水生态修复技术体系.docx
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水生态修复技术体系
1.滨水景观带构建
1.1滨水景观带构建
滨水景观带主要借用驳岸结合水质、气候条件布置挺水、浮叶植物。
挺水、
浮叶植物的生长在一定程度上能降低上层水体中的氨氮、TNTP等含量，同时由
于水生植物的生长对藻类克制作用，会使水体中的藻类的数量降低，从而可以提高水体的透明度，改善水质，另外，滨水植物可以美化岸线，吸附空中粉尘和拦截岸边暴雨冲刷，减少入湖污染物质。
大部分水生植物夏季生长，冬季观赏效果普遍较差，故在挺水植物配置时选用一定比例的常绿和半常绿品种。
保证岸边景观疏密相间的效果，切忌挺水植物满岸种植。
（1）挺水植物搭配
结合整体景观效果，可在景观要求较高的区域布置景观效果较好的挺水植物。
挺水植物具有很好的造景功能，而且沿岸带的挺水植物对暴雨冲刷还具有拦截作用，阻截外源污染。
本项目主要选择适宜当地生长的海寿、水生美人蕉、黄菖蒲、常绿水生鸢尾、旱伞草等挺水植物，力求形成具有层次感，色彩丰富的景观效果。
表3-5挺水植物特性表
种类名称
拉丁文名
图片
植株高
度
植物特性
旱伞草
Cyperusalternifolius
40
100cm
存活期较长，11月份枯
萎
水生美人
蕉
八、、
Canna
glauca
50
150cm
宿根能力强，适应性强，几乎不择土壤，花
期长，4-10月
表3-6挺水植物工程量
序号
品种
单位
工程量
种植密度
1
水生美人蕉
m2
18
24株/m2
2
常绿水生鸢尾
m2
15
36株/m2
3
旱伞草
m2
50
24株/m2
4
黄菖蒲
m2
17
2
36株/m
5
海寿
m2
13
1
36株/m2
1
图3-11挺水植物运用实景图
（2）浮叶植物搭配
从水的通透性和流动性考虑，在景观效果要求较高的水域，或在人类活动频繁的区域，构建适量的睡莲观赏区，配植不同花色的睡莲，这样即可挡住被风吹进来的垃圾，又具观赏性，还可点缀沉水植物，净化水质的同时营造出水生草皮的景观效果。
本方案在一些平台处或景观焦点处布置睡莲（多色）。
采用自然布置方式,既能净化水质又能提高景观效果。
浮叶植物种植面积为279mi。
图3-12浮叶植物应用实景图
2浮叶植物净化系统构建
2.1浮叶植物净化系统构建
浮叶植物体根、茎生于泥水中，有浮叶（水上叶）和沉水叶（水下叶）之分。
水上叶具长柄浮于水面，贴着水面的部分叫背面，正对着太阳的部分叫腹面，背面常长有气囊，叶的腹面具有气孔。
水下叶细裂丝状或薄膜状。
茎常弯曲于水中，长可达1-2m。
主要分布在水深1-3m的区域内。
本项目滨水景观较单调，结合整体驳岸放坡形式及视觉效果，滨水带设计以观赏价值较高的浮叶植物睡莲为主（观花期较长），以盆栽形式种植，呈点缀状分布，提升整体景观效果。
图8浮叶植物分布示意图
图9睡莲实景图
规格要求：
植株高于20cm,无病虫害，植株完整，根系发达，无不良症状
种植密度：
2株/盆，3盆/m2
、"亠*、亠「、施工方式：
盆栽
3沉水植物净化系统构建
3.1沉水净化系统
沉水植物是指植株全部或大部分沉没于水下的植物，是水体生物多样性赖以维持的基础，其所产生的环境效应是生态系统稳定和水环境质量改善的重要依据。
沉水植物不仅可以吸收营养物质，而且可以影响水体和底泥间的物质交换平衡固化底泥，同时还可以明显抑制藻类生长。
水体中存在适当种类和数量的沉水植物对保持水体水质的长期健康有着重要作用。
沉水植物是水中唯一与藻类竞争的生产者，其在增加水中溶解氧浓度、抑制藻类生长、净化水质等方面均起到非常重要的作用。
