前置庫(kù)人工濕地污染防治方法及其實(shí)施效果分析案例概述目錄TOC\o"1-3"\h\u24085前置庫(kù)人工濕地污染防治方法及其實(shí)施效果分析案例概述 154361.1石佛寺水庫(kù)概況 1316211.2石佛寺水庫(kù)前置庫(kù)人工濕地實(shí)施方案 2317161.2.1前置庫(kù)人工濕地建設(shè)區(qū)選址問(wèn)題 2195361.2.2前置庫(kù)人工濕地技術(shù)主要的工藝流程 3244181.2.3前置庫(kù)人工濕地濕地植物的布置 4282561.2.4前置庫(kù)人工濕地對(duì)石佛寺水庫(kù)水生態(tài)控制效果分析 5自國(guó)家十二五規(guī)劃以來(lái)，沈北新區(qū)遼河及其支流重點(diǎn)建成了一些流域水富營(yíng)養(yǎng)化污染治理工程，雖然取得了少許成效，但是沈北新區(qū)遼河及其支流水富營(yíng)養(yǎng)化特別是周邊水生態(tài)環(huán)境卻未徹底的改觀和恢復(fù)。對(duì)于河流生態(tài)環(huán)境修復(fù)的研究成果，近些年來(lái)，單獨(dú)使用人工濕地、前置庫(kù)技術(shù)等已然得到全面應(yīng)用[76-78]，但兩個(gè)高度融合的水體凈化技術(shù)等方面的探究則不多。兩者擁有投資小、見(jiàn)效快、效果好的特點(diǎn)，但是人工濕地與前置庫(kù)兩項(xiàng)相結(jié)合技術(shù)還未在沈北新區(qū)遼河及其支流地區(qū)得以運(yùn)用。為了更好改良沈北新區(qū)遼河及其支流的水生態(tài)環(huán)境，本章運(yùn)用人工濕地與前置庫(kù)相結(jié)合技術(shù)，以沈北新區(qū)遼河及其支流內(nèi)的石佛寺水庫(kù)為例，在水庫(kù)規(guī)劃一個(gè)前置庫(kù)區(qū)域，配合人工濕地種植濕地植物，是否能夠更有效控制河流富營(yíng)養(yǎng)化和水體污染，從而進(jìn)一步的改善和恢復(fù)沈北新區(qū)遼河及其支流周邊生態(tài)環(huán)境。1.1石佛寺水庫(kù)概況1.1.1石佛寺水庫(kù)水質(zhì)分析對(duì)沈北新區(qū)遼河及其支流的石佛寺水庫(kù)進(jìn)行的調(diào)研和信息搜集，綜合當(dāng)?shù)鼐唧w情況以及資料數(shù)據(jù)，明確了石佛寺水庫(kù)具體取樣位置，在入庫(kù)口、庫(kù)中心和壩前分別展開(kāi)試樣的搜集，采樣深度在水庫(kù)水面下半米處。根據(jù)遼寧省對(duì)石佛寺水庫(kù)水質(zhì)目標(biāo)為Ⅲ類(lèi)，以2017年為例，根據(jù)國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)石佛寺水庫(kù)水質(zhì)和水體富營(yíng)養(yǎng)化狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)。通過(guò)石佛寺水庫(kù)取樣點(diǎn)分析（見(jiàn)表1.1），水庫(kù)中TP營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)62.3~67.2；TN營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)為72.3~78.4；Chla營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)為51.9~62.3；CODMn營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)在48.1~53.2；SD營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)81.9~81.3?？傮w數(shù)據(jù)來(lái)看，TP、TN和SD的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)較高，這也是導(dǎo)致石佛寺水庫(kù)整體指數(shù)偏高的主要原因。石佛寺水庫(kù)水質(zhì)類(lèi)別均為劣V類(lèi)，TN超標(biāo)高達(dá)正常水質(zhì)的2-6倍。這說(shuō)明石佛寺水庫(kù)水體內(nèi)TP、TN含量嚴(yán)重超標(biāo)。若改善石佛寺水庫(kù)的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)現(xiàn)狀，應(yīng)該從降低TN、TP含量著手。表1.1石佛寺水庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)表序號(hào)取樣點(diǎn)評(píng)價(jià)項(xiàng)目賦分值富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)TP（mg/L）TN（mg/L）chla（mg/L）CODMn（mg/L）SD（m）1入庫(kù)口63.276.662.348.782.566.7中度2庫(kù)中心62.372.351.348.181.364.7中度3壩前67.278.451.953.281.966.5中度圖1.1石佛寺水庫(kù)現(xiàn)場(chǎng)水質(zhì)圖1.2石佛寺水庫(kù)前置庫(kù)人工濕地實(shí)施方案1.2.1前置庫(kù)人工濕地建設(shè)區(qū)選址問(wèn)題根據(jù)石佛寺水庫(kù)入庫(kù)口區(qū)域的地形特點(diǎn)，盡量選擇土方調(diào)運(yùn)較少的地區(qū)；選定的前置庫(kù)人工濕地區(qū)域內(nèi)的土壤保水性能要好；濕地植物生長(zhǎng)的條件必須和前置庫(kù)的水位相適應(yīng)；前置庫(kù)人工濕地區(qū)域應(yīng)該便于濕地植物蘆葦和香蒲的種植；前置庫(kù)人工濕地區(qū)域應(yīng)體現(xiàn)出石佛寺水庫(kù)生態(tài)環(huán)境景觀。