毕业设计湖泊的生态修复治理方案

毕业设计设计题目：某湖泊的生态修复治理设计方案姓名：学号：院（系）：专业：指导教师：某湖泊的生态修复治理设计方案摘要：本文设计的对象是位于贵州省贵阳市的红枫湖和百花湖。针对两湖底泥污染严重，以及生活污水、工业废水未经深层解决就排入湖库内，导致湖库内氮、磷浓度高等问题，政府及相关部门组织实现流域内污水的集中解决再排入湖体，投资大力兴建污水解决厂，对排入两湖的水源进行严厉监管，才干从主线上截断外源。提出了一方面运用机械疏挖的方法，清除重金属元素等长期积蓄的底泥。另一方面在湖体内应用曝气循环净化系统，重要可克制微囊藻的增殖释放有毒物质。这次应用的重要工艺为生态公园水培净化，净化效率高同时也减少了净化成本。本设计计划在红枫湖设立250台潜流推流曝气机，在百花湖设立63台潜流推流曝气机用于水湖底曝气循环净化，预计有害藻类的去除率可达86%。在两湖修建的生态公园预计净化效果：COD去除率达26%，SS去除率达44%，BOD去除率达38%，TP、TN去除率约达20%。在两湖进行底泥疏挖，可有效的去除了底泥内的重金属元素，并且防止它们向湖水上层扩散。关键词：湖泊富营养化；底泥疏挖；曝气；生态公园修复EcologicalrestorationmanagementdesignschemeofalakeGuoli(ThedepartmentofchemicalandenvironmentalengineeringofWuhanPolytechnicUniversity,WuhanHubei430023)Abstract:inthispaper,thedesignoftheobjectislocatedinGuiyangcityinguizhouredmaplelakeandlakeflowers.Basedonsedimentpollutionisserious,aswellassewageandindustrialwastewaterdischargedintolakewithoutdeepprocessingoftherolls,nitrogenandphosphorusconcentrationishigh,leadtolakeandrelatedgovernmentauthoritiesinorganizingbasin'scentralizeddisposalofsewagedischargedintothelakebodyagain,investmentvigorouslyconstructionofsewagetreatmentplants,tostrictsupervision,intomorewatercouldbetruncatedexogenousfromtheroot.Firstly,itPutforwardbyusingthemethodofmechanicaldredgesedimentremovalofheavymetalelementssuchaslong-termsavings.Secondapplicationaerationinlakebodycirculationpurificationsystem,mainlyinhibitstheproliferationofmicrocystisalgaereleasetoxicsubstances.Theapplicationofmaintechnologyforwaterpurificationecologicalpark,highpurificationefficiencyofpurificationatthesametimealsoreducesthecost.Thisdesignplantoset250unitsundercurrentpushflowaeratorinredmaplelake,insetting63undercurrentpushflowaeratorsbaihualakebottomisusedforwatercirculationpurification,expectharmfulalgaeremovalratecanreach86%.Ecologicalparkbuiltinonpurifyingeffectisexpected:CODremovalratewas26%,andtheremovalrateofSSwas44%,andtheBODremovalratewas38%,andTP,TNremovalrateisabout20%.IntwolakessedimentShuWa,canbeeffectiveinadditiontothesedimentofheavymetalelements,andtopreventtheirspreadtotheupperlake.Keywords:Keywords:lakeeutrophication;SedimentShuWa;Aeration;Ecologicalparktorepair目录前言……………………41.1设计背景……………41.2设计目的……………41.3设计原则……………41.4设计依据……………52.湖泊的概况及其重要的生态问题…………………….52.1两湖的概况………….52.2两湖存在的重要生态问题………….53．生态修复设计方案的工艺设计分析………………….63.1底泥疏浚工程的选用依据………….63.2曝气循环净化系统的选用依据…………………........63.3生态公园水培净化选用依据……………………........74湖泊修复的重要工程措施及规模……………………...74.1底泥疏挖…………....74.2周边工厂和生活废水的污水解决………………....104.3循环曝气净化系统………………....105.湖泊修复的生态措施——生态公园水培净化………..135.1生态公园水培净化系统脱氮除磷的净化机理…………………...135.2建设的生态公园的结构…………....155.3预计净化效果……………………...155.4成本与经济效益预估……………....156.施工与预算…………….166.1生态公园水培净化系统施工预算………………....166.2底泥疏挖工程预算…………...........176.3曝气循环净化系统的工程预算……………………197.设计总结与谢辞………………………...197.1本次设计内容的评价………………197.2结论…………………207.3谢辞…………………208参考文献……………….211.前言1.1设计背景我国的富营养化湖泊重要分布在长江中下游地区，云贵湖区（云南省和贵州省），部分东北山地与蒙新湖区（内蒙古自治区和新疆维吾尔自治区）。城市湖泊由于面积小，受城市废水影响大，无论地理位置如何已经达成富营养化或是严重富营养化。中国的重要淡水湖泊除了位于人烟稀少地区和处在原始状态的部分湖泊外，其营养盐水平基本达成了发生富营养化的标准。多数湖泊富营养化已处在相称水平。我国湖泊现在重要存在的环境问题有两个：eq\o\ac(○,1)大量湖泊萎缩消亡，湖泊储水量急剧减少。据不完全记录，通过30数年的变化，湖泊减少了约500个，面积缩小了18639km2，占现有湖泊面积的26.3%，湖泊储水量由本来的7590亿m3减少到现在的7077亿m3。影响湖泊水量变化的因素重要有气候变迁的影响，泥沙淤积的影响和围湖垦殖等不合理开发活动[1]。eq\o\ac(○,2)湖泊水质遭受污染。随着工农业生产的发展，大量未经解决的生活污水、流域非点源与工业废水排入湖内，引起湖泊水体的污染。约有半数以上的湖泊受有机物和营养盐（N、P）影响较严重，特别以城郊湖泊最为突出。根据我国的国民经济发展速度和污水治理的水平，到20世纪末，凡是流域人口面积超过每平方千米1200人的湖泊，其水体都达成富营养化水平。我国湖泊富营养化发展的趋势十分严峻。中国的湖泊由于富营养化产生的损害重要如下：eq\o\ac(○,1)城郊湖泊富营养化水的使用效率明显减少，一些湖泊的水体已经不能作为平常生活用水。eq\o\ac(○,2)旅游资源的开发和临湖地区的城市化使未解决的污水量增长，加速了湖泊的富营养化。eq\o\ac(○,3)由于水华成灾导致自来水厂过滤效率下降，产气愤味和水质异味问题已经成为公众关注的对象。eq\o\ac(○,4)富营养化湖泊中的一些藻类还能产生有毒物质[2]。1.2设计目的本文设计的对象是贵州省贵阳市的红枫湖和百花湖。