在生态水处理工程中，特别是新开挖新建水体，沉水植被的构建往往起到首当其中的作用。
图3-8沉水植物水质净化示意图
沉水植物主要作用包括：
1阻止底泥的再悬浮，减少湖底水动力交换系数，从而使水体透明度保持稳定。
2很多水草光合作用产生的次生氧对藻类生长有抑制作用，从而使水体变清。
3沉水植被从水体和底泥中大量吸取营养盐，从而不断净化水体，使内源污染下降，水体变清。
4沉水植被的存在可吸附有机碎屑于植物根部，减缓底泥磷的释放。
5沉水植被还为有利于有机物矿化分解的微生物群落提供了生境，附着于沉水植物体上的微生物具有很强的水质净化能力。
本案结合四川区域野外调查及历史资料收集分析，沉水植物物种选择地区现有的
原生物种为主，严格控制入侵种。
本案同时结合项目整体定位及水系特点，为了减少后期人工维护成本，沉水植物种类选择上主要运用矮生耐寒苦草，构建水
下草皮”的景象，同时配合改良刺苦草、马来眼子菜和篦齿眼子菜进行搭配种植，构建“水森森林”景象，丰富植物种类。
本案水体在展示湖区设计种植沉水植物。
冬季气温较低，浅水区主要以矮生耐寒苦草为主，深水区辅以刺苦草、马来眼子菜等构建浅水型和深水型沉水植物净化恢复体系。
1浅水区（＜1.0m）——以矮生耐寒苦草为主；
2深水区（＞1.5m）――以改良刺苦草、马来眼子菜、篦齿眼子菜等为主；
沉水植物的种植采用扦插法的种植方式，种植面积约占整个湖体水域面积的50%
表3-3本项目沉水植物特性表
种类名称
拉丁文名
图片
植株高度
植物特性
矮生耐寒
苦草
Vallisneriasp.
10-30cm
净水，株高10-30
cm，易维护，减少人工成本。
改良刺苦草
VallisneriaspinulosaYan
1
IS
60-150cm
净水，草食性鱼类喜
食，4月底发芽，11
月底死亡。
马来眼子菜
PotamogetonmalainusMiq.
■
60-150cm
净水，5-11月生活。
篦齿眼子菜
PotamogetonpectinatusL.
1
1
60-150cm
净水，5-11月生活。
表3-4本项目沉水植物工程量
序号
植物名称
单位
工程量
种植密度
1
矮生耐寒苦草
2m
5247
2
200株/m
2
马来眼子菜
2m
9540
2
100株/m
3
改良刺苦草
2m
7000
150株/m2
4
篦齿眼子菜
2m
4400
100株/m2
图3-9沉水植物运用实景图
4生态浮床系统构建
4.1生态浮床系统构建
生态浮床技术是应用无土栽培的原理，把具有净水、观赏及经济价值的高等水生植物或经改良驯化后的陆生草本、禾本植物移栽到富营养化水体的水面种植，利用可漂浮在水面并能够承受较大重量的生态浮板作为载体，通过水生植物（挺
水植物如美人蕉、梭鱼草等，浮叶植物如香菇草、粉绿狐尾藻等）深入水中强大根系的吸收、吸附、截留作用，物种竞争相克的机理，以及微生物的生化降解等作用，消减发黑发臭水体中的NP及有机物质，并以收获植物体的形式将其撤
离水体，从而达到净化水质的效果，是一种行之有效的原位生态修复技术。
图10生态浮床净化原理图
生态浮床技术有着较为显著地优点，其推广应用可以带来可观的综合效益。
1）生态浮床技术源于生态修复的理论，以生态的方式直接作用于受污染水体，
去除污染物，净化水质，从长远的角度看较为理想；
2）浮床植物的种植美化了受污染水域的环境，具有明显的景观价值；
3）浮床设施可以为鱼类、浮游生物类、鸟类等提供良好的栖息场所，有利于提高水体的生物多样性，从而有利于改善受污染水体周围的生态环境；
4）比起其他技术，生态浮床技术的建设、运行费用较低，具有良好的经济效益。