根據(jù)學(xué)者KlausP提出[71]，分析出該前置庫(kù)人工濕地春秋天水力滯留時(shí)間為5-10天，夏季為2天，冬季為18-22天。石佛寺水庫(kù)前置庫(kù)人工濕地植株分布圖（1.2）。圖1.2石佛寺水庫(kù)前置庫(kù)人工濕地植株分布圖1.2.2前置庫(kù)人工濕地技術(shù)主要的工藝流程泥沙沉積，濕地植物去除泥沙沉積，濕地植物去除N、P暴雨徑流沉降系統(tǒng)泥沙沉積，濕地植物去除泥沙沉積，濕地植物去除N、P碎石濾床凈化技術(shù)濕地植物去除N、P濕地植物去除N、P濕地植物濾床水生態(tài)去除N、P深水生物區(qū)水生態(tài)去除N、P深水生物區(qū)圖1.3前置庫(kù)人工濕地技術(shù)流程圖圖1.4石佛寺水庫(kù)前置庫(kù)人工濕地后期效果圖碎石濾床區(qū)。最前端碎石濾床與下游人工濕地區(qū)域隔開(kāi)，使得進(jìn)庫(kù)水流流速減緩，并改善入庫(kù)水質(zhì)，促進(jìn)泥沙等大顆粒物質(zhì)的沉積，同時(shí)通過(guò)曝氣增氧技術(shù)，能夠進(jìn)一步去除水體中N、P等有機(jī)物含量，使得水體富營(yíng)養(yǎng)化得到初步緩解。濕地植物濾床。石佛寺水庫(kù)邊坡改造后種植大量人工濕地植物蘆葦和香蒲，通過(guò)增加水流停留時(shí)長(zhǎng)，以及濕地挺水植物對(duì)N、P等有機(jī)物的吸收，形成生物柵欄，在對(duì)入庫(kù)口河水中泥沙和中顆粒物質(zhì)進(jìn)行攔截和沉積的同時(shí)，也能去除水體中N、P等有機(jī)物含量，進(jìn)一步緩解水體富營(yíng)養(yǎng)化。深水生物區(qū)。在石佛寺水庫(kù)通過(guò)模擬天然食物鏈，構(gòu)建植物、魚(yú)類(lèi)和微生物生態(tài)系統(tǒng)，形成一套穩(wěn)定的物質(zhì)循環(huán)圈，最終將營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)集中到庫(kù)區(qū)飼養(yǎng)的魚(yú)類(lèi)、蝦類(lèi)等具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的生物體內(nèi)，獲得經(jīng)濟(jì)效益。1.2.3前置庫(kù)人工濕地濕地植物的布置濕地植物種植的方法。蘆葦?shù)姆N植應(yīng)采取蘆葦根進(jìn)行種植，蘆葦根之間的間距應(yīng)該為每平方米1株，當(dāng)根莖出苗時(shí)在進(jìn)行除草等田間管理；香蒲的種植應(yīng)采取連根帶泥的方法種植，香蒲之間的間距應(yīng)該為每半米一株。濕地植株種植的高程選擇。根據(jù)前置庫(kù)人工濕地的設(shè)計(jì)高程，在確保濕地植株蘆葦和香蒲正常生長(zhǎng)的水深同時(shí)，還要考慮蘆葦和香蒲（圖1.5）根莖能夠正常越冬，根據(jù)以上條件最終確定濕地植株的種植高程。圖1.5蘆葦和香蒲圖片濕地植物種植的時(shí)間。根據(jù)沈北新區(qū)遼河及其支流生態(tài)環(huán)境狀況，考慮到冬季天氣溫度較低不利于濕地植株的生長(zhǎng)，再結(jié)合前置庫(kù)人工濕地區(qū)域的實(shí)際情況，應(yīng)選擇每年的四月到五月氣溫偏高的季節(jié)進(jìn)行種植。1.2.4前置庫(kù)人工濕地對(duì)石佛寺水庫(kù)水生態(tài)控制效果分析前置庫(kù)人工濕地對(duì)水富營(yíng)養(yǎng)化的去除。附近的遼河支流經(jīng)過(guò)前置庫(kù)人工濕地處理后，水體富營(yíng)養(yǎng)化情況會(huì)得到有效改善。通過(guò)表1.2和圖1.6可看出，前置庫(kù)人工濕地可以有效地改善水質(zhì)，通過(guò)濕地植物的種植，可以有效吸收和去除水體中的TP、TN含量，使水體富營(yíng)養(yǎng)化狀況得到緩解。從表1可以看出，前置庫(kù)人工濕地運(yùn)行后，2017年-2020年對(duì)水庫(kù)TP的去除率在28.33%-33.44%之間，對(duì)水庫(kù)中TN的去除率在27.86%-33.42%之間，年平均對(duì)TP、TN的去除率都在30%以上，能夠一定程度抑制和改善庫(kù)區(qū)及其下游河流的水體富營(yíng)養(yǎng)化情況。表1.2石佛寺水庫(kù)前置庫(kù)人工濕地去除率對(duì)比表（mg/L）年份TNTP入庫(kù)前出庫(kù)后去除率入庫(kù)前出庫(kù)后去除率201776.651.033.4263.241.328.33201874.453.528.0967.347.629.28201970.848.930.9461.744.931.66202072.552.327.8666.444.233.44平均值73.651.430.1661.641.530.68圖1.6石佛寺水庫(kù)前置庫(kù)人工濕地去除率曲線圖（mg/L）前置庫(kù)人工濕地對(duì)生態(tài)環(huán)境的修復(fù)。石佛寺水庫(kù)作為沈北新區(qū)遼河及其支流上唯一的大型控制水庫(kù)，一直是當(dāng)?shù)鼐用裆钗鬯⑿竽翗I(yè)污水以及農(nóng)業(yè)污染物的承載水體，水庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化嚴(yán)重，庫(kù)中泥沙含量高。前置庫(kù)人工濕地區(qū)域內(nèi)種植大量濕地植物，通過(guò)這些