目前两湖水质情况较差，不能满足饮用水水质规定，富营养化情况严重，特别是磷元素超标。通过本次设计解决，要清除被严重污染的底泥，改善湖体的超富营养化状态，减少湖内磷的含量达成国家饮用水标准，才干保证居民喝到放心的饮用水。逐步恢复其生态功能，提高湖泊自净能力。1.3设计原则（1）要切实根据红枫湖与百花湖的水质情况和周边环境概况设计合理经济的方案，适宜本地的居民生活、经济发展，尽量达成生态环境和谐和经济发展同步。（2）将控制外源污染与控制内源污染结合起来，才干做到污染防治与生态恢复相结合。（3）遵循自然规律，充足运用目的湖泊的形态结构、水深、水文、气象等水质条件，达成人工干预与自然恢复良好的契合[3]。1.4设计依据（1）由国家环境保护局于1988年4月公布的《污水综合排放标准》;（2）于1984年1月1日正式生效的《地表水环境质量标准》；（3）于1986年10月生效的《饮用水水质标准》；（4）湖泊的自然环境条件。重要涉及地形地貌、气象与水文、工程地质、水文地质等。（5）省（部）级政府关于区域水污染治理的任务和期限目的、区域水污染防治物总量制规划。2.湖泊的概况及其重要的生态问题2.1两湖的概况红枫湖水库大坝于1960年竣工，位于贵阳市西郊，距省会贵阳28公里。汇水面积1610km2，湖面积57.2km2,总库容为6.01亿m2，平均库容为3亿m2，最大深度45m，平均深度10.8m。水库被分为两部分，南湖和北湖。红枫湖区域存在各种各样的产业，涉及旅游、船运、养鱼等，为了防止富营养化，政府将逐步严禁在该地区养鱼。红枫湖是贵州省贵阳市的重要水源地（2600000人口）的重要水源地，天天供应城市40000m3饮用水。百花湖水库竣工于1966年，位于贵阳市西北郊，距市区22公里，在红枫湖下游。汇水面积319km2，湖面积14.5km2，总容量为1.82个亿m3，平均容量为1.10亿m3，最大深度45m3，平均深度10.8m。百花湖区域的产业也很多，与红枫湖情况相似。同时百花湖也是贵阳市的重要水源，天天向城市提供25000m3的饮用水。从1998年起，作为控制水体富营养化的措施之一，湖中养鱼已被严禁，但此后仍有少数渔民以水产养殖为生。尽管目前无磷洗衣粉价格昂贵，政府已逐步立法淘汰含磷洗衣粉，减少湖中磷的负荷。2.2两湖存在的重要生态问题2.2.1两湖作为饮用水源的水质令人堪忧 两湖的水质情况较差，距环境质量公报显示：百花湖水质为V类，重要超标物总磷和溶解氧；红枫湖水质为劣于V类水质，重要超标物为总磷，其中焦家桥、三岔河测点因总磷严重超标劣于V类。两湖流域内各种工业、农业、旅游业和居民生活污水间接或直接导致两湖营养盐和有机物过度积累，导致两湖水体氮、磷浓度增长。两湖的水量补给局限性导致水体自净能力减弱，湖水污染状况更加严重。2.2.2周边工厂污水未经深度解决就排入两湖据调查，贵阳市的水晶集团公司、安顺化肥厂、清镇发电厂、贵阳煤气气源厂、田峰化工公司、贵州化肥厂等化工厂每年向红枫湖排放的工业废水约5758.11万吨，红枫湖总氮的60%、总磷的14%流入百花湖。此外，饮用水源地周边仍有少量小煤窑生产，废弃矿井无人治理，富含铁、锰等有害物质的矿井废水直接排入水体。2.2.3农业面源污染同时也破坏着两湖水质由于对农业面源污染危害性结识不充足、管理体制不够明确、缺少有效地监测和控制等因素，农业面源污染的危害成为两湖饮水安全的重要因素。农业面源重要来源于种植业污染、废旧农膜残留、畜禽养殖业污染和大量农村生活污水和垃圾污染。2.2.4湖库内底泥污染严重湖库内源污染十分严重。上游大量化工公司和气源厂的长期无需生产还导致了两湖沉积物中有机物的污染非常严重，在底泥中检测到了高浓度的萘、联苯、菲、苯并芘、硝基苯等多种持久性有毒污染物，底泥中的高浓度重金属、磷和有机污染物会随着水文、季节变化而释放到上覆水体中，对两湖的水质安全构成了巨大地威胁。3．生态修复设计方案的工艺设计分析3.1底泥疏挖工程的选用依据3.1.1底泥疏挖的原理由于数年的沉积，湖泊及沼泽的底部会堆积大量的污染物，大部分磷集中在底泥中，因此清除具有大量有机物及营养物的淤泥可减少污染物的迅速或者缓慢扩散[4]。3.1.2疏挖的方法选择由于机械疏挖的疏挖费用不太高，被疏挖淤泥中的固体物质多，与水力疏挖相比可以稳定的挖泥。