5）种植、收获一定的经济作物可以通过营销市场带来直接的经济效益，或者通过大面积种植浮床植物并集中收送至沼气池生产沼气。
本案近岸带水深深达1m左右，不满足滨水带建设要求，在基于本项目水塘的特
点基础上，建设以挺水植物为主的生态浮床，同时在水塘中央开阔水域面建设2
处花朵型生态浮岛，提升水质和水景观。
4.2生态浮床（浮岛）构建
净化原理
生态浮岛（浮岛）技术是应用无土栽培的原理，把具有净水、观赏及经济价值的高等水生植物或经改良驯化后的陆生草本、木本植物移栽到富营养化水体的
水面种植，利用可漂浮在水面并能够承受较大重量的生态浮板作为载体，通过植
物深入水中强大根系的吸收、吸附、截留作用（挺水植物如水生美人蕉、旱伞草、梭鱼草、黄菖蒲等，浮水植物如香菇草、粉绿狐尾藻等），物种竞争相克的机理，以及微生物的生化降解等作用，削减富营养化水体中的N、P及有机物质，并以
收获植物体的形式将其搬离水体，从而达到净化水质的效果，同时带生态浮床底部挂碳素纤维生态草，增强其对水质的净化，是一种行之有效的原位生态修复技术。
•生态浮岛技术主要通过以下四种途径来修复水体环境：
（1）因植物的根系具有巨大的表面积，植物通过根系的吸收、吸附、及根系上的微生物的净化作用来去除水体中的氮、磷以及大的颗粒物，通过木质化使其成为植物体的组成成分，也可通过挥发、代谢或矿化作用使其转化为二氧化碳、水或无毒性作用的中间代谢物；最终在植物生长成熟之后，通过收割植物将污染物移出水体，使水质得到改善，并且为水生生物的生存、繁衍创造生态环境条件。
发达的根系释放大量能降解有机物的分泌物，故加速了水体中有机物的降解。
（2）由于植物光合作用后，能将氧气输送至根系区，根区形成好氧、兼性
厌氧、厌氧环境状况，有助于硝化细菌的硝化、反硝化进程；并且浸没水中的这部分茎叶形成了生物膜载体”为微生物提供了良好的固着载体，植物和微生物共同作用，降解水中污染，提高了净化效率。
（3）部分浮岛植物如风眼莲、水花生、芦苇等在生长过程中能分泌抑制剂，加之浮岛本身能阻挡直接照射到水面上的太阳光，降低了藻类光合作用所需的光照强度，有效抑制藻类生长繁殖，具有防止水体富营养化，缓解水华现象的功能。
（4）某些植物还能够富集水体中的重金属和有机污染物，所以生态浮岛还
可用于净化某些特殊污染水体，如凤眼莲能富集铬、镉、铅、汞、砷、铜、镍
等多种重金属。
光合件用
图3-19生态浮岛净水作用原理图
结构组成
生态浮床（浮岛）的组成部分为：
浮床固定装置，浮床框体、浮床植物种植基础、水生植物栽培等几个方面。
浮床植物主要选择水质净化效果好、成活率高、生长周期长、根系发达、美观及具有经济价值的水生植物。
如黄菖蒲、梭鱼草、旱伞草、粉绿狐尾藻和香菇草等。
浮床框体：
1型号规格一：
单体尺寸1000mm*500mm*55mm，种植孔直径140mm
②型号规格二：
单体尺寸60mm*62mm*55mm，种植孔直径125mm
浮床植物：
常绿鸢尾、水菖蒲、旱伞草、梭鱼草、粉绿狐尾藻、香菇草。
浮岛固定：
水下重物牵拉固定式、锚钩式、竖杠式、绳索牵拉式
生态浮床（浮岛）设计
由于太阳湖靠近大坝水域水深较深，不适宜构建沉水植物群落，同时大坝为斜坡硬质驳岸，所以在大坝附近构建生态浮床，以增加水质净化能力和柔化岸线，提高湖体水景观。
本案生态浮床设计面积246m2,单个浮床形状拼接成长方形和正六边形。
浮床植物主要选用水生美人蕉、黄菖蒲、常绿水生鸢尾和旱伞草，组合搭配种植于浮床中。
表3-11浮床工程量
序号
内容
型号/规格
单位
工程量
1
浮床框体1
1•规格：
单体尺寸
