维普资讯 http://www.cqvip.com 第３３卷第４期 ２００８年４月 环境科学与管理 ＥＮＶＩＲ（１ＮＭＥＮＴＡＬ ＳＣＩＥＮＣＥ ＡＮＤ ＭＡＮＡＧＥＭＥＮＴ Ｖ０１．３３ Ｎｎ ４ Ａｐｒ．２００８ 文章编号：１６７３—１２１２（２００８）０４一Ｏ１０６－０３ 生态修复技术在富营养化水库水质改善中的应用研究 史加达 ，谢贻发 ，柴夏 ，刘从玉 ，顾继光 （１．南京中科水治理工程有限公司，江苏南京２１０００８；２．暨南大学水生生物研究所，广东广州５１０６３２） 摘…要：２００６年初对广东省大镜山水库实施了生态修复工程，工程运行一年后，对该生态修复工程的效果进行 了分析，结果表明：生态修复技术实施一年后，大镜山水库富营养化水平明显降低。与进水口（Ｃ区）相比，生态 修复工程区（Ａ，Ｂ区）透明度增加，氮、磷营养盐含量都有不同程度的降低。生态修复工程区ｒＩ１Ｎ、ＮＨ４一Ｎ与ｃ 区同期比最大降幅分别达１９．６％、９０．４％，ＴＰ、ＰＯ 一Ｐ同期比最大降幅分别达４９．５％、６７．５％，同时生态修复工 程区内的叶绿素浓度也明显低于Ｃ区。 关键词：生态修复技术；水库；水质改善 中图分类号：Ｘ５２４ 文献标识码：Ａ Ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ Ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｆｏｒ Ｗａｔｅｒ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｉｎ Ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ Ｓｈｉ Ｊｉａｄａ ，Ｘｉｅ Ｙｉｆａ ，Ｃｈａｉ Ｘｉａ ，Ｌｉｕ Ｃｏｎｇｙｕ ，Ｇｕ Ｊｉｇｕａｎｇ （１．Ｎａｎｊｉｎｇ Ｚｈｏｎｇｋｅ Ｗａｔｅｒ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１０００８，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｈｙｄｒｏｂｉｏｌｏｇｙ，Ｊｉｎａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５１０６３２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎ ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｗａｓ ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ ｆｏｒ ｅｕｔｒｏｐｈｉｃａｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｉｎ ｔｈｅ Ｄａｊｉｎｇｓｈａｎ Ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ ｏｆ Ｚｈｕ— ｈａｉ ｃｉｔｙ ｉｎ Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ ｐｒｏｖｉｎｃｅ．Ａｆｔｅｒ ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｑｕａｌｉｔｙ ｔｕｒｎｅｄ ｂｅｔｔｅｒ．Ｔｈｅ ｗａｔｅｒ Ｓｅｃｃｈｉ ｄｅｐｔｈ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ５０％；ＴＮ ａｎｄ ＮＨ４一Ｎ ｃｏｎｃｅｎｔａｒｔｉｏｎ ｉｎ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ ｗａｔｅｒ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ １９．６％ａｎｄ９０．