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我國城市小型湖泊眾多,且這些小型湖泊多與城市河道相連,受城市河道污染的影響水質(zhì)往往較差,水體富營養(yǎng)化程度較高,對(duì)城市居民的生活質(zhì)量及城市景觀均造成了不良影響。而如何脫氮除磷、控制藻類生長是實(shí)現(xiàn)這些小型湖泊生態(tài)恢復(fù)與水體保護(hù)的關(guān)鍵。
目前,國內(nèi)外對(duì)城市小型湖泊的生態(tài)修復(fù)較多的關(guān)注在修復(fù)措施研究[2-6],而從流域劃分角度對(duì)城市小型湖泊修復(fù)方式的研究還較少。筆者基于流域劃分角度,提出可將湖泊劃分成不同修復(fù)單元,再根據(jù)各單元的特征采取低成本的合適措施來進(jìn)行水體生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)。
1修復(fù)單元?jiǎng)澐?/p>
很多城市小型湖泊的污染狀況往往是由周邊污染源決定的,要治理某個(gè)具體的受污染湖泊,首要任務(wù)是要調(diào)查受污染水體的流域狀況和污染源組成,從而為后期修復(fù)措施的制定提供決策依據(jù)。根據(jù)相關(guān)研究,筆者認(rèn)為可將湖泊劃分為入湖渠道、入湖口、湖區(qū)、岸邊帶4個(gè)修復(fù)單元來進(jìn)行生態(tài)修復(fù)。
2不同修復(fù)單元的修復(fù)方式確定
2.1入湖渠道修復(fù)方式
入湖渠道為湖泊的主要污染來源,污染物源自于周邊的生活污水、工業(yè)廢水、農(nóng)業(yè)面源污染等,這些污染物中往往懸浮物及漂浮物較多,對(duì)該單元進(jìn)行修復(fù)時(shí)要采用物理修復(fù)與生物修復(fù)相結(jié)合的辦法。首先要測(cè)量入湖渠道的河床高程變化,測(cè)定入湖水流量的變化情況,在水流量變化較大區(qū)域可逐級(jí)布置一些階梯型溢流堰,從而增加水體DO含量,提高水體的自凈能力;在水流平緩區(qū)域可設(shè)計(jì)一些生態(tài)浮島,并逐段布置一些柵格網(wǎng),收集水體中的懸浮物和漂浮物,以從源頭控制入湖泊的污染負(fù)荷。
2.1.1修建溢流堰
水體在流動(dòng)過程中本身蘊(yùn)涵了巨大的能量,如果能充分利用此自然能量來增加水體DO含量,將是一種理想的無能耗增氧措施。水體流經(jīng)閘、堰等泄水建筑物時(shí),由于水流的強(qiáng)烈紊動(dòng)和摻氣,會(huì)使水體的DO含量明顯增加??衫萌牒赖奶厥獾匦翁卣?,分級(jí)、分段修建溢流堰,通過改善水體的流經(jīng)形態(tài),提高水體DO含量,從而達(dá)到改善水質(zhì)的目的。如南京仙林大學(xué)城三用河在下游一段河道(長度為150cm)以石棉瓦為材料搭建了3個(gè)不同坡度的階梯型溢流堰,其對(duì)水體水質(zhì)的改善效果見表1。.由表1可見,經(jīng)過150cm的階梯型溢流堰后,三用河水體中DO含量大量增加,高錳酸鹽指數(shù)、NH3-N含量均有所降低,TN、TP也得到了一定的去除。與傾角為30°、60°的溢流堰相比,傾角為45°的溢流堰堰體坡度適中,水流較快,流經(jīng)的水體能與堰體充分撞擊,水、氣接觸面積最大,水體DO含量增加也最多。故對(duì)應(yīng)的出水水質(zhì)最佳。另據(jù)研究,溢流堰壩體材料可選取橡膠壩等,因?yàn)橄鹉z壩既有利于新生物膜的著生,又有利于衰老生物膜的脫落[7]。
2.1.2修復(fù)河道底泥
河道底泥是水體生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分,沉積在底泥中的氮磷等營養(yǎng)元素、重金屬和難降解有機(jī)物在一定條件下會(huì)重新釋放出來,影響上覆水水質(zhì),造成二次污染。此外,底泥是底棲生物的主要生活場(chǎng)所和食物來源,其中的污染物可直接或間接對(duì)底棲生物或上覆水中生物產(chǎn)生致毒、致害作用,并通過生物富集、食物鏈放大等過程進(jìn)一步影響陸地生物和人類健康[8,9]。
河道底泥的修復(fù)方式主要有物理、化學(xué)和生物修復(fù)等,與物理、化學(xué)修復(fù)法相比,生物修復(fù)法具有節(jié)省費(fèi)用、不破壞原有生態(tài)、去污效率高等優(yōu)點(diǎn),因此得到了廣泛運(yùn)用。其中原位生物修復(fù)成本低廉但相對(duì)修復(fù)效果較差,適合于大面積、低污染負(fù)荷底泥的修復(fù);異位生物修復(fù)主要應(yīng)用于河道疏浚后底泥的處理,其修復(fù)效果好但成本很高,適合于小面積、高負(fù)荷污染底泥的修復(fù)[10]。對(duì)于大多數(shù)城市小型湖泊來說,原位生物修復(fù)是較符合實(shí)際情況的經(jīng)濟(jì)實(shí)用的底泥修復(fù)方式。目前,原位生物修復(fù)相關(guān)研究熱點(diǎn)主要集中在底棲動(dòng)物對(duì)底泥的分解及利用方面。寡毛類動(dòng)物中的顫蚯蚓、水絲蚓和一些蚊蠅的幼蟲等底棲動(dòng)物能適應(yīng)厭氧的底泥環(huán)境,通過篩選和引種適宜的品種,利用專門的網(wǎng)箱,將培養(yǎng)好的耐低DO的底棲動(dòng)物放入湖泊中適當(dāng)區(qū)段,可以消解底泥中的有機(jī)碎屑等污染物,有效修復(fù)底泥,提高湖泊水體的自凈能力。
2.1.3設(shè)置人工生物浮床