1000mm*500mm*55mm，种植孔直径
140mm，两个单体组成一平米浮床。
2•材质：
高密度聚乙烯HDPE
3•基质：
海绵或椰子纤维
套
240
2
浮床框体2
1.规格：
单体尺寸60mm*62mm*55mm，种
植孔直径125mm
2•材质：
高密度聚乙烯HDPE
3•基质：
海绵或椰子纤维
套
333
3
PE管
DN50
m
306
4
弯头
DN50，PE
个
106
5
镀锌钢管
5-6m长（根据水深可调整），直径5cm
根
52
6
尼龙绳
直径8mm
m
800
7
其他耗材
包含胶带、手套、电焊、螺铆、角铁、钢丝钳等
项
1
序号
内容
型号/规格
单位
工程量
1•植物种类:
水生美人蕉、黄菖蒲、旱伞草；
2•栽植要求:
杯苗，植株高度>20cm，无病虫
8
浮床植物
m2
246
害，植株完整，根系发达，无不良症状
3•植物密度:
2株/孔
1
1
图3-20生态浮岛效果示意图
图例
二生态浮床一
生态浮床二
图3-21生态浮床建设平面图
5微生物活性设备构建
5.1微生物活性设备
本项目拟采用“IIMA原位生态修复技术”来消除水中污染物，通过激活治理
水域中土著微生物，使其连续大量繁殖，通过微生物的有氧反硝化作用并促进浮
游生物生长，形成良性生物链去除水体及底泥中的富营养物质；通过提升水体的
自净能力，使得整个水环境生态系统朝着健康、稳定的方向发展，进而达到提升水质的目的。
净化原理
微生物原位激活系统最大特点是改变了传统水体净化采用的旁通水处理工
艺，土著微生物激活原理是基于改性悬浮填料，结合传统水体净化的生物膜技
术，驯化本土微生物中有益于去除污染物的优势菌种，打破水体中原有微生物
的平衡状态；连续不断激活水体本土微生物，使之不断大量繁殖，利用水体持
续的微循环，不断的释放到水体中，强化水体的自身净化能力；新增的微生物
量逐级激活生态食物链中的上级消费者，同时配合多样性水体物净化技术，逐
步改善水生动植物系统的生长环境，促使水体生态系统恢复自净能力，实现整
个水体生态系统的恢复。
卢N
I内回滇I
主糊袴化剖
图3-13土著微生物激活系统工作示意图
受污染的水经水泵自吸引入土著微生物系统的反应器，反应器内分为缺氧区（缺氧区内设置搅拌混合装置）和好氧区（好氧区内设置空气曝气系统进行微量曝气），缺氧区投加微生物活性剂不仅可以有效提高河道水中的有效微生物，同时可以调控细胞的生长发育，并实现刺激细胞的快速生长，增强了水体系统的生物活性，提高了微生物的有效生物量和功能性。
好氧区设置聚氨酯悬浮填料，具有高孔隙率、高比表面积和低密度等物理特点；作为微生物生长的载体迅速形成高活性生物膜，微生物菌群能在其表面很快繁殖、有效吸收和降解有毒物质；同时，附着的生物膜对有害物质、酸碱度的变化以及温度的耐受性增强，相对于悬浮在水中的微生物，附着在载体上的生物膜存活时间显著增加，可以显著提高系统的生物量。
反应器内，通过适当的好氧区至缺氧区的内回流，在缺氧和好氧交替环境中，本土微生物得以激化并大量繁殖，并通过出水管路自流回流河道水体，强化并修复水体的自净功能。
技术优势
1土著微生物系统利用水体微循环，大量培殖水体本土微生物，打破原水体微生物平衡状态，将整个水体转化为生物反应器系统，实现了水体的原位修复，颠覆了传统将污染水通过净化处理好后再排入水体的旁通水净化工艺，设备占地面积小，每台体积1m3左右，投资和运行费用低，动力负荷最低在0.5kW左右。
2本活性系统培养的微生物可有效降解底泥中的有机物，同时抑制底泥中氮磷向水体中的释放，从而可以有效的避免由于富营养化而导致的蓝藻的爆发；同时可以使底泥的体积和重量逐步减少，达到生物清淤的效果，避免了人工或机械清淤工程量大，环境二次污染严重的不足。
