（环境工程专业论文）景观再生水水质变化规律及水质控制技术研究.pdf

j t 京科技大学硕士学位论文 摘要 我国目前面临严峻的水资源短缺，景观湖泊及河流的日常补水难以得到有效保证。 而将污水处理厂尾水净化再生后回用于景观补水，已日益得到社会的重视。再生水回用 于景观水体，能够及时补充景观用水量，有效维持景观水体的生态平衡，提高景观的环 境价值。 本研究主要对景观构型和生态环境对尾水水质稳定性的影响进行了研究，其中景观 构型包括观赏性景观和娱乐性景观，而生态环境则包括水生植物、水生动物和光照等情 况。实验过程中监测了不同环境条件下景观水体中t p 、d o 、n h 4 - n 、藻类、叶绿素a 等指标的变化情况。 研究发现，底泥的存在对水体内t p 的影响明显，底泥中的内源性p 在一定条件下 会重新释放进入水体；水生植物的不同覆盖率对水质的影响不同，覆盖率越高对藻类的 抑制作用越好；不同鱼类对水质影响不同，本实验所选鲫鱼的影响要大于金鱼的影响； 而对水体采取一定的遮光措施，可以有效控制藻类的繁殖。通过这些实验，初步掌握了 中国南方城市不同季节条件下，单独环境因子( 底泥、植物、动物、光照) 对景观再生水的 作用情况。 在以上4 种因子共同作用下，水质的保持时间可以达到7 d ，植物腐败的枝叶会对水 体产生严重负面作用。本实验选用的水浮莲繁殖迅速，过度生长将会导致水体缺氧，水 质恶化，对其数量应加以严格控制，防止其吞没其他植物( 如睡莲) 。 通过本研究，阐明了各环境因予的协同作用与单独作用对水体影响的不同特点，提 出了协调各环境因子的积极作用、抑制其消极影响，维护和改善景观水体价值的方法。 关键词：景观湖泊、再生水回用、水质稳定、藻类、营养元素 北京科技大学硕士学位论文 t h er e s e a r c ho nt h el a wo fw a t e r q u a l i t yc h a n g e sa n dc o n t r o l t e c h n i q u eo fl a n d s c a p e r e u s e dw a t e r n o wo u l c o t m yi sf a c i n g v e r es c a r c i t yo fw a t e rr e s o u r o g $ t h er e p l e n i s h i n go f l a n a s c 印ew a t e ri sd i 佑c u l tt oe f f e c t i v e l yg u a r a n t e e m u c ha t t e n t i o nh a sb e e np a i dt ot h e 峨 o f r e c l a i m e dw a t e rf o rt h er e p l e n i s h m e n to f l a n d s c a p ew a t e r b e c a u s ei tc a l lm a k eu pt h ew a t e r q u a n t i t yi nt i m e , k e e pt h ee c o l o g i c a lb a l a n c eo fl a n d s c a p ew a t e re f f e c t i v e l y , a n di m p r o v et h e e n v i r o n m e n t a lv a l u eo f l a n d s c a p e t h ep r e s e n tr e s e a r c hf o c u s e so nt h ee f f e c t so fl a n a s c a p ec o n f i g u r a t i o na n de c o l o g i c a l e n v i r o n m e n to nt h es t a b i l i t yo ft h er a i s e dw a t e r t h el a n d s c a p ec o n f i g u r a t i o ni n c l u d e s o r n a m e n t a ll a n d s c a p ea n dr e c r e a t i o n a ll a n d s c a p e ，a n dt h ee c o l o g i c a le n v i r o n m e n ti n c l u d e st h e c o n d i t i o n so fa q u a t i op l a n t , a q u a t i ca n i m a la n di n t e n s i t yo fi l l u m i n a t i o n t h r o u g h o u tt h e e x p e r i m e n t so f 7m o n t h s ，t h ev a r i a t i o n so f t p ，n n 4 - y ) d o , a l g a e , c h l o m p h y l l - ai nl 粕d s c a p e w a t