人工生物浮床又被稱為“生物浮島”、“生物浮床”,是按照生態(tài)系統(tǒng)自身運(yùn)行規(guī)律,人工把水生高等植物、陸生或濕生植物以浮床為載體種植到受污染的水面,通過植物根部的吸收、吸附作用和物種競(jìng)爭(zhēng)相克機(jī)制,降低水體中的氮、磷及有機(jī)質(zhì)含量等,同時(shí)可在植物根系營造出好養(yǎng)—厭氧微生物環(huán)境,從而有效改善水體的自凈功能。而且,人工生物浮床的運(yùn)用能兼顧水上景觀的營造,有利于美化環(huán)境[11]。
以往很多的人工生物浮床制作材料多為泡沫、塑料等,床體制作方法簡(jiǎn)單,但可種植的植物數(shù)量有限,植物不易更新替換,且在水流較大的情況下植物易損毀??墒褂镁勐纫蚁≒VC)管做成浮床外框,在浮床底部用網(wǎng)兜包裹植物,然后將浮床以繩索固定在岸邊,此法可保證種植的植物數(shù)量較多;同時(shí)對(duì)于部分生長迅速的植物可定期收獲,既可帶走部分營養(yǎng)物質(zhì),又可防止生長迅速的植物泛濫。南京仙林大學(xué)城三用河中設(shè)置了以黑麥草和酸模為研究對(duì)象的人工浮床,試驗(yàn)段河道水質(zhì)得到了顯著改善,惡臭現(xiàn)象明顯減輕,其中酸模對(duì)TN、NH+4-N的去除率分別達(dá)92.40%、97.00%,均比對(duì)照組高4.47、1.10倍,TP、COD濃度分別較試驗(yàn)初期降低了79.17%、86.63%[12,13]。
人工生物浮床種植植物的選取原則是生長速度快,吸污效果好。目前常用的有鳳眼蓮、喜旱蓮子草、黑麥草、蘆葦、荻、稗草、水稻、香根草、牛筋草、香蒲、菖蒲、石菖蒲、水浮蓮、海芋、土大黃、水芹菜、雍菜(俗稱空心菜)、芝麻花、旱傘草、燈心草等。
2.2入湖口修復(fù)方式
入湖口是連接入湖渠道與湖區(qū)的重要水域,一般水深較淺,長期接受外源污染較重,湖底的淤泥深厚。故對(duì)入湖口的生態(tài)修復(fù)注重通過底泥污染狀況的改善來提高水體自凈能力。#p#分頁標(biāo)題#e#
入湖口的修復(fù)方式一般為在入湖口布置潛水型溢流壩,在壩內(nèi)區(qū)域布置人工濕地(見圖1)。城市圖1小型湖泊的入湖口一般呈扇形,可在扇形區(qū)域較窄處布置潛水型溢流壩,降低入湖水體的流速,以減緩對(duì)下游人工濕地的沖擊。溢流壩以內(nèi)區(qū)域布置人工濕地,濕地填充基質(zhì)可選用建筑上常用的砂石、礫石或工業(yè)廢棄材料(煤渣、鋼渣等),這些廢棄物穩(wěn)定性較好,且堆積后能形成多孔隙的基質(zhì),為水體中微生物的生長和繁殖提供良好附著載體,同時(shí)可起到物理吸附、生物吸附、過濾等作用。在基質(zhì)上布局以挺水植物為主的植物群落,可考慮選擇去污能力較強(qiáng)的水芹、水龍草、風(fēng)車草、香蒲、菖蒲等。
有研究者在江蘇省水環(huán)境試驗(yàn)平臺(tái)建立的人工濕地中以風(fēng)車草、石菖蒲、菱、金魚藻、輪葉黑藻、苦草組成水生植物群落,并以不種植水生植物的人工濕地作為對(duì)照進(jìn)行去污能力研究。結(jié)果表明,在進(jìn)水流量為2.5m3/h、換水率達(dá)到75%的條件下,種植水生植物的人工濕地對(duì)進(jìn)水中挾帶的泥沙有很好的過濾作用,且同時(shí)能起到較好的氮、磷去除效果,當(dāng)水力停留時(shí)間為8、12h時(shí),種植水生植物組對(duì)TN的去除率分別為11.9%、21.5%,而對(duì)照組為5.3%、20.7%;在水力停留時(shí)間為12h時(shí),種植水生植物組對(duì)TP的去除率可達(dá)34.8%,對(duì)照組為28.2%[14]。
2.3湖區(qū)修復(fù)方式
作為城市小型湖泊生態(tài)修復(fù)的重點(diǎn)區(qū)域,湖區(qū)水體修復(fù)的最終目的是逐步恢復(fù)以沉水植物為優(yōu)勢(shì)的水生植被群落,改善水體生態(tài)功能。水生植物是水體生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分,恢復(fù)水生植物群落是構(gòu)建健康水體生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)和必要條件。
可通過人為創(chuàng)造一定的條件,來構(gòu)建適合水體特征的合理水生植物群落。根據(jù)湖泊水體的污染狀況來配置相應(yīng)的水生植物,利用水生植物及其共生的微環(huán)境來去除水體污染物,降低水體懸浮物濃度,提高水體透明度及DO含量,從而為其他水生生物提供良好的生存環(huán)境,最終提高水體生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性。
王文林等[15]在南京師范大學(xué)月亮灣水體生態(tài)修復(fù)試驗(yàn)區(qū)引種了幾種不同種的水生植物,分別種植于2個(gè)獨(dú)立的水質(zhì)相同的圍格中,經(jīng)不同種水生植物凈化后,水體中TN、TP、NH3-N以及葉綠素a含量均有所下降(見表2),但由4種植物構(gòu)建的群落的水質(zhì)凈化效果顯著高于由2種植物構(gòu)建的群落??梢?,城市小型湖泊水生植物群落的構(gòu)建中,可根據(jù)湖泊水體的污染狀態(tài),以現(xiàn)有種為基礎(chǔ),合理引入不同種和數(shù)量的水生植物,構(gòu)建擁有挺水、浮葉、沉水、漂浮植物,能隨季節(jié)自我更替的完善的水生植物組合,以強(qiáng)化水生植物的去污能力,提高水體自凈能力。需要注意的是,水生植物有一定的生命周期,應(yīng)適時(shí)適度收割調(diào)控,在將一些營養(yǎng)元素輸出的同時(shí),也可減少由植物自然凋落腐爛分解而引起的二次污染。
