量、低浓度等特点，为防止前置库系统暴溢，超过设计暴雨强度的径流通过导流系统流出，从而不会影响水体净化处理效果，最大限度去除截留的面源污染物。

前置库的构成强化净化系统包括：（1）砾石床过滤：

前置库的构成强化净化系统包括：（2）植物滤床净化：

前置库的构成强化净化系统包括：（3）深水强化净化区：

前置库的构成强化净化系统包括：（4）放养滤食性的鱼类、蚌和螺类：

前置库的构成强化净化系统包括：（5）岸边湿地建设：

强化净化系统能进一步沉降粒径较小的泥沙,氮、磷素的去除率分别可达35%和50%左右。前置库的确定选址原则：（1）根据各主要涧河入库口的特点及污染状况，且能保证达到一定去除率的水力停留时间前提下，在涧河的入库口构建前置库。（2）如果入库口没有足够的场地布置，根据不同水库水源地现有地貌状况，在形态适宜的情况下，可在入库口的上游布置一系列子库（水塘），也称“串塘”，使涧河上游到下游沿线的水质变化呈梯度特点。前置库的确定前置库库容的确定原则：

（1）在前置库设计过程中，为使入库径流中的污染物能被有效去除，必须有足够库容以受纳绝大部分径流并保证足够的滞水时间。一些研究结果显示，营养元素的去除率和滞留时间呈正比例关系，前置库在滞水时间为2～12d情况下，对正磷酸盐的去除率可达34%～61%，对总磷的去除率可达22%～64%。一般来说，前置库夏天滞水时间一般为2d，春秋天为4～8d，冬天为20d左右。前置库的确定前置库库容的确定原则：

（2）前置库库容最好能容纳设计强度的暴雨径流量，如果库址场地不允许，亦需截留全部污染物浓度大的初期径流，以控制面源污染物进入主库。面源污染物的洪水时程分布见下图前置库的确定水库水源地中面源污染物的洪水时程分布图前置库的确定从图中可以看出，面源污染物的总浓度呈峰前大于峰顶，峰顶大于峰后的趋势；单项污染物中除SS浓度与洪水流量同步外，TN、TP及有机物浓度峰值都较洪峰提前，因此，根据在降雨过程中洪峰前径流污水中营养物质浓度较高，洪峰后浓度逐步减小的特点，前置库设计库容时应考虑能够将浓度最大径流雨水（污水）截留在库内，即保证能够截留洪峰峰顶前的全部径流量。小结

1）前置库的构成之导流系统

2）前置库的构成之强化净化系统

3）前置库的确定前置库生态系统构建主要内容库内基地修复工程水生态重建工程水生生物繁育基地建设

库内基地修复工程修复方法：（1）根据工程中植被恢复的全系列和半系列要求，设计适宜不同生态型的水生植物生长水深、对比现有基底情况，构建适合大型水生植被恢复的基质。库内基地修复工程修复方法：（2）同时根据生态修复与群落演替的有利原则，利用原有河埂或沟坎构建基底导流系统，在前置库内水流相对静滞的水域，设计和营造易产生紊流、适合植物生长的基质，促使水流动，提高水与动植物的作用能力，从而优化库区内水流流动规律，达到强化处理的效果。库内基地修复工程修复方法：（3）在基底和植被恢复过程中，可采用宏观仿生学原理，采用符合我国特色的新型施工工艺以及贯穿经济、社会和生态思想在内的关键技术，大经济价值的生态产品，形成产业化。水生态重建工程原理：前置库生态重建技术通过功能区划，先恢复水生植物，以便其生态功能的最有效发挥，从而逐步改善整个生态功能。根据基底修复所构建的生态环境，按照功能与景观相结合的原则，合理布局前置库的生态功能，构建陆生防护带、湿生防护带、挺水植物带和浮叶、沉水植物与底栖动物带四大功能区。水生态重建工程第一功能区：（1）陆生带：在前置库周边布设生态护坡和种植防护林，在美化景观的同时，亦起到缓冲作用。水生态重建工程第二功能区：（2）湿生带（水深0～0.5m）：水生态重建工程第三功能区：（3）浅水带（0.5～2.0m）：睡莲芦苇菰藕荇菜菱马来眼子菜菹草轮叶黑藻龙须眼子菜水生态重建工程第四功能区：（4）深水区（2.0～4.0m）：鲢鱼鳙鱼螺蚌虾水生态重建工程第四功能区：

同时该区水体表面亦可构建浮床或浮岛，利用栽培的水生植物或观赏性花卉，吸收水中的N、P营养物质，其在水中形成的发达根系形成微生态系统，可有效吸附悬浮物和有机质，通过微生物进行降解，同时改善景观。水生生物繁育基地建设建设方法：前置库内生物覆盖率以60%左右较为适宜，这在库内水生植被构建过程中需要批量水生生物苗种。可以在前置库附近建设水生生物繁育基地，采用温室大棚早春规模化育苗，自流水内循环生态育种等新技术，培育反季节水生生物苗种。小结

1）库内基地修复工程

2）水生态重建工程

3）水生生物繁育基地建设前置库技术存在的问题主要内容二次污染防治问题水生植物的交替问题

前置库的淤泥问题结论二次污染防治问题为防止二次污染，应对前置库内的功能植被适时适量地进行清理，为便于利用，功能植被品种的选择，应尽量选择当地有经济效益的植被，从而提高功能植被回收的可操作性。例如，推荐采用的挺水植物有：茭草芦苇荻草苏丹草水生植物的交替问题由于各季节的温差及不同植被习性的差异，前置库内必然出现植被季节上衔接的重大问题，因此，必须选择陆生和水生生长期和实际应用周期长的植物优良品种；其次，从生物生命的活动规律来看，冬季气温剧烈下降，绝大多数植物均进入休眠期，基本无明显的水质净化作用。水生植物的交替问题一般来说，水体植物的季节换茬在每年的5～6月和9～10月，此时既是最忙的收割季节，也是最忙的栽种季节，但是从移栽的角度看，如：美人蕉水竹马来眼子菜苦草前置库的淤泥问题在前置库区内，入流水中泥沙随水向库区的输移呈现递减的梯度变化，沉降物的中值直径也逐渐变小，泥沙的沉降将使前置库库容减少，进而影响入库径流的滞留时间；此外，前置库底泥中富含的营养物是内污染源，是库内营养物质循环的中心环节，也是水土界面物质（物理的、化学的、生物的）积极交换带。前置库的淤泥问题因此，前置库内必须及时清淤，在取走泥沙的同时又清除含高营养盐的表层沉积物质，具体包括沉积在淤泥表层的悬浮、半悬浮状由富营养物形成的絮状胶体，或休眠状活体藻类及动植物残骸体等，该过程既是物理工程，又属生态环境工程范畴。

结论总之，在水库水源地面源污染控制中，前置库技术很好地结合了当地特有的地形特点，有效解决了面源污染的突发性、大流量等问题，同时这种因地制宜的水污染治理措施，