e r w e r e c a r e f u l l y m o n i t o r e d i ti sf o u n dt h a tt h ee x i s t e n c eo f s e d i m e n t sh a sg r e a ti m p a c to nt h ec o n c e n t r a t i o no f t pi n l a n d s c a p ew a t e r e n d o g e n o u spi nt h es e d i m e n t sc 锄b ed i s s o l v e da n dr e l e a s e di n t ot h ew a t e r b o d yi ns o m ec o n d i t i o n s d i f f e r e n tw a t t l 羽触c o v e r a g er a t i o so f a q u a t i cp l a n th a v ed i f f e r e n t e f f e c t s0 1 1t h ew a t e rq u a l i t y ；, t h eh i g h e rt h ec o v e r a g er a t i o ，t h em o r ee f f e c t i v et h ei n h i b i t i o nt o t h ea l g a e d i f f e r e n tk i n d so ff i s hh a v ed i f f e r e n ti m p a c t so nt h ew a t e r q u a l i t y ；, c y u c i a nc a r ph a s g r e a t e re f f e c tt h a nt h a to ft h eg o l d f i s hi nt h i se x p e r i m e n t s h a d i n go ft h ew a t e rs u r f a c ec a n e f f e c t i v e l yc o n t r o lt h er e p r o d u o t i n no ft h ea l g a e n u g ht h e s ee x p e r i m e n t s ，t h ee f f e c t so f d i f f e r e n te n v i r o n m e n t a lf a c t o r si n c l u d i n gs e d i m e n t s , a q u a t i cp l a n t s , a q u a t i ca n i m a l 8a n d i l l u m i n a t i o no nt h eq u a l i t yo f t h er e u s e dr e c l a i m e dw a t e rh a v eb e e np r i m a r i l yc l a r i f i e d w i t ht h ef u n c t i o no ft h ea b o v e4f a c t o r st h ew a t e rq u a l i t yo ft h er e u s e dr e c l a i m e dw a t e r k e e p ss t a b l ef o r7d a y s t h er o t t a lb r a n c h e sa n dl e a v e so ft h ea q u a t i cp l a n t sh a v eg r e a t l y n e g a t i v eh n p a a so nt h ew a t e rq u a l i t y t h er e p r o d u c t i o no f p i s t i as t r a t i o t e si sv e r yr a p i d , a n di t s e x c e s s i v eg r o w t hm a yl e a dt oa n o x i ao f l a n d s c a p ew a t e ra n dt h e nd e t e r i o r a t et h ew a t e rq u a l i t y t h e r e f o r et h eq u a n t i t yo fp i s t i a $ t r a f i o t e 8s h o u l db es t r i c t l yc o n l a o l l e d , s oa st ol x c v c n ti t s i n h i b i t i o nt oo t h e ra q u a t i cp l a n t ss u c ha sw a t e r l i l y w i l ht h i sr e s e a r c h , w eh a v ec l a r i f i e dt h es e p a r a t ef u n c t i o