合用于像两湖这样湖深较深的大湖。3.1.3工艺选择说明底泥疏挖是一种有效的控制外源污染的手段。本次设计的对象红枫湖与百花湖，它们的底泥蓄积历时长，其中的磷含量很高，尚有大量的重金属物质。将底泥从湖体内移出，是控制内源的直接有效措施。合用的水体：当污泥中的污染物影响水质时，可用该方法控制营养物；可由疏挖取出堆积的污泥，使湖泊沼泽的水位加深，并去除有毒物质，控制水生大型植物的疯长。3.2曝气循环净化系统的选用依据3.2.1曝气设备选用依据本次的曝气循环净化系统选用的重要曝气设备是潜流推流曝气机。由于所设计治理的湖泊湖底环境恶劣，湖深较深，故选用河流湖泊使用的曝气设备---潜流推流曝气机。潜水式推流曝气机是运用空气中氧气注入水体中，具有较强搅拌与曝气助流功能，以达成水中增氧目的，提高水体的溶解氧（DO），恢复和增强水体中好氧微生物的活力，使水体中的污染物得以净化。3.2.2工艺选择说明在贵阳市的水源地红枫湖和百花湖分别检测藻类生物量和微囊藻毒素含量。发现了大量有害藻类微囊藻类。在百花湖和红枫湖的鱼类养殖区发现具有带霉味的席藻属，那么饮用水中也许出现气味和味道问题。在人工净化湖水中的六个目的如下：克制有害的浮游植物的增殖；克制浮游植物的内部增殖；改善水质；提高地层水中溶解氧浓度；防止锰、铵态氮等的洗脱；稀释和分散有毒物质，如微囊藻。归根结底，曝气循环净化系统能阻止湖底形成厌氧环境，防止营养盐和重金属释放。同时对于防止两湖底泥内的重金属元素和有机物的扩散有关键作用。3.3生态公园水培净化选用依据3.3.1净化系统概况生态公园通过提供浅的、污染的、流动的水环境，植物种植于此环境中，其根系直接生长于污水中，通过根系系统和植物的生长成功的净化污水[6]。3.3.2水培植物的选择生态公园选择的一方面是数年生的、常绿的水生或是湿生植物，形成较平坦的植物带，并根据净化规定或是景观规定，搭配一些挺水植物和非常绿性的植物。植物的选择还需考虑温度和COD的适应性，因某些具有地下茎的植物在水培中较难培养。由于温带地区适于水培、具有较高自净能力、能形成群落的植物是水芹和马蹄莲。本次设计选择用水芹和马蹄莲混合栽种[7]。3.3.3工艺选择说明由于底质中重金属污染，不满足大型水生植物生长对底质条件的规定。故不采用恢复大型水生植物来对两湖进行修复。位于贵州市的红枫湖和百花湖是本地的著名风景胜地，游客常年络绎不绝，该设施可以向市民及游客展示污染物被去除的过程，并通过采摘和收获水生植物。花卉等，捕获鱼和贝类等自然生物，使市民受到教育。遵循合理经济这一设计原则，该净化设施解决能达成良好的水质净化效果以外，还具有建设成本低、净化主体为植物无需特别设备及材料、建成后运营和管理费用低的优点，且通过植物的出售还可以获得收益。4湖泊修复的重要工程措施及规模4.1底泥疏挖4.1.1底泥疏挖的工艺流程如图1：挖泥船挖泥挖泥船挖泥污泥底泥泥浆经排泥管间断输送污泥底泥泥浆经排泥管间断输送污泥底泥解决后堆置或运用经沉淀后余水排放底泥堆场用抓斗将泥排出污泥底泥解决后堆置或运用经沉淀后余水排放底泥堆场用抓斗将泥排出将挖掘的泥装入船运到岸边将挖掘的泥装入船运到岸边图1底泥疏浚的工艺流程4.1.2疏挖方法本次设计采用水利疏挖进行底泥疏挖。4.1.3疏挖设备选型将底泥从水下疏挖后输送到岸上，有管道输送和驳船输送两种方式。驳船输送工序复杂，生产效率低，但是一般用于含泥量高或运送距离过长的场合[8]。由于红枫湖和百花湖的湖面积较大，且湖深都达45米，故采用抓斗式挖泥船。抓斗式挖泥船采用了全封闭防漏抓斗，是抓头在提高过程中没有漏掉。根据两湖的水文特性，选用的抓斗挖泥船为津航浚403（8m3抓），性能如表1：表1津航浚403的性能参数津航浚403（8m3抓）抓斗斗容/m38公称生产率(m3/h)320~400最大挖深/m50最大吊高/m5船总长/m35.4船柱间长/m35.0船宽/m16.0船深/m3.0满/轻载吃水/m1.54/1.05抓斗机机型日土机商工DKG-65抓斗机最大起重量/t40主机机型，功率/KW柴渍机，529传动方式Ω离合变矩器吊重/t50工作半径/m12.95锚：形式，个数×质量/t有杆锚，4×2定员/个24制造厂日土机商工