生物填料、人工水草等仿生植物因比表面積大、反應(yīng)形態(tài)好、運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)[16],在城市污染水體的處理中也得到了一定的運(yùn)用。其中以美國梅瑞地安水生科技公司研發(fā)并推廣的阿科蔓(AquaMats)最為著名[17]。阿科蔓可提供巨大的生物附著表面積(1m2阿科蔓能夠提供的表面積高達(dá)245m2),為微生物生長提供足夠的附著載體,從而形成有利于微生物活動(dòng)的微環(huán)境。楊濤等[18]的研究表明,在污染湖泊的治理中,利用仿生植物(人工載體)在自然水流條件下進(jìn)行掛膜培養(yǎng),載體上的生物膜逐漸形成,載體的外觀呈無色、淡黑綠色、黑黃綠色、淡黑色、黑色變化,對(duì)應(yīng)出現(xiàn)藻類→原生動(dòng)物→微型后生動(dòng)物等,同時(shí)水體中COD、NH3-N、TP含量均有所下降,去除率分別達(dá)到40%、36%、43%??梢姡锾盍?、人工水草等仿生植物可通過為微生物生長、繁殖提供有效載體來提高水體的自凈能力,為城市小型湖泊的生態(tài)修復(fù)提供了一條可行的途徑。
在仿生植物的材料選擇上,可選取聚丙烯纖維、泡沫玻璃、多孔性聚氨酯、聚酯纖維、玻璃纖維、加氣混凝土等比表面積高、空隙率高、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、有一定機(jī)械強(qiáng)度和價(jià)格低廉的材料[19]。
2.4岸邊帶修復(fù)方式
作為城市小型湖泊的一個(gè)組成部分,岸邊帶是湖泊面源污染的重要來源。目前,我國大多數(shù)城市小型湖泊的岸邊帶都以水泥混凝土代替自然河堤,使其本有的生態(tài)功能得不到發(fā)揮。盡量利用天然材料作為湖岸帶保護(hù)的素材,將水泥混凝土護(hù)堤恢復(fù)成為水體、土壤、植物等相互結(jié)合的自然生態(tài)護(hù)岸,是湖泊生態(tài)修復(fù)的基礎(chǔ)。在湖泊自然生態(tài)護(hù)岸的建設(shè)中,可根據(jù)岸邊帶的自然走向整理沿河墾種,可在近岸帶構(gòu)建1m以上的自然綠地作為污染過濾屏障。在綠化物種的選擇上,應(yīng)注意選擇適宜本地區(qū)氣候環(huán)境,同時(shí)不造成外來種入侵的抗逆性好、管理粗放、植物根系發(fā)達(dá)、固土能力強(qiáng)、能有效消除污染的植物。在植物的配置上,要兼顧景觀效果,凸顯不同的景觀層。可選擇的喬木樹種有石榴、桂花、楊梅、臘梅、柳、合歡、池杉、枇杷、玉蘭、構(gòu)樹、槐、銀杏、香樟、垂柳、刺槐、苦楝、香花槐、板栗等;灌木樹種有枸杞、小葉黃楊紫薇、紅葉小檗、金葉女貞、瓜子黃楊、月季花等;草種有中華結(jié)縷草、狗牙根、畫眉草、紅花草等。
3結(jié)語
城市小型湖泊的生態(tài)修復(fù)中,可將湖泊劃分成適當(dāng)?shù)男迯?fù)單元,再根據(jù)各單元的特征選擇不同的生態(tài)修復(fù)方式,既突出重點(diǎn),又兼顧綜合效果。同時(shí),在生態(tài)修復(fù)的具體實(shí)施中,還應(yīng)注意以下幾個(gè)方面的問題:
(1)對(duì)入湖渠道進(jìn)行生態(tài)修復(fù)時(shí)應(yīng)注重相關(guān)水系的結(jié)構(gòu),打通一些斷頭河、死水塘,使水流通暢,并應(yīng)根據(jù)水系的地形特征在適當(dāng)?shù)牡攸c(diǎn)修筑溢流堰,恢復(fù)淺灘和濕地、深塘等生態(tài)系統(tǒng),從源頭控制入湖污染負(fù)荷。
(2)對(duì)入湖渠道沿線及湖泊周邊的污水口實(shí)行截流分流,從源頭截?cái)辔廴驹础?/p>
(3)生態(tài)修復(fù)措施的實(shí)施(如溢流堰的修筑、人工生物浮床設(shè)置、仿生植物的構(gòu)建等)不能影響水體的正常功能(如行洪能力等)。
漂浮濕地工程師采用水花生圈養(yǎng)技術(shù),將撈取的水花生放入用鋼筋把泡沫浮球串成的圓形框架中,再用漁網(wǎng)水下包裹水花生,將水花生浮床放置在河道挺水植物外側(cè),用鐵錨加以固定。
植物浮床技術(shù)與水花生圍養(yǎng)技術(shù)不同,它主要采用毛竹和漁網(wǎng)形成漂浮載體,以大面積圈養(yǎng)水花生,加強(qiáng)水質(zhì)凈化。用毛竹做成長方形漂浮載體,撈取水花生,放入框架內(nèi),再用漁網(wǎng)水下包裹水花生。單體浮床連排后放入池塘,用鐵錨加以固定。
4.1.3疏通河道、破除與降低圩埂
為確保河道水體流通,對(duì)河底長期淤積的沉積物采用生態(tài)疏浚法進(jìn)行清理,清理出來的淤泥和淤沙等用于培筑控水土埂;對(duì)于原有的分散的小池塘,通過破除與降低圩埂,將其連成一片,移除的土用于構(gòu)建灘地。
4.1.4林地管理
根據(jù)林地的現(xiàn)場(chǎng)地形勘察資料,開挖溝渠,改變地勢(shì)不平的地貌,以方便澆灌和排水,避免發(fā)生旱災(zāi)和澇災(zāi)。開挖出的土用來修建林間小道,供林業(yè)管理和居民休閑娛樂。此外,將林地上的所有灌、藤、草等全部清除,并通過翻土、松土來改善林地土壤的理化性質(zhì),從而改善幼林成活生長的條件。