no fe v e r ye n v i r o n m e n t a lf a c t o r a n dt h e i rs y n e r g i s t i ce f f e c t so ut h e 憎t e fq u a l i t yo ft h er e u s e dr e c l a i m e dw a t e r t h el a n d s c a p e 北京科技大学硕士学位论文 v a l u eo ft h er e c l a i m e dw a t e r s 啪b em a i n t a i n e da n di m p r o v e db yc o o r d i n a t i n gt h ep o s i t i v e f u n c t i o n so f t h ee n v i r o n m e n t a l 自d 0 r sa n de l i m i n a t i n gt h e i rn e g a t i v ei n f l u e n c e s k e yw o r d s ：l a n d s c a p ei m p o u n d m e n t , r e u s eo fr e c l a i m e dw a t e r , w a t e rs t a b i l i t y , 蚰g a e n u t r i e n t s 独创性说明 本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工 作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得北京 科技大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作 的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示 了谢意。 签名：盔塞_ 日期：1 2 ：! ：2 关于论文使用授权的说明 本人完全了解北京科技大学有关保留、使用学位论文的规定，即： 学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公 布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论 文。 ( 保密的论文在解密后应遵循此规定) 签名：叫导师签名多弛期：斗 北京科技大学硕士学位论文 引言 水是地球上分布最广的物质，是地球环境的重要组成部分。水的总量约为1 3 6 亿 k m 3 ，覆盖了地球7 0 8 的表面。其中9 7 5 的水是咸水，无法直接饮用。在余下的2 5 的淡水中，有8 9 是人类难以利用的极地和高山上的冰川和冰雪。因此，人类能够直接 利用的水仅仅占地球总水量的o 2 6 。随着近代工业社会的发展，水污染成为现代人类 面临的严峻问题。继1 9 6 2 年联合国第一次人类环境会议发出“水将导致严重的社会危机” 以来，水资源问题不仅没有得到根本解决，而且愈来愈严重。 随着人们生活水平和人居环境质量的提高，人们对整个居住小区的外部人文景观、 绿化和水环境的要求越来越高，城市中的人工景观河道、景观湖泊和景观水池不断涌现。 水景设罱可以提高环境品质、增强居住的舒适感；而且水体利于净化空气，增加居住环 境的湿度，减少浮沉、改善区内小气候；同时可以为人们营造回归自然的氛围，带来精 神上的享受。 然而在我国，湖泊水库类水体污染日益严重，主要表现是“富营养化”。湖泊水库 的污染不仅仅影响水体的功能例如供应生活用水，以及危害水生生物，而且正在导致湖 泊水库本身的消亡。根据国家环保局于1 9 9 3 年对1 3 1 个湖泊水库的监测，其中8 9 个湖 泊水库受到不同程度的污染，占调查数量的6 8 ；有6 7 个湖泊水库达到富营养程度，占 5 0 以上；超过v 类水质的严重污染的湖泊水库有2 8 个，占调查总数的2 1 以上。 所以从人居的角度看，“水景”虽然有着许多优点，但是随着世界城市化水平和工 业化程度的提高，水资源短缺和水污染加剧已日益严重，将清洁水资源用于景观水体是 不可行的，因此将城市污水经深度处理后，补给人工景观水体己经成为解决城市缺水、 提高水资源有效利用率、增加水景设施的一条重要途径。 对于景观水而言，了解各环境因素对水质的影响状况将有助于我们更好的保持和改 善景观水体环境。本课题即是以此为中心而展开的，利用现场现有条件力求全面掌握景 观水质影响因素的作用情况。 北京科技大学硕士学位论文 1 文献综述 1 1 项目背景 深圳地处亚热带区域，是我国最早成立的经济特区之一。自1 9 8 0 年至2 0 0 1 年，深 圳市国内生产总值( g d p ) - _ z - 均每年递增3 0 ，是同期全国平均增速的4 倍以上【”。在高速 的经济发展过程中，由于农村快速城市化，污水管网系统未及时配套建设，大量分散型 污水就地排放，资源与环境均面临着越来越大的压力，已经成为深圳市可持续发展中的 严重障碍。 