4.1.4环境疏浚设备的选择原则环境疏浚设备的选择一要考虑一般疏浚工程的施工条件，又要考虑污染土疏浚与处置的的化学、生态等环境保护方面的规定，是历来比较复杂的工作，应当通过周密的调查和分析后妥善的进行。环境疏浚假如控制指标不严，应优先选用一般疏浚设备，或者加以改善以达成经济合理的目的，同时应对设备改造的投资，由于环保规定对设备生产力的影响从经济上做出合理安排。由于疏浚设备类型很多，一项工程也许会有多种工艺方案，在疏浚设备的选择应进行多种方案的筛选和比较，找出技术上可行，最经济合理的方案。为此同时应对有关疏浚设备进行必要的调查 [9]。4.1.5污泥底泥与堆场余水处置对堆存在堆场内的污染底泥与未所有清除污染底泥要采用堆场防渗、堆场植草、抛砂覆盖法等措施防止二次污染的产生。防渗解决是在污染底泥接触一侧铺设复合土工膜，膜上垒筑装土纺织袋；堆场吹填完毕后，由于底泥堆场不也许在短期内达成规划使用功能，因而可采用手摇播种机撒播草种，进行快速植草，即可防止堆场底泥中污染物因雨水冲刷对周边环境导致二次污染，又可以迅速恢复堆场的景观，对部分地区，为保证植草成功，可采用混合直播技术建坪；污染底泥疏挖2.0m后采用覆盖法对剩余污染底泥进行处置，即抛填厚0.5m的粗砂，回填砂工程量为5.88万m3。在吹填后期，当堆场余水满足不了排放规定期，运用加药装置在输泥管口投加药剂与泥浆充足混合，经混合后的泥浆在堆场沉淀后，余水直接排回巢湖。对于偶发因素导致余水水质忽然恶化时，可在溢流口处设立应急投药装置，作为余水外排前的临时补救性应急措施。PAC可做为输泥管及应急投药的首选药剂。4.2周边工厂和生活废水的污水解决（1）清除外源污染是解决湖泊富营养化的必不可少的一环。经调查，之前的化工厂排出的废水未经解决便排入两湖导致了湖体底泥的重金属、磷、有机物的蓄积。这规定本地政府部门对周边的工厂进行严厉的监管，工厂排出的废水和生活污水绝不能没有通过污水厂的解决就排入两湖，在污水解决厂的出口可以设立氧化塘，运用水生植物的净化功能有效地去除氮和磷。对外源入口把关检测氮、磷值是否超标。（2）取缔两湖保护区内污染公司、排污口，特别是一级保护区内的公司以及其他与水源地保护无关的建构筑物，减少污染源及污染物的排放[10]。（3）开展农村沼气建设，减少农村生活、养殖污染源及污染物排放。（4）在湖泊附近修建污水截留沟等污水收集系统，简历污水解决站，使污水达标排放。4.3循环曝气净化系统4.3.1循环曝气净化的原理如图2所示：图2曝气循环净化系统示意图4.3.2潜流推流曝气机净化机理与特点曝气叶轮高速旋转时产生强大的轴向推力和径向搅拌力，将吸入的空气粉碎成细微气泡，并且将汽水混合体强力注入水中，从而达成曝气和推流搅拌混合的双重作用，并且喷射流不会产生应力和漩涡，不会损坏线缆、固定索和其它涉水物件。OBAO的三至六片专利“帆”型叶片高速转动时在叶轮前端形成数股强大剪切水流，这几股水流将气体剪切成细微气泡并且切割形成能干的微气泡直径较均匀，叶轮旋转的轴向推力将气、水混合物强力注入水中产生二次切割，使气泡的粒径变俄更小，平均粒径为1.5mm，汽水混合物在水中形成长度为8～45mm的气、水混合扩散柱，从而延长了气水接触时间，大大提高氧的运用率。潜水推流型曝气机的叶轮高速运转时产生强大的轴向推动力和径向搅拌力，并将吸入的空气搅碎成微小气泡，达成曝气、混合及推流的目的。曝气机的安装，喷射角可在上下60°范围内随意调整，合用各种池型；采用高效潜水式电机静音运转，对环境无任何影响；具有曝气、混合、推流的多重作用；曝气机的主体采用不锈钢和高强度工程塑料，耐酸、碱及部分有机溶剂腐蚀。不需要配置鼓风机，管道，阀门等设备，节省设备费。4.3.3潜流推流曝气机的选型表2OBAO-100A潜流推流曝气机型号功率HP/KW电压V转速rpm增氧能力kgo2/h循环通量m3/h重量kgOBAO-100A10/7.538014709.50-11.5138070图3OBAO-100A潜流推流曝气机4.3.4红枫湖曝气循环净化系统设计计算a.缩短表层停留时间的设计计算表水层体积（温差层深度*湖泊面积）：V=湖泊面积(57.2km2)*3m=17.6×107m3设计停留时间：T=4db.设计规范输出功率7.5KW。