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一个生 态水系景观的实现


一.写在前边——从一个 污水处理和人工湿地景观的项目说起

    如何能够达到建设、运行成本低,处理效 果好的最佳污水处理组合方式——一直困扰着设计人员,不同的 项目具有很大的差异,根据项 目的实际情况选择具有低投资、低运行成本、高处理效果,同时具 有良好生态环境效果的污水处理方式是每个技术工程师的梦想。

    下面介 绍的是我们承担的一个北京军区某部的项目。我们在 项目规划设计和实施中尽量选择最佳的配合方式,达到多 个方面的最优组合。希望能 给大家开拓思路,在适合 的项目上使用这样的污水处理方式。

    之所以在这里提起,是因为 这个项目已经不是单纯的污水处理项目,可以看 作是一个区域水资源的综合规划,它整合 了水环境中污水治理、中水回用、湿地水系深度净化、生态湿地景观、湿地调蓄雨洪、生态水 利工程等多个方面,系统虽 然仍有很多需要改进的方面,但很有参考价值,而且是一个发展方向。

    这个项 目通过合理规划营区水环境、有效利用水资源,改善营 区水环境和生态环境,为官兵营造自然、舒适、健康、优美的工作、居住、生活空间区域。规划内容是:利用湿 地处理区域内每天产生2500M3的污水(绝大部分是生活污水,有一小 部分污水来自区域内的洗衣房、食品厂这类的小作坊),通过多 级湿地处理技术,使出水 水质达到中水回用标准,以处理 后的水作为营区内的人工水系水源,并采用 生态水质保持技术,维护水系的水质。

    这个项目的组成包括:

    一个10000M2的潜流式芦苇湿地,利用潜 流式湿地对污水进行处理,我们称 之为一级污水处理湿地;

    这个一 级湿地的出水通过管线提升到区域内一个较高的位置(山沟),这个山 沟的原本是行洪的通道;

    我们把 山沟依据地势做成8级平台,每级平台的面积有2000平米左右,它们构 成湿地和湖的人工水系,并且兼 具有行洪的功能;

    前4级平台 设计成表面流的湿地,进一步去除中水中的N、P等污染物,我们称作二级湿地;

    后4级平台 则设计成生态的景观湖;

    从这个 湖中的水通过一条人工开挖的小溪蜿蜒流到工作区和生活区,改造原 有的渠状排洪沟,使之也 具有生态的功能,最终汇 入一个开敞的水面。

    之所以称作“生态”的,是由于 我们在景观设计中应用了湿地技术作为基础,采用了 较多的水生植物水质保持、生态水系形态、比较好的“水系-环境物质交换通道”等设计思想,希望这 个水系能够依靠自身的能力维持水系的清洁并且自然发展。这个解 决方案对于目前城市水系面临的困境的解决有所启示。

    二、城市水系的困境

    随着社会发展,城市中 不断出现越来越多的人工景观湖河,究其原 因是人员需要水的特质:

    “能唤起 人类天性中所深植之原始根源。”然而这 些人工的水系普遍令人感到遗憾——没有清澈见底、没有绿色、没有蜿 蜒曲折的水的宜人感受,只有呆板生硬的线条、没有生 机的死气沉沉和遇到恶劣天气就会水藻爆发继而水质变臭的烦恼…到了冬 天则是裸露着冰冷的石滩或是混凝土的底层。

    这就是 城市水系面临的困境。

    这个困 境究其根源其实在于沉积多年的固有思想——人们总是试图驾驭水,而不是尊重和善待。

    三、从技术 层面将困境的原因——水体富营养化

    如果单 纯从技术层面分析,城市河 湖等水体恶化的主要原因:除人为 向水体排污的原因外,主要是 水体的富营养化,即水中的P、N等生物营养物质富集。

    从北京1998年开始 出现水体严重的富营养化现象,2000年以来,水体富 营养化开始普遍出现,表现为 水体中藻类大量生长,水体呈绿色,透明度逐步降低,水质逐渐变坏。主要的 河流湖泊爆发严重的水华现象。水华现 象产生的原因就是由于水体中N、P等营养成分富集,在夏季 强光照射下藻类爆发性生长,水中溶解氧被耗尽,水中各 种生物处于缺氧环境而死亡,进一步腐败变质,使水质恶化。

    水体中 营养物质的富集通常来自纳污、降雨过程的雨水带入、降雨过 程中产生地表径流,使地面 污染物排入水体、从河湖构成材料(石材、土壤)中释放等途径。

    根据藻 类的经验分子式C106H263O110N16P,我们可以推算出,水体每生成1g藻,需供给0.009g的磷和0.063g的氮。藻类的 繁殖量与外界输入的P与N浓度值成正比。