4.2恢復(fù)工程
4.2.1植物種植
河道兩側(cè)緩坡修筑結(jié)束后,河岸帶具備了水生和陸生植被恢復(fù)的基質(zhì)條件,隨后根據(jù)等高線在新建邊坡和原有淺灘上種植各類植物。
根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況,在岸坡上栽種濕地植物、喬灌木,進(jìn)行岸邊綠化,美化河岸景觀。增加堤岸的穩(wěn)定性,并可以降低流速、防止水土流失,增強(qiáng)抗洪、保護(hù)河堤能力。水線附近(新建土質(zhì)緩坡上)、深水處適當(dāng)引種植物,最終形成高低錯(cuò)落有致的植物群落,對(duì)河道斜坡進(jìn)行有效護(hù)持的同時(shí),增強(qiáng)水體的凈化。
在低位、中位、高位灘地種植適合植物,最終形成高低錯(cuò)落有致的植物群落,構(gòu)建自然濕地系統(tǒng),增強(qiáng)景觀效果的同時(shí),增強(qiáng)水體的凈化。
4.2.2水生動(dòng)物放養(yǎng)
根據(jù)生態(tài)平衡的原理,在沙河水庫中適當(dāng)放養(yǎng)食用不同浮游生物的魚類,改善水體中的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu),完善水體中物質(zhì)、能量和信息的流動(dòng)與傳遞,平衡和調(diào)控水域生態(tài)系統(tǒng)。
4.3保障措施:
4.3.1加大濕地保護(hù)的宣傳力度
關(guān)鍵詞:礦山開發(fā)區(qū) 生態(tài)修復(fù)技術(shù) 工程措施 問題分析 方法探究
中圖分類號(hào):X171.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2016)08(b)-0026-02
我國的礦產(chǎn)等資源雖然相對(duì)來說比較豐富一些,但是,不得不承認(rèn)的是,我國的人均能源消耗量也是十分突出的。這就導(dǎo)致我國的一些礦產(chǎn)的開發(fā)區(qū)出現(xiàn)過度開采的情形。因此,就這種情況而看,我國應(yīng)該采取一系列的措施來對(duì)相關(guān)的礦產(chǎn)開發(fā)區(qū)進(jìn)行一些修復(fù)施工。當(dāng)然,我國所采取的關(guān)于礦產(chǎn)開發(fā)區(qū)的修復(fù)方法是多種多樣的,但是,效果最好,利用最廣的一種修復(fù)方法就是生態(tài)修復(fù)。
1 礦山開發(fā)區(qū)進(jìn)行生態(tài)修復(fù)的具體的措施介紹
1.1 治理邊坡
不管是對(duì)于礦山開發(fā)區(qū)來說,還是其他的一些山體結(jié)構(gòu),邊坡都是十分重要的存在。因此,在礦山開發(fā)區(qū)進(jìn)行修復(fù)的時(shí)候首先就是要考慮邊坡的治理情況。如果在進(jìn)行礦山開發(fā)的時(shí)候,邊坡出現(xiàn)不穩(wěn)定的情形,很大程度上會(huì)導(dǎo)致相關(guān)的開發(fā)人員以及設(shè)備的損傷。只有采取一些措施保持邊坡的穩(wěn)定性,才可以避免山體滑坡、坍塌等現(xiàn)象的出現(xiàn)。具體可以采取的舉措包括以下幾點(diǎn):首先就是要盡量保持礦山路面的平整性;其次就是要對(duì)懸崖進(jìn)行修整的工作,最好是使其形成一個(gè)水平的臺(tái)階狀;然后就是在邊坡的面積范圍內(nèi)種植綠色植物,在美好環(huán)境的同時(shí)保證它的持久性。
1.2 治理尾礦
一般來講,對(duì)于任意一座礦山開發(fā)區(qū)來講,尾礦都是占地面積最大,但是利用效率確是最差的一個(gè)地方。因此,在關(guān)于尾礦的修復(fù)措施上一定要格外注意對(duì)尾礦的二次利用以及它的綜合效益水平。主要采取的方法就是利用井下踩空區(qū)這種方式來進(jìn)行尾礦的排放,進(jìn)而能夠使其在整體的礦山開發(fā)區(qū)中達(dá)到最優(yōu)的利用水平。除此之外,還可以將尾礦這種不能夠充分開采的地區(qū)進(jìn)行商品化以及資源化,從而達(dá)到廢物再次利用的最終目的。
1.3 關(guān)于植被修復(fù)
除了上述這些措施之外,利用生態(tài)的方式對(duì)礦山開發(fā)區(qū)進(jìn)行修復(fù)的時(shí)候還可以運(yùn)用植被達(dá)到這一目的,尤其是對(duì)于遭到重金屬污染的礦山開發(fā)區(qū)而言,這種方式更具有效果。一般來講,就算進(jìn)行植被種植這種修復(fù)方法,所采用的具體工序也是不同的,根據(jù)相關(guān)的操作步驟的不同,具體的可以分為兩類。第一種方式就是對(duì)礦山開發(fā)區(qū)進(jìn)行直接的植被覆蓋,這種方式簡(jiǎn)單快捷,而且所耗費(fèi)的資金也不是特別昂貴。但是,這種方法的缺點(diǎn)就是見效比較慢。第二種則是采取覆土植被的方式進(jìn)行礦山開發(fā)區(qū)的修復(fù)工程。一般來講,這種方法比第一種的應(yīng)用更為廣泛,這主要是因?yàn)樵诰唧w的操作中,這種方式不僅僅是具有第一種的簡(jiǎn)單操作這一優(yōu)點(diǎn),而且還可以在保證資金投入量的同時(shí)提高相應(yīng)的效率,簡(jiǎn)單地講,就是這種修復(fù)方式操作簡(jiǎn)單而且成效快。
1.4 治理水資源