OBAO-100A潜流推流曝气机最大输出量：Q=33120m3/d表层水牵引速率：α=5（标准系数）c.曝气机计算所需曝气机数：N=(V/T)/[Q(1+α)]=(17.6×107m3/4)/[33120×(1+5)]=221.4台≈222台要提高地层水域的溶解氧含量。计算根据为溶解氧平衡方程：已知：底泥好氧速率=120mg/(m2/d)水中氧的消耗速率=25mg/(m2/d)表层氧浓度=9mg/l下层溶解氧浓度=0mg/l需氧量O=底泥好氧速率+水中氧的好氧速率=（120+25）×10-6×57.2×106=8294kg/d循环量Q=需氧量/[表层氧浓度-下层溶解氧浓度]=82941000/(9-0)=921556m3/d所需曝气机数量=循环量/曝气机最大输出量=921556/33120≈28台4.3.5红枫湖内曝气机的安装及布置曝气机的间距通过计算后所需的红枫湖所需的曝气机的数量为250台，每0.23km2安装一台潜流推流曝气机。每台曝气机间距约为250m。曝气总功率为1875kw。潜流式推流曝气机的安装位置是悬于湖内，距湖面3米的位置。4.3.6百花湖曝气循环净化系统的设计计算a.缩短表层停留时间的设计计算表水层体积（温差层深度*湖泊面积）：V=湖泊面积(14.5km2)*3m=4.35×107m3设计停留时间：T=4db.设计规范曝气机输出功率7.5KW。OBAO-100A潜流推流曝气机最大输出量：Q=33120m3/d表层水牵引速率：α=5（标准系数）c.曝气机计算所需曝气机数：N=(V/T)/[Q(1+α)]=(4.35×107m3/4)/[33120×(1+5)]=54.7台≈55台要提高地层水域的溶解氧含量。计算根据为溶解氧平衡方程：已知：底泥好氧速率=120mg/(m2/d)水中氧的消耗速率=25mg/(m2/d)表层氧浓度=9mg/l下层溶解氧浓度=0mg/l需氧量O=底泥好氧速率+水中氧的好氧速率=（120+25）×10-6×14.5×106=2102.5kg/d循环量Q=需氧量/[表层氧浓度-下层溶解氧浓度]=2102.5×1000/(9-0)=233611m3/d所需曝气机数量=循环量/曝气机最大输出量=233611/33120≈8台4.3.7百花湖内曝气机的安装与布置曝气机的间距通过计算后所需的红枫湖所需的曝气机的数量为63台，每km2安装一台潜流推流曝气机。每台曝气机间距约为250m。曝气总功率为472.5kw。每台潜流式推流曝气机的安装位置是悬于湖内，距湖面3米的位置。4.3.8预计曝气循环净化系统的解决效果曝气循环净化系统最显著的收效是控制湖底的有害藻类，在两湖底内最猖獗的有害藻类是席藻属和微囊藻[12]。据分析，经解决后的湖水，席藻属和微囊藻的去除率可达84%左右。湖底的厌氧环境将得到大大改善，系统提供大量氧气将使其形成好氧环境。5.湖泊修复的生态措施——生态公园水培净化5.1生态公园水培净化系统脱氮除磷的净化机理5.1.1生物膜净化作用生态公园中水质的净化重要有植物根系表面附着的生物膜来完毕，该生物膜形成类似毯子的层，将整个根系包裹在1cm3的毯子中，并使根系延伸至数米长。微小动物如囊螺可捕食微生物膜，促进其新城代谢并维持其活性，其排出的排泄物又可以被生物膜代谢运用[13]。在建立和运营生态公园设施时，为形成生物膜无需接种微生物，但有时为起到更好的净化作用，需从附近环境中收集微小动物如囊螺将其放到水路中。5.1.2生物积累和污泥的还原作用水蛭捕食蜗牛，龙虾捕食水蛭，多种多样的动物组成生态系统其代谢物和死亡残体转变为颗粒物蓄积在植物的根系间[14]。生物残体的这种蓄积，与水路中污染颗粒的去处相比较，可在减少体积的同时，浓缩营养盐。系统中腐食食物链的动物如水生昆虫和水生蚯蚓的出现，一方面积累营养盐，减少污染颗粒的量，另一方面使营养物矿化转变成可被植物吸取运用的形式。5.1.3植物吸取和收割水培植物从污水中吸取营养盐，营养盐在植物体内积累，生长出新的根系，不断截留污染物颗粒。人们通过收获水生植物或水生花卉，将营养盐带出系统，同时为水生植物繁殖生长提供更多的空间，以便于吸取更多的营养盐。5.1.4清除积累的污泥，重新开始净化当系统中污泥积累到一定量的时候，水路进水系统被切断，水路的水被放干，植物和污泥被自然晒干，待植物和污泥都干化后将其挖出堆放在高温下，发酵堆肥，然后，将植物种子重新播撒开始新一轮的净化。