４％ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ；ＴＰ，ｃｈｌｏｒｏｐｈｙｌｌ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｎｕｔｉｒｉｔｏｎ ｓｔａｔｅ ｉｎｄｅｘ ｒｅｄｕｃｅｄ ｔｏｏ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｉｓ ａＤ ｉｄｅａｌ ｍｅｔｈｏｄ ｔｏ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｈｅ ｅｕｔｒｏｐｈｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｉ ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ；ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ；ｗａｔｅｒ ｑｕａｌｉｔｙ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ 水库是一个介与河流与湖泊之间的半人工自然 水体，广泛分布于世界各地，尤其是天然湖泊分布比 较少的地区。早期建造水库的主要目的是防洪、发 电、灌溉等。人类步人新千年后，淡水资源缺少的形 势更为严重，水库供水已成为缓解全球水资源供给 不足的重要途径，特别是对城市的供水。全球水库 的职能正由原来的防洪、发电、灌溉等的基础上兼顾 供水，或以供水为主。但目前世界各地水库普遍存 在富营养化问题，水质资源退化ｎ］。因此，开展水库 大镜山水库流域面积小，自产水量不能满足供水需 求，抽调地河水成为主要入库来水。由于调入水水 质相对较差，大镜山水库已处于富营养化水平，随着 从河流调入水库的水量增加，大镜山水库水质存在 进一步下降的可能性Ｉ 。基于此，２００６年初运用生 生态学及其富营养化治理的研究已成为现代水库研 究的一个热点。 大镜山水库位于珠海市香洲区西北凤凰山南 麓，是珠海市三个重要的饮用水源水库之一。水库 集雨面积５．９５平方公里，总库容１７１０万立方米 ］。 态修复技术对大镜山水库进行了水质改善，本研究 在生态工程运行一年后，通过测定生态修复工程区 与进水区水质变化的情况，分析了生态修复技术在 大镜山水库治理中的效果，以期为富营养化水库的 水质改善提供参考。 １材料与方法 １．１生态修复工程概况 收稿日期：２００７一ｌ１—２２ 作者简介：史加达（１９８１一），男，江苏建湖人，国家注册建造师，从事 水环境治理与水环境生态修复研究。 通讯联系人：顾继光 ・水质改善生态修复工程是在供水口建立围隔， 形成水质改善的核心区，在围隔区中实施生物措施 改善水质。目前水库大坝处有三个水口，从左到右 分别为Ａ、ｃ、Ｂ水口，其中Ａ水口同时进水（抽水入 库）和出水（供自来水厂），Ｃ为进水口，Ｂ为出水口； 围隔区的选址为Ａ区和Ｂ区。在Ａ和Ｃ水口之问 １０６・ 维普资讯 http://www.cqvip.com 期 史加达等。生态修复技术在富营养化水库水质改善中的应用研究 Ｖｏ１．３３ Ｎｍ４ Ａｐｒ．２００８ 用ＰＶＣ材料建立一个大型 围隔区，从而使抽水口的 水入库后向库中方向扩散，减小其对供水水质的直 接影响。在围隔区建立生物措施，主要包括生物浮 床、大型底栖动物处理和人工生态膜，实现对水质的 改善。在Ｂ出水口建立相似的围隔区，采用生物措 施改善水质。围隔区的详细位置如图１所示。大坝 前的敞水区，建立人工生态墙网，为生物提供附着系 统，增加生物对污染物的降解和加速污染物的沉降。 图１工程区位置图 明度，然后进行水样采集。采集的水样低温保存带 大镜山水库水质改善工程中所运用的生态修复 回实验室，各指标分别采用以下方法进行测定。 技术主要包括四个部分。 ＴＮ：碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法，ＮＨ 一Ｎ： １．２．１浮床系统构建技术 纳氏试剂比色法；ＴＰ：钼酸铵分光光度法；ＰＯ４一Ｐ： 植物浮床是用毛竹捆扎为载体在水面形成人工 钼蓝比色法 ］。