在礦山開發(fā)區(qū)的具體開采工程中難免會(huì)出現(xiàn)對(duì)自然資源的一些傷害,其中又以對(duì)水資源的破壞以及浪費(fèi)最為嚴(yán)重。 水是我國最重要的資源,任何人都不可能離開水而生存。因此,在對(duì)礦山進(jìn)行修復(fù)時(shí)一定要注意對(duì)水資源的修復(fù)。一般來講,礦山開發(fā)區(qū)的水資源包括地表水和地下水兩種,在對(duì)水資源進(jìn)行修復(fù),是可以采取人工濕地的方法以及種植植被的方法。值得注意的就是關(guān)于地下水的水位問題,一定要將其控制在合理的范圍之內(nèi)。
1.5 治理礦山的土壤
總的來說,對(duì)土壤進(jìn)行優(yōu)化改良的方式不在乎以下三種:第一種方法就是利用異地進(jìn)行取土的這種操作模式。這種修復(fù)模式所利用的原理就是對(duì)礦山開發(fā)區(qū)中完好的土壤進(jìn)行移植,也就是說利用優(yōu)質(zhì)的土壤對(duì)已經(jīng)遭到破壞的地區(qū)進(jìn)行填補(bǔ)修復(fù)。第二種方法則是對(duì)廢棄地進(jìn)行改造,一般來講,礦山開發(fā)區(qū)的各種土地資源都是不可棄的,所以,我國是一直秉持著治理的理念來對(duì)礦山進(jìn)行整體的修復(fù)的。最后一種則是采取對(duì)土地增肥的方式來進(jìn)行土壤的改良。這樣一來,就可以達(dá)到重復(fù)利用礦山資源的目的,而且還有利于提升相關(guān)礦山開發(fā)區(qū)的綜合產(chǎn)量。
1.6 利用微生物以及地下動(dòng)物的能力來進(jìn)行礦山開發(fā)區(qū)的治理
一般來講,我國的礦山開發(fā)區(qū)在經(jīng)過長久的利用之后都會(huì)產(chǎn)生不同程度的土質(zhì)硬化等問題,因此,在對(duì)其進(jìn)行修補(bǔ)的時(shí)候合理適當(dāng)?shù)乩梦⑸镆约暗叵聞?dòng)物等生物資源是十分有效的方法。通常情況之下,這些微生物都可以利用自身的特性在進(jìn)行地底活動(dòng)的時(shí)候都會(huì)從某種程度上達(dá)到對(duì)土壤進(jìn)行疏松的目的,這樣一來,可以在不浪費(fèi)任何資源的情況下合理并且有效地對(duì)礦山開發(fā)區(qū)進(jìn)行生態(tài)修復(fù)。值得一提的是,在利用微生物對(duì)礦山開發(fā)區(qū)進(jìn)行修復(fù)的時(shí)候可以利用的微生物主要包括兩種,其中一種就是抗污染的菌種,這種微生物菌種的最主要功能就是可以將礦山開發(fā)區(qū)的有害物質(zhì)通過一系列的手法轉(zhuǎn)化為無污染的物質(zhì),從而大大地提高了礦山開發(fā)區(qū)的綜合利用能力。除此之外,它還可以降低一些有毒物質(zhì)的毒性,使得這些有毒物質(zhì)對(duì)礦山開發(fā)區(qū)的危害降到最小。
2 結(jié)語
綜上所述,我國的礦產(chǎn)等資源雖然豐富,但是,卻經(jīng)不起我國這龐大人口的綜合利用。因此,在對(duì)其進(jìn)行開采的時(shí)候一定要注意做到相關(guān)礦山開發(fā)區(qū)的修復(fù)工作。只有這樣,才可以保證我國的相關(guān)礦產(chǎn)資源在進(jìn)行有效利用的時(shí)候不會(huì)對(duì)相應(yīng)的礦山環(huán)境造成壞的影響。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞:人工濕地;污水處理;工程經(jīng)濟(jì)分析
中圖分類號(hào):S342文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
1 工程概況
安哥拉國家行政辦公樓項(xiàng)目占地面積約90000m2,建筑面積19000m2, 包括辦公大樓、大會(huì)議廳、動(dòng)力中心,另有景觀水池、游泳池、籃球場(chǎng)、直升機(jī)停機(jī)坪等配套設(shè)施,綠化覆蓋率達(dá)65%(參見圖1)。安哥拉國家行政辦公樓人工濕地污水治理工程,本著 “自然、和諧;成熟、穩(wěn)定;先進(jìn)、循環(huán)”的原則,能夠?qū)崿F(xiàn)污水資源化和低能源動(dòng)力的先進(jìn)循環(huán)模式,實(shí)現(xiàn)人與自然和諧相處以及污水資源化的發(fā)展目標(biāo)。人工濕地污水處理工程設(shè)計(jì)內(nèi)容包括,從污水進(jìn)入污水處理站一直到處理后排出污水處理站的全部設(shè)施和設(shè)備,以及污水處理站內(nèi)的綠化和場(chǎng)地整理。
圖1安哥拉國家行政辦公樓效果圖
2 設(shè)計(jì)參數(shù)
2.1 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)(見表1)
表1主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)
序號(hào) 項(xiàng)目
1 工程規(guī)模 50m3/d
2 進(jìn)水水質(zhì) 綜合生活污水
3 出水水質(zhì) 達(dá)到《北京市地方排放標(biāo)準(zhǔn)――水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB11/307―2005)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)
4 工藝方法 丹麥人工濕地凈化技術(shù)
5 運(yùn)行費(fèi)用 0.108 元/t?d