5.1.5捕获并去除鱼类和贝类水路出口处附近聚集的微生物和小型动物，为鱼类和贝类提供了丰富的食物，因而水路出口附近聚积了大量的鱼类和贝类。若将它们捕获，可去除部分的营养物质，许多鱼和贝类进入水路产卵，或由出水排放道上溯进入水路，在那里生长或繁殖。生态公园净化系统中无机盐去除途径如图3：水生生物、昆虫等被鸟类、青蛙及大昆虫捕食水生生物、昆虫等被鸟类、青蛙及大昆虫捕食污泥堆肥收割植物污泥堆肥收割植物水生植物：水芹、马蹄莲培养水路水生植物：水芹、马蹄莲培养水路排放解决后水给水原水水路基底

排放解决后水给水原水水路基底图4生态公园净化系统中无机盐去除途径5.2建设的生态公园的结构5.2.1生态公园建设概况（1）设计将在百花湖和红枫湖各建造一个生态公园。在生态公园净化系统中，将适应环境条件、水质条件的且具有一定经济价值的水生植物种植于浅水的、具有一定宽度的水路中。水路由防水的、不易被根系扎根破坏的材料做成的，每一条水路倾斜度为0.5%-1%，宽1米，长20米左右。植物水路中，主水流的流速约为3m3/(m2·d).该净化系统中，建设为有5条水路平行设立，同时设立一个单独的结构用以控制每条水路的进水，由出水口将经管路净化的水排入湖泊中[15]。出水口处经常会聚集很多鱼类和贝类等，因而在出水口处设立生物捕获器，将他们捕获在生物捕获器内，看管人员定期将它们清理出，可有一定经济收效。（2）水路由砖和混凝土做成。（3）水培植物选择适宜在温带生长、常见的群落植物水芹和马蹄莲混合栽种。5.3预计净化效果表3生态公园预计净化效果污染物去除率/%COD26SS44TN21TP18BOD385.4成本与经济效益预估预计，除运营电费、人员的工资费用和植物的引入成本外，其他的维持管理费用可与出售花卉获得的收益相持平。收获的鱼类和贝类作为水培产品可以进行销售获得经济收益。6.施工与预算6.1生态公园水培净化工程施工预算6.1.1栽植标准:选用马蹄莲和水芹混合栽种，每m2栽种马蹄莲30株、水芹70株，采用混合栽种的方式。水路共有五条，每一条的面积为1m×20m，水路面积共100m2。共需马蹄莲3000株，水芹7000株。6.1.2植物施工与道路预算表4植物施工预算表序号品种单位数量单价（元）复价（元）种植单价（元）种植费（元）1马蹄莲株30002.5075000.5015002水芹株70000.053500.292030水路由砖和混凝土做成，砖与混凝土每10m2计154.8元，共100m2水路，总计水路施工费1548元。表5生态公园施工费用核算表工程直接费12928.00元人工费9150.00元其他直接费人工费×23%2104.50元直接费小计工程直接费+其他直接费15032.50元综合间接费人工费×130%11895.00元利润人工费×40%3660.00元定额编制管理费（直接费小计+综合间接费+利润）×0.05%19.12元工程质量监督费（直接费小计+综合间接费+利润）×0.35%133.82元行业管理费直接费小计×0.15%22.55元税金1024.68元总造价28483.00元6.2底泥疏挖施工预算6.2.1重要施工设备及数量表6重要施工设备及数量表序号设备名称规格及型号单位数量1抓斗式挖泥船津航浚403（8m3抓）艘12拖轮294kw艘23起锚艇175kw艘24机动艇30kw艘25住宿艇31-40床位艘26排泥管Φ500×6000mm钢管M18667自航供应船艘26.2.2重要技术指标底泥疏挖与吹填工程量：212.37万m3，其中底泥环保疏挖工程量为107.01万m3，总疏挖工程量301.99万m3，基底恢复疏挖吹填量105.36万m3，泥浆处置量120万m3。6.2.3工程总费用表7工程投资预算表单位（万元）序号工程或项目费用名称建筑工程费用其他费用合计第一部分：工程费用1底泥疏挖与余泥解决1201202环境监测2020第二部分：前期工作及勘察设计费用1环保设计20202环保勘测2020总计1806.3曝气循环净化系统的工程预算6.3.1设备投资费用估计表8曝气设备费用表序号设备名称单价（元）数量（台）复价（万元）1OBAO-100A潜流推流曝气机9900313309.876.3.2工程投资总费用估计表9工程投资费用总汇表单位（万元）序号项目或工程费用名称估算价1设备费用309.872安装运送费（6%）18.593方案设计费（4.5%）13.945调试费（1.5%）4.65合计347.057.