叶绿素参考林少君等改进的方法进 浮岛，选择生长速度快和易于管理的本地水生高等 行测定 引。 植物及侧生花卉采用无土栽培技术制作而成。 １．２主要生态修复技术 １．２．２人工生态网膜控制技术 ２结果与分析 生态网膜是附着生物人工基质之一，在沿水流 ２．１ 各区透明度及叶绿素含量的变化 方向上，布置高分子聚乙烯材料制作而成的生态网 膜，其中Ａ区和Ｃ区各布设３．７５万Ｍ ，Ｂ区布设 ４．５万Ｍ 。 生态修复实施一年后，工程区水质有了明显好 转，从透明度来看，在前三次的调查中，工程区内 １．２．３滤食性动物过滤技术 选用的贝类为当地品种（无齿蚌与皱纹冠为２ ３龄、三角帆蚌为１～２龄），放养在聚乙烯线编制 的网笼中。总计挂放养６ ７５０公斤，其中Ａ区挂养 ２ １００公斤，Ｂ区挂养２ ５００公斤，Ｃ区在浅水处放养 ２ １５０公斤。 ～（Ａ、Ｂ区）同期比效果均好于非工程区（ｃ区），透明 度最大增幅达５Ｏ％（见图２），但在９月份的调查中 Ａ区的透明度略为降低，这主要与９月份开始调水 有关。此外，从藻类生物量来看，Ａ、Ｂ区的叶绿素含 量同期比均低于Ｃ区（见图３）。 １．３采样点设置 采样在２００７年６月２０日至９月２０日之间进行， 根据生态治理工程区的实际大小、地形、地理位置与 水库环境研究的实际需要，在Ａ、Ｂ、ｃ三个区域各设 置一个采样点，每个采样点各采集３份混合水样。 １．４测定指标与测定方法 在每个采样点，首先现场用塞氏盘测定水体透 图２实验期间水体透明度变化 ・ｌ０７・ 维普资讯 http://www.cqvip.com
期 史力Ⅱ达等‘生态修复技术在富营养化水库水质改善中的应用研究 Ｖｏ１．３３ Ｎｏ．４ Ａｐｒ．２００８ 有不同程度的降低，降幅最大达到４９．５％。 图３ 实验期间水体叶绿素含量变化 ２．２各区氮水平的变化 从图４可以看出，生态修复技术实施一年后，Ａ、 Ｂ区内总Ｎ的浓度同期比均低于Ｃ区，其降幅最大达 １９．６％。此外，ＮＨ；一Ｎ作为水源地考察的重要指标 之一，在四次采样中分析发现生态修复对其的去处效 果最为明显，同期比降幅最大达到９０．４％。 （１／暑 午 ０ ＼一 誉 聋 图５实验期间各区ＴＰ和ＰＯ 一Ｐ含量的变化 ３讨论与结论 有研究表明，植物浮床具有强大的消浪功能，能 抑制水体底泥再悬浮，迅速提高透明度。而且浮床 上的植物能通过根系直接吸收水体中的营养盐，在 与浮游植物竞争光照时处于绝对优势，从而抑制了 浮游植物的生长和发展，减少了水体中浮游植物的 生物量，改善水质 ｊ。 在富营养化水体中使用人工基质，通过其富集、 吸附作用，在介质表面形成生物膜，通过介质上附着 生物的降解作用，可以有效改善水体的水质 ｊ。 大型滤食性底栖动物河蚌能过滤水体中的浮游 植物为主的有机颗粒，滤食效率高，在生长过程中大 量摄食有害浮游植物，直接降低水体中的浮游植物 细胞密度。同时，河蚌代谢产生的假粪便可加速水 体中有机颗粒的沉降，快速提高水体透明度，增加下 层的溶解氧 。 本生态修复技术集成了植物浮床、人工附着基 质和放养大型滤食性底栖动物三种措施对水库水质 图４实验期间总氦和氨氦浓度的变化 ２．３各区磷水平的变化 从图５可以看出，生态修复工程有效地抑制了 水库总磷浓度。与ｃ区相比，Ａ、Ｂ区水体ＰＯ ～Ｐ 进行改善。从实践效果来看，生态修复工程运行后，浓度均有不同程度的下降，其中Ｂ区最为明显，降 水质明显好转，透明度提高最大增幅达５０％，库中 降幅最大分别为９０．４％，（下转第。１１２页） 幅最大为６７．５％。同时，Ａ、Ｂ区ＴＰ浓度也比Ｃ区 ＮＨ 一Ｎ，・１０８・ 维普资讯 http://www.cqvip.com 期 王琳娜等．投力Ⅱ混凝剂活性污泥法优选混凝剂试验研究 Ｖ０１．３３ Ｎｎ４ Ａｐｒ．２００８ １．２５ ｌ，影响参数及水平为：混凝剂的种类 （ＦｅＣ１３、ＰＦＳ、ＰＡＦＣ）、混凝剂的投加量（７４ ｌ、８７ ｍｇ／ｌ、９９ ｍｇ／１）、投加顺序（先有机混凝剂ＰＡＭ、先无 （２）五种混凝剂均随着投加量的增加，对污水 ＴＰ的去除率也呈增加趋势。三氯化铁去除ＴＰ的效 果最好，在投加量为９９ ｍｇ／ｌ时，可去除污水中８８％ 的ＴＰ。 