2.2 工程設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)(見表2)
表2設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)
水質(zhì)參數(shù) CODcr BOD5 SS TP NH3-N
進(jìn)水 mg/L ≤350 ≤180 ≤180 ≤5 ≤25
出水 mg/L ≤60 ≤20 ≤50 ≤0.5 ≤10
3 場(chǎng)址選擇
選址原則依據(jù)突出自然生態(tài)特點(diǎn),與園林、水體景觀緊密和諧,有利于污水的收集和排放。 本項(xiàng)目人工濕地污水處理工程場(chǎng)址選擇在場(chǎng)區(qū)北側(cè),人工濕地有效面積 250 m2,其出水主要用于場(chǎng)區(qū)草坪灌溉,濕地與周邊景觀緊密融合,在處理污水的同時(shí),建造了一片生態(tài)綠洲。
4 工藝方案選擇
4.1污水處理確定
污水處理工藝技術(shù)首先要適應(yīng)這種特點(diǎn):能夠與周邊環(huán)境的自然生態(tài)緊密結(jié)合,具有自然生態(tài)性;能夠滿足循環(huán)水質(zhì)要求――防止水體富營養(yǎng)化、回用于灌溉、綠化;能夠適應(yīng)較大水量水質(zhì)變化的沖擊;工藝先進(jìn)成熟、流程簡(jiǎn)單,操作管理簡(jiǎn)便。
4.2 工藝比選
污水處理的工藝技術(shù)主要包括:自然生態(tài)處理技術(shù)、物理處理技術(shù)、生物處理技。物理處理方法不能單獨(dú)使用,一般作為其他污水處理工藝的預(yù)處理工序;活性污泥法投資高、運(yùn)行費(fèi)用高、占地大、污泥處理較為復(fù)雜,無法適應(yīng)景觀水體水質(zhì)的更高的出水要求(如脫氮除磷的需要);膜生物反應(yīng)器技術(shù)(MBR) 是一種比較適合高端要求的水處理的技術(shù),壽命短,運(yùn)行費(fèi)很高,管理難;接觸氧化法,能耗太大,管理難;厭氧生物處理技術(shù)不需要曝氣而通過厭氧微生物在厭氧環(huán)境中降解有機(jī)物,但不能夠作為單獨(dú)污水處理工藝,需要解決占地相對(duì)較大,廢氣收集處理的問題;而丹麥人工濕地技術(shù)是一種低能耗、管理運(yùn)行簡(jiǎn)便、有效去除氮、磷等污染物的生態(tài)水處理技術(shù);在廣泛調(diào)研的基礎(chǔ)上,選擇了人工濕地污水處理工藝技術(shù),本技術(shù)在丹麥以及引入中國后,在中國北方地區(qū)都有較為成功的處理河湖污水以及生活污水的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。污水處理工藝技術(shù)比較如表3。
表3污水處理工藝技術(shù)比較
處理方法 有機(jī)物的去除 對(duì) N 的去除 對(duì) PN 的去除 生態(tài)性 占地 投資 運(yùn)行費(fèi) 操作管理
人工濕地 好 好 好 好 大 小 很低 易
MBR 好 較好 一般 無 小 很大 很高 難
物理處理方法 差 很差 很差 無 小 較小 低 一般
活性污泥法 較好 一般 差 無 較小 大 高 難
生物接觸氧化法 好 較好 差 無 小 大 高 難
厭氧生物法 一般 較差 較差 無 小 較大 較低 一般
4.3 人工濕地污水處理技術(shù)
人工濕地污水處理技術(shù)在水污染防治、再生水資源利用、河湖水系治理和水體修復(fù)方面得到了廣泛應(yīng)用,人工濕地系統(tǒng)所消耗的能源是微不足道的,去除污染物所要求得能量來自陽光。與之相反的,傳統(tǒng)的污水處理工藝運(yùn)行時(shí)需要大量電能驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī),給將來的運(yùn)行帶來相當(dāng)大的經(jīng)濟(jì)壓力。 人工濕地污水處理機(jī)理(見表4)。
表4人工濕地污水處理機(jī)理
作用機(jī)理 對(duì)污染物去除與影響
物理作用 沉降 可沉降固體在濕地中重力沉降去除
過濾 通過顆粒間相互引力作用及植物根系的阻截作用使可沉降及可絮凝固體被阻截而去除
生物作用 微生物代謝 利用懸浮的底泥的和寄生于植物上的細(xì)菌的代謝作用將凝聚性固體、可溶性固體進(jìn)行分解成無機(jī)物;通過生物硝化-反硝化作用去除氮;微生物也將部分重金屬氧化并經(jīng)阻截或結(jié)合而被去除
植物作用 植物代謝 利用植物對(duì)有機(jī)物的吸收而去除,植物根系分泌物對(duì)大腸桿菌和病原體有滅活作用
植物吸收 相當(dāng)數(shù)量的氮和磷能被植物吸收而去除
自然死亡 細(xì)菌和病毒處于不適宜環(huán)境中會(huì)引起自然衰敗及死亡
4.4 污水處理工藝選擇
綜合以上方案比較,結(jié)合該工程生態(tài)特點(diǎn),采用人工濕地工藝進(jìn)行處理,污水進(jìn)入格柵、初沉池進(jìn)行預(yù)處理;之后,經(jīng)過提升泵(由于該區(qū)域自然落差) ,配送至潛流型水平流人工濕地,到達(dá)二級(jí)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求后作為草坪灌溉用水。污水處理工藝流程圖如圖2所示:
圖2人工濕地污水處理工藝流程圖
4.5 濕地床回填介質(zhì)