深圳市总降水量比较大，但雨水一般集中在每年和1 0 月，在枯水期，河流缺乏自然 径流补充，河流稀释自净能力很低，即使区域内污水全部经过城市二级处理，河流水质 也不能达到对应水环境功能的要求；在我国以珠江三角洲为代表的南方沿海经济快速发 展城市中，水环境问题与深圳市基本相同，这些地区水环境问题的解决有赖于环境科学 技术的进步和创新。 经过专家学者的分析研究认为【l 】，在深圳必须进一步提高污水处理深度并回用于河 道。深圳河枯水期天然径流很小，自然纳污能力十分有限，无法容纳规划污水处理厂达 标尾水排放的污染物和错排漏接的污染负荷，如果规划污水处理厂只按照达标排放的标 准实施污水处理，则无法达到河流不黑不臭的近期目标，更无法保证远期目标的实现， 因此，维持一定的枯水流量十分必要。按照近期对深圳水系统的分析结果，深圳河湾每 年需利用污水处理厂尾水约1 5 亿m 3 ，所以，这就要求污水处理厂必须加大处理深度， 达到不同水平年规定的功能区水质标准。 污水处理达到一定深度后，进一步提高处理效果是十分困难的，所付出的经济代价 也十分昂贵。因此，应尽可能提高污水收集率，否则，深圳河水质目标很难实现。另一 方面，污水全部收集难度很大，且面源污染和内源污染的问题将长期存在，为实现长远 的水质目标，需考虑配套河道内净化工程，如增氧工程、生物处理工程等。 深圳特区内以生态为主题的公园如洪湖公园，水体已经受到严重污染的影响；未来 福田河污水截流进行集中处理后，该河在丰水期也有出现干枯的可能，将丧失河流景观 功能。因此掌握这些生态景观水体的影响要素将有助于更好的维持和保护水质，在国家 “十五”“8 6 3 ”项目深圳城市水环境质量改善技术研究与综合示范中，将环境因素 对景观水体的影响作为其中重要的一部分。 2 - 北京科技大学硕士学位论文 1 2 课题目的和选题意义 1 2 1 课题目的 城市景观水回用技术是主要研发污水景观生态工程回用水质变化规律；污水回用的 景观生态系统工艺；亲水景观回用污水系统运行条件【2 】。有关景观再生用水水质标准见 表1 1 【3 】，其中：观赏性景观环境用水指人体非直接接触的景观环境用水，包括不设娱乐 设施的景观河道、景观湖泊及其他观赏性景观用水。娱乐性景观环境用水则指人体非全 身性接触的景观环境用水，包括设有娱乐设施的景观河道、景观湖泊及其他观赏性用水。 其中，河道类水体指景观河道类连续流动水体；湖泊类水体指景观湖泊类非连续流动水 体；水景类用水则指用于人造瀑布、喷泉、娱乐、观赏等设施的用水。 表1 1 景观环境用水的再生水水质指标 观赏性景观环境用水娱乐性景观环境用水 序号 项目 河道类湖泊类水景类河道类湖泊类水景类 1基本要求 无漂浮物，无令人不愉快的嗅和味 、 2p h 值 6 - - 9 3b o d s 1 066666 ， 4 s s 2 01 0 1 0 5n t u 5 o5 05 o 6d o 1 51 51 52 o2 o2 o 7 1 1 p 1 oo 50 5 1 o o 5o 5 8 1 n 1 51 51 51 51 51 5 9 氨氮 555555 l o色度3 0 3 03 03 03 03 0 类大肠菌群不得 1 1l 0 0 0 01 0 0 0 02 0 0 05 0 05 0 0 ( 个l ) 检出 ( 摘自g b t1 8 9 2 1 2 0 0 2 ) 3 北京科技大学硕士学位论文 深圳市公园多是以水和生态为主题的园林，园区内常分布有太面积的带状景观湖泊， 由于蒸发量大，林草花木等植被一年四季都需要大量的浇灌用水。由于深圳市城市河流 绝大部分严重污染，水质黑臭，河水直接用于景观补水会导致整个景观湖泊和绿地景观 价值的破坏以及地下水体的进步污染。目前，公园不得不采用大量的清水浇灌，增大 了深圳市缺水的负担1 4 】。 深圳市洪湖公园座落于城市中心区，同样面临上述水源性和水质性缺水问题。由于 传统深度处理工艺建设和运行成本较高，洪湖公园主要以入工湿地的方法对生活污永进 行处理，处理出水直接回用于修复功能强化后的多级景观湖泊( 见图1 1 ) 。 1 2 2 选题意义 城市景观水回用技术主要用于探讨污水厂尾水真接回用于城市景观湖泊的水质稳定 技术，以满足我国南方城市景观湖泊缺水的现状。根据不同的景观用水要求，参照了3 级回用水质管理标准，针对此标准监测景观水体水质变化情况，以期确定其规律，进而 控制水质富营养化的产生嘲。 ( 1 ) 人体直接接触娱乐用水：可供游客嬉戏涉水步道用水。其中，该用水水质不得低 于国家地表水i n 类标准，对于细菌指标需要进一步加严控制。 ( 2 ) 人体非直接接触娱乐用水：可供游客观赏及人体非直接接触水上活动水体的用 水。其中，该用水水质不得低于国家地表水类标准，溶解氧指标应优于该标准，透明 度应在1 米以上。 ( 3 ) 园林浇灌用水：可供园林植被浇灌用水。其中，该用水水质不得低于国家地表水 v 类标准，并应对气味、悬浮物和色度等作出规定。 4 北京科技大学硕士学位论文 图1 1 污水的景观生态回用技术 根据景观用水要求，研究了污水资源化后水质的具体影响因素，为相应污水深度净 化处理制定分质回用的水质管理标准提供一定的依据。该技术的设计见图1 2 。 图1 2 城市景观用水水质要求与回用管理标准 5 北京科技大学硕士学位论文 1 3 污水回用现状及水处理方法 1 3 1 污水回用概况 国外发达国家城市污水作市政用水已有近百年历史了阿】。