3本活性系统适用范围广，在pH范围4.5〜10.5,水温不超过40C，高盐度的水体环境中均可应用。
凡有生物的各种环境，乃至其他生物无法生存的极端环境中，都有微生物的存在，就可修复不同类型的水体污染，实现水环境的综合治理。
微生物活化系统设计
本案在太阳湖共设置2套。
表3-9微生物原位激活系统主要参数
额定电压：
380V
水泵额定功率：
700W
搅拌机功率：
750W
最大装料量：
350kg
最低工作水位：
30cm
工作场地：
岸上
辭节［UPVC.竺才冃蛙和空,九处M出砂f空:
竺$
图3-14土著微生物活化系统布置剖面图
图3-15微生物活化系统建设意向图
6水生动物调控系统
6.1水生动物调控系统
结合保护水生植物净水功能的前提下，完善人工生态系统的食物链和食物网结构，在水体中放养一定种类和数量的鱼类和底栖动物，提高水生生态系统的稳定性。
水生动物的放养将充分考虑水生动物物种的配置结构（时空结构和营养结构），科学合理地设计水生动物的放养模式（种类、数量、个体大小、食性、生活习性、放养季节、放养顺序等）。
本项目主要采用生物操纵技术，同时根据水体特征及作用，在太阳湖中投放鱼类、底栖动物、虾类和浮游动物，通过对藻类的摄食控制水体中藻类生物量，从而达到防治藻类水华爆发和改善水质的目的。
科学合理地设计鱼类的放养模式，使各种群生物量和生物密度达到营养水平，恢复鱼类一浮游动物一藻类一营养物质的食物链关系所产生的生态学效应，达到消减营养物质、净化水质的作用。
①鱼类本项目鱼类以滤食性性鱼类为主。
利用滤食性鱼类直接牧食水中的藻类，从而达到削减水体中藻类生物量，保持水体质量的目的，并最终通过渔产出的形式提取水体中的污染物质。
同时再配合投放少量肉食性鱼类，控制水体中的野杂鱼数量，以调整食物链结构。
A、滤食性鱼类投放品种：
鲢鱼、鳙鱼；
B、肉食性鱼类投放品种：
青鱼和鲈鱼
2底栖动物
底栖动物一般有很高的物种多样性，对于维持整个水系统的完整性有至关重要的作用，是生态系统中物质循环，能量流动中积极的消费和转移者。
大型底栖动物对于水体中的N、P、叶绿素a具有极高的去除率，同时，底栖动物有效的分解水体中的食物残渣，加速物质及能量的循环，部分底栖动物具有刮食附着藻类的能力，可减少底泥中的青苔泥现象的发生。
同时，底栖动物具有高度的耐污能力，能够在重度富营养化的水体中生存繁殖，为水体的持续净化提供了保障。
底栖动物系统构建中根据其摄食习性主要选择螺类、贝类、作为群落调控种类。
底栖生物的投放量不宜过高，螺类投放密度一般在10-20kg/亩，贝类投放密度为5-18kg/亩，虾类投放密度为0.4-0.5kg/亩。
3虾类
河岸落叶、湖中水草等形成的有机碎屑以及水生动物的粪便、尸体等形成的有机物质易污染水质，在河道中放养一定数量的青虾以摄食有机碎屑，起到净化水质的作用。
4滤藻浮游动物
为减少水体中藻类，增加水体的透明度，在水体中培养滤藻性浮游动物。
滤藻性浮游动物——枝角类，是河道中天然存在的一种水生动物，以藻类与有机碎屑为食，在条件合适的条件下，其生长繁殖速度很快，呈指数型增长，水体中大量的枝角类存在，加上以沉水植物为主导的水生态系统的构建可有效控制水体中藻类数量。
表3-7水生动物特性表
水生动物
表3-8水生动物工程量
种类
名称
单位
工程量
底栖动物
螺类
kg
840
贝类
kg
280
鱼类
滤食性鱼类
kg
745
肉食性鱼类
kg
245
种类
名称
单位
工程量
虾类
青虾
kg
37
滤藻浮游动物
滤藻虫）
L
375
7微生物调控系统