本次選用的人工濕地污水處理技術(shù),其介質(zhì)由特殊選擇的有機(jī)物質(zhì)、礦物質(zhì)和天然材料混合組成,配比考慮了根脈系統(tǒng)中微生物的活性和水力負(fù)荷分布。特定高效的活性生物介質(zhì),其比表面積很大,活性介質(zhì)是天然的,為特定微生物提供最佳的生長環(huán)境。同時(shí),選擇性馴化特定微生物種群,對(duì)去除有機(jī)污染物、氮和磷具有很好的效果;并且,特定微生物在安哥拉氣溫較低的旱季仍然能夠起到極佳的生物降解效果。
4.6 濕地植物選擇與種植
4.6.1 人工濕地宜選用耐污能力強(qiáng)、根系發(fā)達(dá)、去污效果好、具有抗病蟲害能力、有一定經(jīng)濟(jì)價(jià)值、容易管理的本土植物。
4.6.2 人工濕地可選擇一種或多種植物作為優(yōu)勢(shì)種搭配栽種,增加植物的多樣性并具有景觀效
果。
4.6.3 潛流人工濕地可選擇蘆葦、蒲草、荸薺、蓮、水芹、水蔥、茭白、香蒲、千屈菜、菖蒲、
水麥冬、風(fēng)車草、燈芯草等挺水植物。本設(shè)計(jì)選用蘆葦、蒲草、燈芯草。
4.6.4 植物種植密度按10株/m2。
4.6.5 應(yīng)優(yōu)先采用當(dāng)?shù)氐谋韺臃N植土,種植土壤的質(zhì)地宜為松軟粘土~壤土,土壤厚度宜為20cm~40cm,滲透系數(shù)宜為0.025cm/h~0.35cm/h。
4.7 污泥處置
在污水處理預(yù)處理階段,經(jīng)過格柵去除的雜物有人工定期清除外運(yùn);經(jīng)初沉池排出的污泥,采用污泥泵定期吸取,送入人工濕地植物床系統(tǒng);即污泥全部?jī)?nèi)部消化,無外運(yùn),處理污泥的運(yùn)行成本很低。
5 人工濕地主要構(gòu)筑物
5.1 預(yù)處理主要構(gòu)筑物
5.1.1 進(jìn)水閥門井
本設(shè)計(jì)在污水管網(wǎng)進(jìn)入格柵前設(shè)置進(jìn)水檢查井一座。內(nèi)徑 0.7m,井深 1.3 m,磚混結(jié)構(gòu)。
5.1.2 格柵池
格柵井內(nèi)徑為 0.8m×2.6m×2.8m,內(nèi)置格柵,粗格柵間距 20mm,細(xì)格柵間距5mm。
5.1.3 沉淀池
沉淀池內(nèi)徑為 5.4m×2.0 m×3.8 m ,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。
5.2 系統(tǒng)建筑物
5.2.1 人工濕地處理池
人工濕地處理池內(nèi)徑為 31.25m×8.0 m×1.2 m,磚砌 370 墻,單元有效面積250m2。
5.2.2 人工濕地進(jìn)水配水井和出水調(diào)節(jié)井
單元進(jìn)水端設(shè)1個(gè)配水井;單元出水端設(shè)1個(gè)調(diào)節(jié)井。
5.3 電控柜
功能:各水泵供電、自動(dòng)控制、自動(dòng)報(bào)警。
控制:水泵實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和手動(dòng)控制雙重控制,手動(dòng)控制為檢修、調(diào)試時(shí)使用。水位的控制采用自動(dòng)液位控制系統(tǒng)。
6污水處理工程經(jīng)濟(jì)分析
處理污水為混合型污水,其運(yùn)行成本主要是電費(fèi)。以每天污水處理量為 50T/d 計(jì)算,噸水處理成本如下:
總耗電功率為:提升泵功率為 0.75kw,一臺(tái)水泵運(yùn)行。每天運(yùn)行12h ,每千瓦時(shí)費(fèi)用為 0.60 元。
噸水處理電耗費(fèi)=12×0.75×0.60/50=0.108 元/日?T。
噸水處理運(yùn)行成本=0.108 元/T。
每年運(yùn)行費(fèi)=365×50×0.108=1971 元。
7綜述
人工濕地污水處理技術(shù)是以人與自然和諧相處為理念,基于自然、生態(tài)、低耗、環(huán)境安全的水體修復(fù)方法。人工濕地技術(shù)力求做到對(duì)自然界不產(chǎn)生任何附加危害,盡可能達(dá)到生態(tài)循環(huán),水資源循環(huán)利用。同時(shí),使用人工濕地技術(shù)就意味著很低的能源消耗、很低的運(yùn)行費(fèi)用、操作運(yùn)行簡(jiǎn)單、以及避免使用化學(xué)藥劑,在防治污染的同時(shí)還恢復(fù)了水體生態(tài)系統(tǒng)的平衡,美化了水體自然環(huán)境,污水再利用,綠色、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保。
參考文獻(xiàn):
關(guān)鍵詞:生態(tài);修復(fù);毀林開墾;水土流失;方法;探討
1 柳樹林場(chǎng)前后生態(tài)狀況
1.1 前期森林生態(tài)狀況
1990年,柳樹林場(chǎng)的森林面積為10991公頃,沼澤地900公頃,耕地581公,森林覆蓋率67.2%。
1.2 現(xiàn)實(shí)森林生態(tài)狀況
2016年,柳樹林場(chǎng)的森林面積為9491公頃,沼澤地481公頃,耕地8380公頃,森林覆蓋率47.5%。
1.3 生態(tài)惡化特征