1 9 2 6 年美国亚利桑那卅i 的 大峡谷国家公园将处理过的污水回用于冲厕所、草地喷水、冷却水和锅炉绘水。1 9 6 0 年 科罗拉多州修建了一套污水回用系统提供高尔夫球场、公园、高速公路等的景观用水。 加利福尼亚州桑蒂郡水管理区将处理过的污水作为很多娱乐用湖的主要水源。把传统的 活性污泥处理厂的二级出水，经过一个渗透区流到这些湖中。对加氯后的出水再通过渗 透系统后的细菌含量，其大肠杆菌浓度少于2 一i l o o m l ，从流入湖内的水中未分离出病 毒。由于湖内所用的回收水质量较高，社会健康统计记录，以及湖水不存在病毒等情况， 州卫生当局己同意开展游泳运动项目。随着游泳运动项目开展成功，证明污水处理完全 可以回用于景观娱乐用水，完全能达到符合公共卫生的要求和公共所接受的程度。1 9 6 9 年加利福尼亚州爱尔平郡印第安河水库为该州和各地方当局批准同意作各种接触水的体 育活动使用。这个水库灌注着从加州南太和湖公用事业管理区处理厂的3 8 万m 3 回收污 水。娱乐活动项目包括划船、游泳和钓鳟鱼。湖中成功放养了虹鳟鱼。在两个夏季的水 样分析中，从处理的第二阶段中曾有几次分离出病毒，但从加氯消毒过的最终出水中， 始终未发现过病毒。流入水库的水经过细菌检验，大肠杆菌指标始终是合格的。 最近对美国4 1 7 x 1 0 6 英亩( 相当于1 6 9 x 1 0 4 k i n 2 ) 的湖泊、水库和池塘中的4 l ( 北美 五大湖除外) 进行了水质调查【8 1 。结果表明6 0 的水体质量足可以支持所有的指定用途， 比如支持水生生物、游泳、养鱼和饮用水供应等，而有4 0 的水体不能够支持一种或多 种指定用途( 表1 2 ) 。 在美国，淡水水体中最常见的破坏水质的污染物是营养物和金属( 表1 3 ) 。营养物， 主要是氮和磷，会增加湖泊的生产力并加速富营养化。主要的营养物来源包括农业径流、 工业和城市污水排放，以及大气沉积。 世界上最早实现污水深度处理后作居民饮用水的纳米比亚温得和克市，建成处理能 力为4 5 0 m 3 d 的污水回用系统，污水循环利用产生的淡水占家庭用水量的3 0 以上。时 到如今，温得和克市仍被公认为城市污水回用于城市的最佳城市。以色列在比较了海水 淡化和城市污水回用的边际成本之后，认为把城市污水作为非传统的水资源加以开发利 用是唯一的出路，也是容易实现的，因此，早在2 0 世纪6 0 年代，以色列便把回用所有 污水列为一项国家政策，在全国8 个配水节点中都把污水作为水资源的平衡水量。 6 北京科技大学硕士学位论文 表1 0 美国湖泊、水库和池塘的水质概况 调查的面积 对指定用途的适宜性( ) 指定的用途 ( 1 0 6 9 前f ss 厂rp sn sn a 直接接触 1 5 4 6 31 22 1 4 1 养鱼1 0 96 053 23 l 非直接接触8 36 21 32 32 l 饮用水供应8 58 11 071 o 农业灌溉4 o8 451 01o 支持水生物1 4 25 51 42 56 l 大多数的对湖泊中金属污染的报告是基于在鱼组织中检测到了汞。虽然很难检测到 水中痕量浓度的汞，但是生物累积的性质使得这种有毒金属可以在鱼体内被浓缩。湖泊 中汞污染的主要来源被认为是电厂产生的大气污染物的迁移和沉积。 在利用回用水的比例中，污水的最大用途是冲洗厕所，占馒用污水量的9 0 以上。 以日本东京为例，冲厕用水为9 0 6 ，冷却用水为3 0 0 , 6 ，消防用水为2 4 ，洗车为1 2 ， 清扫用水为1 2 绿化0 7 ，其他o 9 。 表1 3 在美国破坏湖泊、水库和池塘水质的主要污染物和过程 遭到破坏的 遭到破坏的 污染物遭到破坏的污染物遭到破坏的 或过程 面积( x 1 0 6 英面积( 1 0 6 英 所占比例或过程 所占比例 匍前 营养物3 32 0有毒水 1 o6 金属3 32 0生植物 淤积1 61 0 悬浮固体 o 95 耗氧物质1 4 8 总有毒物0 95 - 7 北京科技大学硕士学位论文 回用水源水质中，城市污水约含o 1 的污染物质，经城市二级污水处理后，出水 s s 3 0 m g r l , c o d 6 0 m g l , b o d s 2 0 m g l 。这种出水在国外发达国家2 0 世纪8 0 年代以前， 一般经消毒后直接用作城市市政用水，8 0 年代以后逐步发展为进一步深度处理后回用。 而建筑污水回用水源水质中，污水回用水源可取自生活污水和冷却水，一般可按下 列顺序取舍：冷却水、淋浴排水、洗衣排水、厨房排水和厕所排水。该水源可分为以下 三类嘲： ( 1 ) 优质杂排水。包括洗脸、洗手、浴室用水、冷却水、锅炉房污水、雨水等。不含 厨、厕排水。水回用的投资绝大部分为水处理费，对原水水质依赖很大，所以在再生利 用中，应首先选用这部分水作为原水。 ( 2 ) 杂排水。除上述优质杂排水外，含厨房排水。有b o d s 、c o d 凸为代表的有机物， 污染程度高，有油垢、表面活性剂等。在一般楼房中，污水和杂排水所占比例大致相同， 各为5 0 左右。在回用作冲厕所用水时，多以杂排水为原水。 ( 3 ) 综合污水。是杂排水和厕所排水的混合水。