    控制氮供给源,对富营养化水体来说,是非常困难的。从藻类 经验公式不难看出,藻类的 生产量主要取决于水环境中磷的供应量,当水环 境中磷的供应量充足时,藻类可 以得到充分增殖,而且当 磷的浓度超过藻类的直接需要时,磷便在 藻类的细胞中储存起来。

    四、组合拳——挑战困境

    “态度决定一切”

    面对城市水系困境,最好的 方式就是尊重水的天性——水系总 和周边环境有最密切的联系,我们在 建设一个人工水系的时候也要尽可能满足这一点。

    面对水系的富营养化,很难用 一种手段有效地而且经济地解决问题,需要用一系列手段——也就是组合拳来控制。城市水 系的建设者其实很有必要邀请专业人士来协助。

    需要水系“可持续”的基础 当然是需要有一个整体的水系规划,这个规 划不仅需要考虑雨洪和景观。大部分的物理、生化、生态的 方法都应该纳入规划和设计考虑中,一个合 适的组合方式可以得到一个经济而且有效的解决方案。后面介 绍一些常见的手段。

    五、景观水 体水处理技术介绍

    1.物理方式:

    除了直 接引水换掉这个方法,通过强 制循环加强水系的流动性是一个有效的途径——流水不腐么,通常保持水系3cm/S的流速 就能够抑制藻类的泛滥;但代价 是需要比较大的能耗,另外一个圆形的、方形的 水系如果需要它循环也很麻烦。

    2.化学方法:投加杀菌灭藻剂

    敞开式的水体,在阳光的照射下,会使水 中的藻类大量繁殖,布满整个水面,不仅影 响了水体的美观,而且挡住了阳光,致使许 多水下的植物无法进行光合作用,释放氧气,使水中 的污染物质发生化学变化,导致水质恶化,发出难闻的恶臭,水也变成了黑色。

    投加化学灭藻剂,杀死藻类。不过久而久之,水中会 出现耐药的藻类,灭藻剂 的效能会逐渐下降,投药的 间隔会越来越短,而投加 的量会越来越多,灭藻剂 的品种也要频繁的更换,对环境 的污染也在不断地增加。

    3.微生物方法:投加微生物

    微生物 在自然界大量而广泛的存在,是生态 系统的重要组成之一。它们能 将自然界中的动、植物的 尸体及残骸分解,将一些 有害的污染物质加以吸收和转化,成为无 毒害或毒害较小的物质。

    可以在 景观水水质恶化的时候,投加适 当的适量的微生物(各类菌种),加速水 中污染物的分解,起到水质净化的作用。微生物 的繁殖速度惊人,呈几何级增长,每一次 繁殖都或多或少的会产生一些变异品种,导致微 生物处理水质能力下降,而且很难控制其数量,其生长 又受环境的影响很大,例如温度、气压等等。同时微生物的分解物,会造成 藻类的大量繁殖,再次导致水质变坏。

    因此用 微生物处理水质,必须定 期进行微生物的筛选培育、保存、复壮等 等一系列专业处理过程,而且不 能保证水质状况长期处于良好的状态之中。

    4.生态水系——大型水 生植物占优的草型清水状态

    简单地说,生态水 处理就是在水域中人为地建立起一个生态系统,无需人类的外在干预,整个生 态系统能适应外界环境对它的影响,处在原 始的生态平衡状态,和人类共生共存。

    水生植 物是这个生态系统的基础。水生植 物中沉水和挺水植物的发展抑制浮游藻类,减弱了 风浪强度和对湖底的冲刷,增强了 水体的污染自净能力,污染物质通过沉积、生物转化、生物产 品收获等途径离开水体,水体清澈,这种高 度有序状态称为“大型水 生植物占优的清水状态”。

    “生态的”,看起来很美,不过这 个生态的体系却需要时间来慢慢成长、变得强壮起来,而且还 要避免人的打扰。

    5.生态水 系中的水生植物

    既然生 态水系的基础和核心是水生植物,我们在 这里举一些北京地区具体植物的例子,来说明 为什么在水系中种植适合的植物可以自动维持水系的清洁,不再单 纯依靠循过过滤等物化方法,并且能够循环往复、生生不息。

    北京地 区的水生植物分为湿生(池边)植物、挺水植物、浮叶植物、沉水植物、漂浮植物五个部分,共有51科、83属、147种水生植物,可供北京地区库滨带、河道、河岸、湿地的 生态恢复和水环境治理应用,可以根 据河湖水质的成份有针对性地选择种植水生植物。


来源:互联网

 

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