7.1微生物调控系统
8活水循环系统
8.1太阳能曝气
溶解氧是维持水环境生态平衡和有机物能够生化分解的重要条件，活水循环
技术即针对处于滞留、缺氧状态的水体，一方面利用特制的机械曝气装置，以水平推流或垂直对流的方式，使水体由静变动，促进水体循环，实现流水不腐的效果；另一方面利用特制的微气泡发生装置向水体中产出、释放溶氧率极高的雾化
微小气泡流，这些富氧的微小气泡又涌讨循环水流充分传质、扩散，达到溶氧均
衡分布的目的。
净水原理
解层式太阳能曝气机通过微动力方式解决水体自然分层问题，使表层高温富氧水体扩散至水体底部，激发底层生物活性，提高水体自净能力，同时防止磷的厌氧释放。
含蓝绿藻的表层水在底部弱光低温环境下，生长繁殖受到抑制而衰减。
解层式太阳能曝气机，以太阳能电池作为设备运转的直接动力，设置独特的旋切提拉曝气叶轮，通过叶轮旋转提升作用，将底部缺氧水转移到水体表面与表层富氧水混合；表层富含水通过离心旋转横向水平扩散、纵向进入底层缺氧区。
由此实现水体解层、增氧和纵横向循环交换三重功效，最大限度地将表层超饱和溶解氧水转移到水体底层，增加底层水体溶解氧，消除自然分层，提高水体自净能力。
图3-16解层式太阳能曝气机净水原理图
作用功能
1）上下交换混合复氧：
解层过程是一个混合复氧过程，将表层富含溶解氧
水转移到底层，提高底层水体溶解氧含量，预防水体因缺氧而腐化变质，并防止硫化物、胺类等化学物质散发，促进底层水体生化净水效果。
同时，水底富氧防止磷的厌氧释放，悬浮泥可有效吸附溶解性磷化物。
2）激发环境自净能力：
底部水体在温度提升和溶解氧增加情况下，对底部
沉积的动物排泄物、有机淤泥和腐败藻类等有害物质进行分解，改善底质，激活
底泥生态功能，水体自净负荷得到提高。
3）强力循环制造活水：
活水是湖泊第二次生命，解层设备形成强大的主水流和感应流，能有效打破温跃层形成的自然滞水带，使整个水体形成循环活水流。
4）快速抑制消除水华：
通过解层方式，消除水体中溶解氧、温度和盐度的分层，稳定水质。
表层高浓度含藻水转移到底部，在低温、无光条件下受到抑制，表层藻类迅速减少，部分被底层浮游生物摄食而消除，可快速消除水华并防止再次发生。
5）污染物资源化利用：
表层水体中高浓度的藻类，转移到水体底层后部分成为鱼类、贝类的饵料。
6）提高观感改善生态：
设备短期内可以降低生化需氧量（BOD）,减少水中固体悬浮物（TSS，提高水体能见度，去除异味和降解水体底部淤泥。
同时，可防止鱼类季节性死亡，并抑制有害水生杂草生长。
太阳能曝气机设计
为增加太阳湖的水质净化效果和增加水动力，在湖体的西北角设计太阳能曝气系统，设置3套。
表3-10太阳能曝气机设计参数
动力类型
配置功率
P（w）
增氧能力
W（KgO2/h）
循环通量
3
Q（m/h）
感应流量
3
Q（m/d）
太阳能（36V）
350
0.41-0.49
760
30400
图3-17太阳能曝气布置平面图
图3-18太阳能曝气机建设意向图
9底质预处理
9.1底质预处理
水体中的污染物将通过沉淀或者被颗粒物吸附而蓄积在底泥中，其中大量耗氧有机污染物质降解使得底泥溶解氧大量消耗，形成厌氧环境，有机污染物继续厌氧降解导致小分子有机酸等积累，同时也会促进硫酸盐还原和三价铁氧化物还原，且有机氮分解形成的氨氮不能被氧化，因此底泥中积累了大量硫化物、亚铁、氨氮及部分未降解的有机物等还原态物质。
营养盐在湖泊（河道）沉积物——水界面上的沉积——释放作用是影响其上覆水中磷的浓度、迁移、转化和生物可
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