1990年時(shí)的生態(tài)狀況基本符合要求的,耕地?cái)?shù)量不多,坡度平緩,基本不會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的水土流失。隨著1991-1999年間大面積的毀林開墾和濕地開墾,原有的水源涵養(yǎng)功能大幅降低,導(dǎo)致了嚴(yán)重的水土流失,生態(tài)環(huán)境每況愈下。與1990年相比,現(xiàn)在柳樹林場(chǎng)基本沒有一條真正意義上的河流,河床被流砂抬高,分不清河岸,河里常無水,只有在下雨時(shí)才有渾濁的水。耕地上,土壤表層全部流失,只剩下粗砂。侵蝕溝多達(dá)80余條,最深處達(dá)5米,最寬的有20多米,喪失了大面積耕地,阻礙了交通。大雨過后,災(zāi)害頻發(fā),泥沙、石塊隨流而下,塞路毀田,滿目瘡痍。1990年后開墾的耕地,土壤表層平均減少30厘米,土壤流失總量達(dá)2500萬立方米,可填滿一座中型水庫。
2 生態(tài)修復(fù)思路
以恢復(fù)森林植被為主旨,因地制宜,集人工造林、自然封山、土地養(yǎng)生、生態(tài)耕作、物理治理等綜合措施,在5年內(nèi)制止住嚴(yán)重的水土流失現(xiàn)象,10年內(nèi)恢復(fù)百分之九十的地類原貌。
3 生態(tài)修復(fù)方法
3.1 退耕還林
對(duì)斜坡、斜陡坡上的耕地,或者侵蝕溝200米范圍內(nèi)的耕地,一律在3年內(nèi)完成退耕還林。這類耕地水土流失十分嚴(yán)重,即便是種植作物,產(chǎn)量也很低,得不償失,所以必須進(jìn)行退耕還林。由于這些耕地土壤十分貧瘠,所以必須選擇樟子松、胡枝子、紫穗槐這些樹種,以保證其成活率。造林時(shí),不要全面整地,地上的秸稈、作物根茬都要保留,避免引起水土流失。原耕地上沒有秸稈或作物根茬時(shí),造林后最容易引起水土流失,所以要在造林同時(shí),把苗穴周圍用秸稈或蒿草等進(jìn)行覆蓋。樟子松造林應(yīng)該選擇植苗的方式,胡枝子和紫穗槐則適宜種子直播方式。為避免引起水土流失,造林后不要進(jìn)行全面除草,只要保證苗木不被雜草遮死即可。
3.2 侵蝕溝治理
縱橫交錯(cuò)的侵蝕溝,把林地變得支離破碎。水土流失造成了侵蝕溝,侵蝕溝又加重了水土流失,惡性循環(huán)不止,生態(tài)惡化越重。必須下決心,花大力氣根治侵蝕溝。侵蝕溝的周圍絕大部分都是玉米地,每年剩余的秸稈不要燒掉,捆好后擺放到侵蝕溝內(nèi),當(dāng)侵蝕溝內(nèi)秸稈比周圍耕地高出0.3米時(shí),向秸稈上面覆蓋砂土,砂土應(yīng)該從淤堵的河里挖取,覆土應(yīng)盡量蓋住秸稈,靠近邊緣處覆土應(yīng)超過0.1米,并壓實(shí)。如果侵蝕溝超過2米深,應(yīng)該擺放一層秸稈鋪一層砂土,最好每隔100米左右砌一道石壩,以免秸稈被水沖走。侵蝕溝填充完成后,在溝邊插柳,或播種胡枝子、紫穗槐,在秸稈覆土上播種草籽。2-3年后,隨著秸稈的腐爛,侵蝕溝又會(huì)低于周圍耕地,應(yīng)該再次進(jìn)行填充。
3.3 合理耕作
對(duì)暫時(shí)不能退耕還林,應(yīng)需繼續(xù)耕作的耕地,要切實(shí)做好防護(hù)措施,應(yīng)用科學(xué)工程措施,力爭(zhēng)把水土流失降到最低。凡是能保持滲透性或使徑流速率降低的方法,都有助于減小水的侵蝕能力。例如,如果把寬行株距的作物沿著等高線成帶狀栽培,并間以草帶,則從保護(hù)較差的土地上流出來的泥水,其流速就被草帶減緩下來,并使其所攜帶的土壤沉落在草上沿的草棵中間,因則流出的清水在達(dá)到草帶下沿之前,就有滲進(jìn)土壤里去的機(jī)會(huì)。需要強(qiáng)調(diào)一點(diǎn),易受侵蝕的作物帶不能太寬,否則水分不但不能均勻地流過這個(gè)地帶,而且還會(huì)挾帶著數(shù)量過多的泥沙,致使草帶無法接受。還可以通過保留前一年的秸稈和殘茬,來達(dá)到水土保持的效果。每公頃用1200千克的秸稈作覆蓋時(shí),有顯著的保護(hù)作用。殘茬覆蓋耕作法在防止水土流失上是很有效的,作物的葉子也有這種保護(hù)作用。柳樹兩側(cè)所有耕地都十分瘠薄,應(yīng)該有計(jì)劃的實(shí)行輪作輪休,讓耕地得以養(yǎng)生,同時(shí)起到水土保持的作用。
3.4 河流治理
柳樹林場(chǎng)境內(nèi)的河流全部被砂石淤塞,河床抬高,雨季洪水泛濫,沖垮道路、淹沒農(nóng)田的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。要按照河道原來的位置,進(jìn)行砂石清理,讓河道暢通。在河流兩側(cè)栽植灌木柳、珍珠梅,防止河岸垮塌。結(jié)合侵蝕溝治理,把清理出來的砂石,回填至侵蝕溝。
4 結(jié)束語
4.1 毀林開墾的反思
柳樹林場(chǎng)自1991年到1999年的短短九年時(shí)間中,共毀林開墾近一萬公頃的森林或林地,開墾約一千公頃的濕地,導(dǎo)致了大面積的嚴(yán)重水土流失,造成了生態(tài)環(huán)境的急劇惡化。作為一個(gè)森林經(jīng)營單位,不能不說這是經(jīng)營方向的嚴(yán)重錯(cuò)誤。森林和濕地資源有多么重要?“森林是大地的肺”,“濕地是大地的腎”!“青山綠水也是金山銀山”。當(dāng)初,因?yàn)榻?jīng)濟(jì)危困,柳樹林場(chǎng)進(jìn)行了毀林開墾。這些年,柳樹林場(chǎng)靠耕地改變了經(jīng)濟(jì)落后面貌,但是隨著耕地表土層的喪失,種地收入日趨減少,林場(chǎng)再次陷入經(jīng)濟(jì)危困之中。但是,現(xiàn)在的經(jīng)濟(jì)危困遠(yuǎn)大于原來的危困,因?yàn)楝F(xiàn)在還伴隨著更為嚴(yán)重的生態(tài)危機(jī)。所以說,靠毀林開墾獲取經(jīng)濟(jì)效益的行為,無疑是殺雞取卵。此外,水土流失還危害到下游農(nóng)田和水利,使其受到淤積壓埋。