含有较高的b o d 5 、c o d c r 、细菌等， 但在进行污水处理后，利用其出水再生回用，在经济上还是比较节省的，所以即便在公 共下水道普及的地区，亦仍有不少循环利用实例。 该回用原水指标可大致划分为：包括厨、厕污水的水质可采用b o d s = 1 5 0 - - 2 0 0 m g l ： 仅洗澡排水水质可采用b o d 5 = 5 0 8 0 m g l ，c o d = 1 0 0 - 1 5 0 m g l 。 1 3 2 景观补水处理方法 对于城市景观用水，需要满足的水质标准【埘，一是要满足卫生学要求，防止病源微 生物对人体健康的危害；二是c o d 、b o d 5 、s s 、色度、浊度等有机污染和感观指标， 防止水体发生黑臭及影响美学效果；三是要控制氮、磷等可导致水体富营养化指标：四 是要控制底质对水质的影响。保持水体的清澈、洁净，水处理的目的是保护整个水域的 水质。一般来讲，以自来水作为景观水体的初期注入水和后期补充水时可将其直接用于 景观水体；若利用的是天然河水则需要根据水体的水质情况决定是否需对其进行特别处 理。 处理方法主要有以下几种： ( 1 ) 物理处理法 1 ) 引水换水方法。当水体中的悬浮物增多，水体的透明度下降，水质发浑时，可以 通过引水、换水的方式，稀释水中的杂质，以此来降低水体中的杂厨1 1 l 。 8 北京科技大学硕士学位论文 劲循环过滤的方式。在水景观设计的初期，根据水体的大小，设计配套的沙缸和循 环用水泵，并且埋设循环用的管路，用于以后日常的水质保养。如果水体面积较大，必 定延长循环过滤的周期，使水质不能达到预期的效果。 f 2 ) 物化处理法 1 1 混凝沉淀法。处理对象是水体中的悬浮物和胶体杂质。沉淀和澄清构筑物的类型 很多，可除藻率却不相同。例如用静沉池处理泰晤士河水时，平均除藻率为5 9 ，可是 用它处理衣阿华河水时除藻率为3 7 ( 硫酸铝混凝) 到9 7 ( 石灰软化) ；应用澄清池 处理波兰河水时，平均除藻率为8 5 - - 8 6 ( 无预氯化) 和9 5 - 9 7 ( 预氯化) ，并且 浮游生物量也分别下降了9 3 * , - 9 6 和9 9 t 1 2 1 。实际上处理效果随藻密度大小而异，藻密 度高时，处理困难，除藻率下降，混凝沉淀时p 也有一定的去除，杭4 + l i ji 钱塘江水补给 西湖水时，进湖水就是经过混凝沉淀处理。 混凝沉淀法具有投资少、操作和维修方便、效果好等特点，可用于含有大量悬浮物、 藻类的水的处理，对受污染的水体可取得较好的净化效果。 加药气浮法。按照微细气泡产生的方式，可将气浮净水工艺分为分散空气气浮法、 电解凝聚气浮法、生物及化学气浮法和溶气气浮法【1 3 1 。目前，应用较多的是部分回流式 压力溶气气浮法，其处理效果显著并且稳定，并能大大降低能耗。 上海盛大花园人工湖( 面积为8 0 0 0 m 2 ) 的补水为雨水和自来水，该河道没有其他的 污染源，水质、水量较稳定。它通过对水进行不断的流动循环曝气、喷泉曝气充氧及采 用化学加药气浮工艺来去除水中滋生的藻类、其他固体杂质和磷酸盐，从而使整个水体 保持良好的状态。 运行结果表明，该工艺具有如下主要优点：可有效去除水中的细小悬浮颗粒、藻类、 固体杂质和磷酸盐等污染物；气浮可使水中的d o 含量得到大幅度增加，有效的改善了 水环境的质量；易操作和维护，可实现全自动维护；抗冲击负荷能力强，对水质、水量 的变化适应性好。 3 ) 光催化降解法。水体中加入一定量的光敏半导体材料，利用这些半导体材料吸收 太阳能，利用这些太阳能对污染物进行催化降解进而净化污水。 ( 3 ) 生化处理法 1 ) 接触生物氧化。广泛应用于微污染水源水的处理，一般去除c o d 、n h 4 - n 分别 可达2 0 - - - 3 0 及8 0 - - 9 0 。 若景观水体的初期注入水和后期补充水中的有机物含量较高，则可利用生化处理工 艺去除此类污染物。目前广泛采用的工艺是生物接触氧化法，它具有处理效果高、水力 9 北京科技大学硕士学位论文 停留时间短、占地面积小、容积负荷大、耐冲击负荷、不产生污泥膨胀、污泥产率低， 无需污泥回流、管理方便、运行稳定等特点。 一般接触生物氧化都利用原水中自然存在的细菌，也有加入人工培养的细菌的【1 4 1 。 光合细菌。微污染生物处理法中投加菌种方法国内外研究较多，如日本、韩国、 澳大利亚等国采用定期向水体中投放光合细菌 1 5 1 ，由于光合细菌能利用光能和氧将微污 染水或废水中的有机和无机碳源及其他营养物质转化为菌体，从而能起到净化水体的作 用。此法具有工艺简单、无需建构筑物、基建费用低等特点。但菌种所需费用较高，同 时光合细菌属于光能自养菌，不含有硝化及反硝化菌种，对n 、p 等植物营养物只能以 c o d ：n ：p = 1 0 0 ：5 ：1 的比例去除嘲，因此，解决不了水体富营养化的问题。 混合菌落。混合细菌是由污染水体中直接分离出的细菌群，培养物为乳白色，平 板法计数每毫升菌数不少于6 0 亿。主要含有光合菌、酵母菌、霉菌、放线菌等几十种细 菌。 2 ) 膜生物反应器。在反应器中，用微滤膜或超滤膜将进水和出水隔开，并在进水部 分培养活性污泥或投入培养好的活性污泥，并曝气，其出水水质不仅可去除c o d 、n - l - n ， 而且，浊度的去除率极高，中科院上海应用物理研究所即采用此法处理院内的景观水。 ( 4 ) 生态处理法 生态处理法实际上也是生物化学法，主要包括： 1 ) p b b 法。p b b 法是原位物理、生物、生化修复技术，主要是向水体中增氧与定期 接种有净水作用的复合微生物旧。此法可以有效去除硝酸盐，这主要是通过有益微生物、 藻类、水草等的吸附，在底泥深处厌氧环境下将硝酸盐反硝化成气态氮，再上升到水面 返还大气。抑制与去除水中磷、氮的化学机制虽不相同，但都需要充足的氧，氧是治理 水环境的首要条件。所以p b b 法采用叶轮式增氧机，它具有很好的景观水体治理功能。 生物滤沟法。此法将传统的砂石过滤与湿地塘床相结合的组合处理方法，它采用 多级跌水曝气方式，能有效的控制出水的嗅味、氨氮值和提高有机物的去除效果【l 司。 此方法的处理工艺流程见图1 3 ，原水经过带格栅的吸水井除去大的漂浮物后通过水 泵提升，然后经三级跌水盘跌水充氧后由跌水槽进入生物滤沟好氧段。生物滤沟好氧段 根据填料的不同又分为卵石段和炭渣段两段，之后是植物床和生态净化沟，出水流入清 水槽，最后外排。 1 0 - 北京科技大学硕士学位论文 图1 3 生物滤沟工艺流程图 生物滤沟的优点： 生物滤沟在常温下处理受污染的城市景观水体，能很好的控制水中令人讨厌的色、 嗅、味等感官性状指标，并对氨氮有一定的去除效果。 生物滤沟内总的来说生物量偏低，但植物的根系区生物膜较丰富，能有效去除有 机污染物。 3 1 阿科曼生态净化技术。将一种专门制造的织物放置于人工湿地、水塘或构筑物中， 它可提供2 4 5 m 3 m 2 的比表面积，为水中微生物和有益藻类等的繁殖，提供附着面辅以好 氧、厌氧条件，可大大降低水的c o d 、n i 山- n 、t p 、t n ，采用此种技术的有华南理工 大学用以处理生活污水，珠海拱北污水厂的污水处理等。 1 4 景观水污染控制技术的发展方向 随着我国经济的发展，城市不断扩容，日益增加的污水排放和生活垃圾对城市景观 水污染严重，针对景观水的美学要求和污染特点，以环境相容性为前提的景观水净化技 术必然成为今后发展的方向【。 1 4 1 园林环境功能材料水体净化系统 以园林环境功能材料为载体，按生物接触氧化法机理，构筑假山、生态浮岛并置入 景观水体，使细菌和真菌类的微生物和原生动物、后生动物一类的微生动物附着在园林 环境功能材料上生长繁育，形成膜状生物污泥，微污染水与生物膜接触时，水中的有机 污染物、植物营养物n 、p 等，作为营养物质，被生物膜上的微生物所摄取，使微污染 水得到净化，其上部可种植花草，一方面吸收和降解水中的污染物，另一方面还可美化 水面，具有立体景观效果。 北京科技大学硕士学位论文 1 4 2 新型控制系统 生物生态处理景观水污染虽环境兼容性较好，但处理周期较长。应付突发性污染事 件的能力差，在上述景观水污染控制技术的基础上，提出景观水污染综合控制技术：高 效协同的太阳能光催化氧化，水生生态修复生态型污水土壤处理系统。包括以下几个部 分： ( 1 ) 太阳能催化氧化系统。以太阳能为动力驱动氧化剂发生装置，对部分水体进行催 化氧化，降解水中有机物，提高水中d o ，具有脱色、消毒、抑制藻类生长的作用。为满 足景观水治理与环境协调的特殊要求，将该装置与喷泉跌水景观巧妙的结合，使反应后 出水自流跌入水中。 ( 2 ) 水下增氧系统。通过太阳能水下增氧装置和移动式空气曝气，将氧溶解于水，使 微生物、溶解氧和有机污染物高速混合，提高了氧的传质系数和氧动力的转移，使氧得 到充分利用，为微生物降解有机物创造最有利的环境，加快污水的净化过程。 ( 3 ) 水生生态修复系统。以生态学原理为指导，将植物生态系统结构与功能应用于水 质净化，人工养殖一些具有抗污染和强净化功能的水生动植物，利用生物间的相克作用 改善水质，利用食物链关系有效的回收和利用资源，取得水质的净化、资源化和景观效 果等综合效益。 ( 4 ) 污水土壤处理系统。应用污水土壤处理，对外源生活污水进行预处理，减少进入 水体的污染物。 太阳能这一清洁能源的利用，大大降低了治污运行成本。而日光能为驱动力的高级 催化氧化技术的应用，快速有效的去除了水中有机污染物，并具增氧杀菌作用，弥补了 生物生态处理周期较长的不足。整个高效协同的太阳能光催化氧似水生生态修复生态型 污水土壤处理系统，经合理布局和外观装饰，均能与景观水域周围环境协调一致，融为 一体。这一景观水综合处理技术正在武汉某公园试验实施。 1 5 相关指标的监测及控制方法 1 5 1 藻类监测方法的选用与控制 ( 1 1 藻类监测方法的选用 1 1 计数方法。在藻类生物学检验中，计数技术是一种简单、直观反应藻类生物量的 方法刚。借助显微镜和计数框可以对水体中藻类的数量或体积作直接的定量。浮游植物 计数通常采取总细胞计数、自然单位计数和标准面积单位计数3 种l y r e 2 ”。总细胞计数 可以准确衡量藻细胞个数，如有多细胞群体藻类存在，将增大工作量；自然单位计数简 1 2 北京科技大学硕士学位论文 便实用，但准确性差，在水样处理过程中藻细胞容易从群体脱离，给测定结果带来误差。 在实际应用中，人们倾向于用自然单位计数法对水体含藻量做出评定。 叶绿素a 法。