城市景观水处理技术之生态法

生态修复法是一种采用种植水生植物、放养水生动物建立生物浮岛或生态基的做法，适用于全开放式景观水体。它以生态学原理为指导，将生态系统结构与功能应用于水质净化，充分利用自然净化与水生植物系统中各类水生生物间功能上相辅相成的协同作用来净化水质，利用生物间的相克作用来修饰水质，利用食物链关系有效的回收和利用资源取得水质净化和资源化、景观效果等结合效益。

　　生态方法通过水、土壤、砂石、微生物、高等植物和阳光等组成的“自然处理系统”对污水进行处理，适合按自然界自身规律恢复其本来面貌的修复理念，在富营养化水体处理中具有独到的优势。

　　1生物操纵控藻技术

　　生物操纵是利用生态系统食物链摄取原理和生物相生相克关系，通过改变水体的生物群落结构来达到改善水质、恢复生态平衡的目的。其实现途径有两种(图l所示)：放养滤食性鱼类吞藻，或放养肉食性鱼类以减少以浮游动物为食的鱼类数量，从而壮大浮游动物种群。陈济丁等研究认为，平突船卵蚤等大型植食性浮游动物能显著减少藻类生物量。刘建康、谢平在武汉东湖的围隔试验表明，放养滤食性鱼类可有效地遏制微囊藻水华。

 

　　在实际应用中，生物操纵的操作难度较大，条件不易控制，生物之间的反馈机制和病毒的影响很容易使水体又回到原来的以藻类为优势种的浊水状态。

　　2水生植物净化技术

　　高等水生植物与藻类同为初级生产者，是藻类在营养、光能和生长空间上的竞争者，其根系分泌的化感物质对藻细胞生长也有抑制作用。日本尝试过利用大型水生植物的生物活性抑制藻类生长。国内研究表明，沉水植物占优势的水体，水质清澈，生物多样性高。目前研究较多的水生植物有芦苇(Phragmitesaustralis)、凤眼莲(Eichhorniacrassipes)、香蒲(Typhaspp.)、伊乐藻(Elodeanuttallii)等。

　　浮床种植技术的发展为富营养化水体治理提供了新的思路，该技术以浮床为载体，在其上种植高等水生植物，通过植物根部的吸收、吸附、化感效应和根际微生物的分解、矿化作用，削减水体中的氮、磷营养盐和有机物，抑制藻类生长，净化水质。井艳文等2002年在北京什刹海利用生态浮床技术进行水体修复试验，水体透明度、TP、TN等指标均明显好转。

　　利用水生高等植物组建人工复合植被在富营养化水体治理中具有独特优势，但要注意防止大型植物的过量生长，使藻型湖泊转变为草型湖泊，这会加速湖泊淤积和沼泽化，在非生长季节大型植物的腐败对水质的影响会更大。大型水生植物对河道、湖泊的船只通航也有一定影响。

　　3多自然型河流构建技术

　　德国、瑞士在20世纪80年代末提出“亲近自然河流”概念和“自然型护岸”技术；日本在20世纪90年代初展开了“创造多自然型河川计划”，这些构建多自然型河流思路的共同特点是通过河流生态系统的修复，恢复提高河流的自净能力。多自然型河流构建技术包括生物和物理两部分。

　　1)多自然型河流的生物部分。

　　自然型河流构建技术中应用的生物主要是水生植物和水生动物。利用水生植物净化河水的原理是利用水生植物如：芦苇、水花生、菖蒲等吸收水中的氮、磷，有些水生植物如凤眼莲、满江红等能较高浓度富集重金属离子，芦苇则能抑制藻类生长。此外，水生植物还能通过减缓水流流速促进颗粒物的沉降，利用植物净化水体与自然条件下植物发挥净化河水的作用有不同之处，它必须考虑其中的不足之处。首先大部分水生植物在冬季枯萎死亡，净化能力下降，对此，已有使植物在冬季继续生长的研究报道；其次植物收获后有处理处置的问题，处置不当，会造成二次污染，目前已有经济利用植物净化水体的报道。

　　生物操纵法则是利用水生动物治理水体污染，尤其是富营养化水体。经典生物操纵法的治理对策是：放养食鱼性鱼类控制捕食浮游动物的鱼类，以促进浮游动物种群的增长，然后借助浮游动物遏制藻类，使藻类的叶绿素含量和初级生产力显著降低。

　　2)多自然型河流的物理结构

　　多自然型河流的物理结构包括多自然型河道物理结构和生态护岸(河堤)物理结构。多自然型河道物理结构建设的思路是还河流以空间，构造复杂多变的河床、河滩结构；富于变化的河流物理环境有利于形成复杂的河流动植物群落，保持河流水生生物多样性。杨荟提出河床要有弯曲变化的自然流路，要有浅滩、深潭，且要多孔质化，以便水流形成不同的流速带。

　　目前，生态护岸常采用蛇笼护岸、土工材料固土种植基、植被型生态混凝土等几种结构。它们共同的特点是采用有较强结构强度的材料包覆部分或者全部裸露的河堤或者河岸，这些材料通常做成网状或者格栅状，其间填充有可供植物生长的介质，介质上种植植物，利用材料和植物根系的共同作用固化河堤或者河岸的泥土。生态护岸在达到一定强度河岸防护的基础上，有利于实现河水与河岸的物质交换，有助于实现完整的河流生态系统，削减河流面源污染输入量。

　　4其他生态技术

　　人工湿地

　　是对天然湿地净化功能的强化，利用基质-水生植物-微生物复合生态系统进行物理、化学和生物的协同净化，通过过滤、吸附、沉淀、植物吸收和微生物分解实现对营养盐和有机物的去除。严立等采用由砾石、沸石和粉煤灰填料组成的三级人工湿地净化富营养化景观水体，对TP、TN、COD、浊度和蓝绿藻的去除率分别达到35.1%～65.3%、28.7%～62.9%、36.0%～79.8%、78%和63%左右。周琪等利用水平潜流人工湿地修复受污染景观水体，试验结果表明，湿地系统对有机物、NH4+-N、TN和TP均有较好的去除作用，去除率随停留时间的延长而提高，温度、填料和植物种类对处理效果也有很大影响。人工湿地占地面积较大，且填料层易堵塞、板结，限制了其在城市景观水体治理中的应用。

　　稳定塘

　　又称氧化塘，通常是深度为1.0～1.5m的浅塘，通过各种好氧、厌氧过程和食物链处理受污染水体。何龙采用生态砾石接触氧化/稳定塘处理微污染景观水，COD、浊度、TN、TP和蓝绿藻的去除率分别为56%～68%、80.6%左右、44.8%～48.3%、24.6%～31.4%、85%左右。稳定塘运行成本低，但占地面积大，处理周期长，适于附近有天然池塘可以利用的景观水体。

　　生态混凝土技术

　　生态混凝土是由胶凝材料填充包裹在粗骨料周围而形成的新型多孔材料，克服了传统混凝土护坡植被无法生长的缺点，连续孔隙适于植物根系生长和微生物附着，从而具有生态净化功能。吕锡武以生态混凝土河道模型处理模拟河道水，运行20d后TP、TN和高锰酸盐指数去除率分别达95.8%、75%和76.1%，但发现运行初期混凝土的溶出物会对水体产生负面影响，且运行时间过长(超过30d)时TP、TN和高锰酸盐指数有回升现象。