设计总结与谢辞7.1本次设计内容的评价本次针对于位于贵阳市的红枫湖和百花湖进行生态修复，作为设计者我想从三方面进行评价：eq\o\ac(○,1)从合理性进行评价。对湖泊进行富营养化的修复，不外乎两方面，一是控制外源污染，二是从治理内源污染着手。本文一系列的工艺选择无不着眼与这两点有效结合，缺一不可[16]。在控制外源污染方面，归根究底是人为活动导致和部门管理不妥，才导致了水体富营养化，导致了底泥的磷元素、重金属元素、有机物的富集常年的积累下来，缓慢释放到水体中，是一个不得不解决的隐患。方案中设计规定政府等相关部门在两湖周边设立污水解决厂，对于从外将引入湖内的水源都要进行深层的水解决并且严格检测解决后的水质看氮、磷、重金属、有机物的含量是否达标才干排入红枫湖和百花湖内。特别注意周边的化工厂进行大力监管，决不允许有漏网之鱼，设立相关的地方环境法规明令严禁工厂肆意排放污水进入两湖。只有控制了外援污染的输入，才干从主线上保护湖泊的水质。由于红枫湖与百花湖的底泥由于数年的蓄积污染已经非常严重，所以当下最为紧迫的是将那些富含污染物质的底泥用物理的方法——底泥疏浚来清理，才干避免在底泥内的污染物质通过长时间缓慢的扩散到上层水体中，导致水质的破坏，有效地控制污染的扩大化。并且根据两湖的水文特性选择了合适的斗式挖泥机经行疏挖。在控制内源方面，选择了曝气循环净化系统和生态公园水培净化系统来达成修复水体的目的。选择曝气循环净化系统重要针对的是两湖内超标的席藻属和微囊藻，有效地去除这些有毒藻类[17]，从而改善湖底的厌氧环境。生态公园水培净化是运用植物的根系来实现水质净化，是符合一般湖泊生态修复的原则，达成生态环境和谐的最终目的。eq\o\ac(○,2)从经济效益方面评价。本次设计的生态修复措施——生态公园水培净化系统。生态公园水培净化现在正在发展中国家推广应用，在日本等国家已开始应用，并且发现这种生态修复的方法建设成本低、收获的植物、鱼类、贝类还可以进一步获得经济效益，不久会被推广起来。eq\o\ac(○,3)从创新性评价。在目前国内对于大部分湖泊采用的生态修复治理技术大约为两种：大型水生植物恢复技术和建设人工浮岛。人工浮岛虽然应用较广，但是当浮岛的淤泥累积到一定限度时，由于床体氧气的缺少会引起某些植物的死亡，同时浮体会由于污泥的积累而下沉，都将影响到最终种植在浮体上的植物的生长。并且对于浮岛植物的净化效果进行评估有一定的难度，关于浮岛植物净化效果的报道也不多见[18]。大型水生植物恢复技术的前提是要湖内底泥的重金属元素含量较少，可是由于周边多家化工厂的排污，红枫湖与百花湖的重金属含量已经严重超标，所以不是很适合采用此技术[19]。这次采用的生态公园水培净化虽然在中国的应用虽不很广泛，但据很多资料显示，它的经济效益和修复效果上都是较好的，只要建成一个示范工程显示其优点，相信不久就可以推广应用起来[20]。7.2结论本设计计划在红枫湖设立250台潜流推流曝气机，在百花湖设立63台潜流推流曝气机用于水湖底曝气循环净化，预计有害藻类的去除率可达86%。在两湖修建的生态公园预计净化效果：COD去除率达26%，SS去除率达44%，BOD去除率达38%。TN去除率约达20%。在两湖进行底泥疏挖，可有效的去除了底泥内的重金属元素，并且防止它们向湖水上层扩散。使得两湖生态环境得到有效地恢复。7.3谢辞完毕对于红枫湖和百花湖生态修复的治理设计方案，我从中对湖泊的生态修复有了前所未有的了解。湖泊的修复治理区别于污水的治理在于“生态”二字，同时要完毕治理，但却要在保持自然生态和谐的基础上进行修复治理。我国现在湖泊污染现状已经十分严峻了，所以不管是针对五大淡水湖泊还是其他的湖泊都要根据它们每个自身的水文特性、气象特性、地理位置拟定经济有效、的确可行的方案。日本的湖泊生态修复技术是先进的，它在很多发展中国家的湖泊治理中都得到了广泛的应用。我相信只有汲取目前最先进的科学技术，加上针对自身湖泊特性进行方案的探索