机混凝剂、同时投加）、搅拌时间（０．５ ｈ、１ ｈ、２ ｈ）。 按照正交表 （３ ）设计进行９种工况试验，试验结 果采用直观分析法分析。正交试验分析结果如下： 各工艺参数对ＣＯＤ处理效果的影响按从大到小 的顺序依次为：混凝剂种类、搅拌时间、投加量、投加 顺序。最佳处理效果的絮凝条件为：投加ＰＦＡＣ，投加 量为７４ ｍｇ／１，投加顺序为ＰＡＭ先投加１ ｍｉｎ，以污泥 恰搅起不分层的速度搅拌（约ｌ６ｏ￣ｎ）３０ Ｉｌｌｉｎ。 各工艺参数对佃处理效果的影响按从大到小的 （３）五种混凝剂随着投加量的增加，浊度的去 除率也呈增加趋势。在投加量为８７ ｍｇ／ｌ时，浊度 降低最多，此时ＰＡＣ可降低污水中８２％的浊度。 （４）三种混凝剂ＦｅＣ１ 、ＰＦＳ、ＰＡＦＣ和聚丙烯酰 胺ＰＡＭ复合使用，进行参数优化的正交试验。对 ＴＰ最佳处理效果的絮凝条件为：投加ＦｅＣ１，，投加量 为９９ ｍｇ／ｌ，投加顺序为ＦｅＣ１，先投加１ ｍｉｎ，以污泥 恰搅起不分层的速度搅拌（约１６０ ｒ／ｍｉｎ）３０ ｍｉｎ。 顺序依次为：混凝剂种类、搅拌时间、投加量、投加顺 参考文献： 序。最佳处理效果的絮凝条件为：投加ＦｅＣ１ ，投加量 为９９Ⅱ ｌ，投加顺序为ＦｅＣ１，先投加１ Ｉｌｌｉｎ，以污泥 恰搅起不分层的速度搅拌（约ｌ６ｏ￣ｎ）３０ Ｉｌｌｉｎ。 各工艺参数对ＣＯＤ、ＴＰ处理效果综合影响按从 ［１］邱维，张智．城市污水化学除磷的探讨［Ｊ］．重庆环 境科学，２００２，２４（２）：１７ ２２１． ［２］王立立，张娜，胡勇有．生活污水化学强化混凝除磷 试验研究［Ｊ］．工业水处理，２００６，２６（３）． ［３］王振新．应用不同混凝剂处理污水效果的研究［Ｊ］． 辽宁化工，２ｏｏ６，３５（５）． 大到小的顺序依次为：搅拌时间、混凝剂种类、投加 量和投加顺序。最佳处理效果的絮凝条件为：投加 ＦｅＣ１，，投加量为８７ ｍｇ／ｌ，投加顺序为ＦｅＣ１，先投加１ ｍｉｎ，以污泥恰搅起不分层的速度搅拌（约１６０ ｒ／ ｍｉｎ）３０ ｍｉｎｏ ［４］丁来保．无机高分子混凝剂技术现状及新进展［Ｊ］． 江苏造纸，２ｏｏ６（３）：１４—２Ｏ． ［５］秦祖群．几种铁盐混凝剂的净水效果与经济效益 ［Ｊ］．给水排水，１９９１（２）：１５—１９． ［６］马青山，贾瑟，孙丽珉．絮凝化学和絮凝剂［Ｍ］．北 京：中国环境科学出版社，１９８８． ［７］刘睿，周启星，张兰英，等．水处理絮凝剂研究与应 用进展［Ｊ］．应用生态学报，２００５，１６（８）：１５５８—１５６２． ３ 结论 （１）在生物处理的曝气池中投加混凝剂，可使 除磷的效果明显提高，使生物处理的效果更加稳定。 （上接第１０８页） ＴＮ、佃、叶绿素等也有不同程度的下降。研究结果 表明，通过植物浮床、铺设人工附着基质和放养大型 ［４］国家环境保护局，水与废水监测分析方法编委会． 水与废水监测分析方法（第４版）［Ｍ］．北京：中国环境科学 出版社，２００２． 滤食性底栖动物等生态修复措施，能降低水库水体 营养盐含量和叶绿素水平，从而使水质得到有效改 善。 参考文献： ［１］韩博平，石秋池，陈文祥，主编．中国水库生态学与 水质管理研究［Ｍ］．北京，科学出版社，２００６． ［２］韩博平，冯远船，刘正文，主编．广东省大镜山水库 ［５］林少君，贺立静，黄沛生，等．浮游植物中叶绿素ａ提 取方法的比较与改进［Ｊ］．生态科学，２Ｏｏ５，２４（１）：９—１１． ［６］陈文祥，弈建国，刘家寿；等．生物操纵防治水库富 营养化的原理与实践［Ｍ］．北京，科学出版社，２Ｏ０６． ［７］戴雅奇，甄或，吴健等．渔网围栏介质对太湖梅梁湾 富营养化水体的改善［Ｊ］．中国环境科学，２００６，２６（２）：１７６— １７９． 生态学与水质管理研究［Ｍ］．广州，广东科技出版社，２００６． ［３］林秋奇，胡韧，段舜山，等．广东省大中型供水水库 营养现状及浮游生物的响应［Ｊ］．生态学报，２ｏｏ３，２３（６）： １１０１—１】Ｏ８． ［８］卢晓明，金承翔，黄民生，等．底栖软体动物净化富营 养化河水实验研究［Ｊ］．环境科学与技术，２ＯＯ７，３ｏ（７）：７—９． ・ｌｌ２・