藻类具有叶绿体瞄2 3 1 ，含有叶绿素a 、b 、c 、d ，各类胡萝卜素和叶 黄素等，能够进行光合作用。叶绿素a 包含在所有藻类当中，约占藻体有机物干重的 l o o - 2 。在光合作用过程中，叶绿素b 、c 、d 所吸收的光能都要传递给叶绿素a ，因而 叶绿素a 是间接衡量藻类生物量的较理想指标。 测定叶绿素a 的方法主要有分光光度法和荧光法 2 4 1 。分光光度法主要用丙酮萃取藻 类浓缩样的色素，测定萃取物在不同吸收波长( 7 5 0 n m 、6 6 3 n m 、6 4 5 n m 、6 3 0 n m ) 下的 吸光值，而后计算出叶绿素a 的值。荧光法比较灵敏，需要样品量少，适合于活体测定。 叶绿素a 在4 3 0 r i m 波长光照激发下产生6 6 3 m n 的荧光，测定荧光强度，得出叶绿素a 含量。 计数法和叶绿素- a 法都是较为常用的藻类监测方法，两种监测方法对藻类含量的表 达存在着一定的差异。在水源水除藻研究中，一般针对不同处理计数选用不同监测方法。 以化学氧化剂除藻时，宜采用叶绿素a 法；而以生物法处理时，则采用计数法更为合理； 藻类物化处理对监测方法的选用要求不甚严格。 ( 2 ) 藻类控制方法 1 1 物理方法。藻类受温度、光照、水的运动等诸因素的影响闭，具有不同生存条件， 可以利用不同的方法予以去除。 过滤除藻。以丙纶丝为滤料阴，利用筛分截留与吸附一絮凝是过滤除藻的机理鲫， 以自制转鼓装置对高藻原水进行直接过滤除藻试验。结果表明，对叶绿素a 及藻总数的 去除率分别为6 4 - , 9 5 0 d 钌8 2 - 9 6 ，对主要藻种的平均去除率均在8 5 以上，除藻效 果明显。 遮光技术。藻类依靠光合作用维护其生存和繁衍，通过在湖面覆盖部分遮光板， 可控制湖中藻类繁殖。 加快水体纵、横向运动。f o x i n 多功能水质净化船具有高速充氧和空曝的功能， 有效的破坏微囊藻的富集层，并向不同水深的空间补充大量的溶解氧，改变水体中溶解 氧垂直分布的极端不均衡状态，迅速提高湖水的透明度，使底层水生植物的光合作用得 以顺利进行，从而为水生生态系统的恢复创造有利条件嗍。杨文划硼介绍，稀释和冲刷 使藻类冲刷出湖库的速度大于藻类的繁殖速度，冲坏藻细胞以控制藻类生物量。人工循 环湖水可消除和防止热分层，使湖水充分混合，控制水华的发生t 3 0 l 。 1 3 北京科技大学硕士学位论文 超声技术抑制藻类。以超声技术为基础，利用低强度超声( x 1 0 6 数量级) 对藻细 胞产生抑制作用的机理，按照5 分钟次的处理剂量，每4 5 天处理一次的处理频率是最 优经济效益的处理参数。低强度超声抑藻过程中破坏了藻胆体的结构功能，干扰了叶绿 素的合成途径，从而有效控制了生物量的增长【3 l 】。 2 ) 化学方法。目前，国内外普遍采用絮凝、抑制、杀藻和综合等方法进行化学除藻 【3 2 】。 絮凝剂。聚氯化铝( p a c ) 和蛋白絮凝泡沫分离法可回收去除微细藻类，去除藻类效 果极高，而且可短时间( 1 0 r a i n ) 回收去除。 抑制剂。纳米级t i 0 2 表观上可吸附并抑制单细胞原核蓝藻铜绿微囊藻大型变种的 生长。从生理上分析，纳米级t i 0 2 具有促进藻体内0 2 的产生、抑制抗氧化酶系与总抗 氧化能力鳓，最终表现在藻体可溶性蛋白含量下降、腊质氢过氧化物含量积累的增加【3 4 1 ， 生命力降低。 除藻剂。采用硫酸铜及改变水的p h 值可以达到去除水中藻类【3 5 嗣，降低甚至消除 水腥味的效果，并且比单独投放硫酸铜要好 3 7 , 3 s 。 1 5 2 其他指标的监测方法 0 ) d o 采用d o 便携式溶解氧测定仪进行监测，同时显示温度的变化； ( 2 ) t p 采用钼锑抗分光光度法； 0 ) n i 丑- n 采用纳氏试剂分光光度法： ( 4 ) 叶绿素a 采用冻融分光光度法； ( 5 ) 藻类采用显微镜镜检法。 1 4 j e 京科技大学硕士学位论文 2 景观类型对水质稳定影响研究 采用人工湿地二级出水作为景观水体的补充水源，再生水引起景观水体的富营养化 是景观回用的重要障碍之一例。与天然景观水体相比较，再生水利用于城市景观水体时， 由于城市污水再生水是来自经过一定处理的生活、生产污水，因此，其污染物本底值较 高，如果再生水中的氮磷等植物性营养物质没能得到有效的控制，极易导致景观水体富 营养化的发生，引起二次污染。人工景观水体属于浅水水体，研究表明，浅水湖泊比深 水湖泊更易发生富营养化【删，景观水体与浅水湖泊类似，也具有浅水这一特点，因此， 易发生富营养化。如果水体出现了富营养化现象，不但影响景观水体的美学价值，同时 许多富营养化优势藻类如蓝藻中的微囊藻属、鱼腥藻属和束丝藻属等都能产生藻毒素， 他们都是由蓝藻产生的二次代谢产物，不仅危害水生动物，而且对人体健康也有潜在的 危害作用。 再生水回用于景观水体时，再生水中含有的有机物、重金属、微量有毒物质通过直 接沉淀或与沉淀颗粒相结合，在底质中可积累；而在自然或人为作用下环境条件发生改 变时，底质中的污染物会重新释放出来，造成水体的二次污染【4 1 】。同时，底质还是许多 水底生物及浮游微生物幼体的栖息地，底质中的有毒物质如果在食物链中累积，还会对 动物和人类的健康产生负面影响。此外，底质中的有毒有害物质会在周围的土