水源地生態(tài)防護(hù)水質(zhì)改善技術(shù).pdf

1、目前一些水源地存在著水量不足、水質(zhì)污染、應(yīng)急能力薄弱等問題，直接威脅到飲用水安全，影響到經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展和人民群眾身體健康，保障飲水安全已成為當(dāng)前十分緊迫的任務(wù)。通過自來水廠處理工藝改造可有效改善飲用水水質(zhì)，但還存在制約因素，一方面基建投資和處理成本大大增加，另一方面以混凝、沉淀、過濾、消毒為主的傳統(tǒng)水處理工藝改造耗時較長，并難以有效去除水源中溶解性的有毒有害物質(zhì)。水源地生態(tài)防護(hù)水質(zhì)改善技術(shù)符合生態(tài)系統(tǒng)規(guī)律，是保障飲水安全的源頭控制手

2、段。目前，這方面的研究尚不夠深入，特別是符合水源地生態(tài)系統(tǒng)特點(diǎn)的水質(zhì)改善技術(shù)不多。隨著對飲用水質(zhì)量要求的不斷提高，迫切需要加強(qiáng)水源地水質(zhì)改善技術(shù)的研究，建立水源地生態(tài)防護(hù)理論和技術(shù)體系，對實(shí)現(xiàn)保障飲水安全、維護(hù)生命健康的目標(biāo)具有十分現(xiàn)實(shí)和深遠(yuǎn)的意義。
　　 論文以水源地生態(tài)防護(hù)水質(zhì)改善為研究重點(diǎn)，在綜述國內(nèi)外相關(guān)研究的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)針對水源地的水體、底泥、岸坡三個重要生態(tài)系統(tǒng)，依托國家和地方重大科技項(xiàng)目支撐，選擇新型水質(zhì)凈化新材料

3、，采用理論分析和實(shí)驗(yàn)?zāi)M相結(jié)合的研究方法，分別提出了人工介質(zhì)生物強(qiáng)化、生態(tài)清淤、生態(tài)護(hù)砌的水質(zhì)改善技術(shù)，并進(jìn)行了系統(tǒng)深入研究。以試驗(yàn)成果為基礎(chǔ)，基于水文學(xué)、生態(tài)學(xué)等原理，系統(tǒng)闡述了水源地生態(tài)防護(hù)理論，建立了水源地生態(tài)防護(hù)的框架，提出了水源地生態(tài)防護(hù)的保障體系，并以此為指導(dǎo)在設(shè)計(jì)實(shí)例中進(jìn)行集成運(yùn)用，做到技術(shù)、理論、實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合，更好地發(fā)揮研究成果的指導(dǎo)作用。
　　 水源地水質(zhì)改善技術(shù)研究表明：（1）水源地生態(tài)系統(tǒng)脆弱、自凈能力差

4、，經(jīng)過人工介質(zhì)生物強(qiáng)化后，水體自凈能力增強(qiáng)，污染物降解速率有較大幅度的提高。組合介質(zhì)、ACP和PM都是水質(zhì)凈化效果好的人工介質(zhì)，能夠有效富集微生物，優(yōu)化水生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，多項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)能夠改善1-2個等級；介質(zhì)密度對水質(zhì)凈化效果有一定影響，選擇最佳密度可獲得較好的污染物去除效果；隨著水力停留時間的延長，污染物去除效果相應(yīng)增加。（2）通過構(gòu)建的仿天然河流自然彎曲的生態(tài)混凝土護(hù)砌河道實(shí)驗(yàn)?zāi)M，生態(tài)混凝土護(hù)砌河道岸坡植被覆蓋率高，水質(zhì)改善效果明顯

5、，遠(yuǎn)高于對“三面光”河道的污染物降解速率；生態(tài)護(hù)砌河道坡面中上部生物量和生物活性最高；生態(tài)護(hù)砌河道的微型生物群落中自養(yǎng)型微生物比例高，生物群落物種趨于平衡，微型生態(tài)系統(tǒng)趨于完善。
　　 底泥是水源地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，但污染嚴(yán)重的底泥會由于內(nèi)源釋放而污染水源地水質(zhì)。在適宜的水文、氣象等條件下，污染底泥與藍(lán)藻水華共同作用可能會形成“湖泛”（也稱黑水團(tuán)或污水團(tuán)），直接威脅水源地安全。論文系統(tǒng)分析了底泥及其賦存狀態(tài)對水源地水質(zhì)的影

6、響，通過實(shí)測和模擬研究發(fā)現(xiàn)并識別出二甲基三硫（DMTS）是“湖泛”的特征污染物。應(yīng)用原位Peeper技術(shù)研究表明生態(tài)清淤對改善底泥物化環(huán)境具有明顯效果；生產(chǎn)性工程的實(shí)測資料表明，生態(tài)疏浚能夠改善水源地水質(zhì)，減輕內(nèi)源釋放強(qiáng)度，降低“湖泛”發(fā)生機(jī)率，減輕藍(lán)藻發(fā)生強(qiáng)度和延緩藍(lán)藻發(fā)生時間。推薦環(huán)保絞吸式挖泥船作為適合于水源地清淤的設(shè)備，對疏浚深度確定、施工中減少對水體擾動的控制技術(shù)進(jìn)行了研究。生態(tài)疏浚初期對底棲生物會產(chǎn)生一定影響，但半年多時間以

7、后，疏浚區(qū)內(nèi)約70％種類的底棲生物基本可得到恢復(fù)，水源地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化。
　　 針對水源地持久性有機(jī)污染物、內(nèi)分泌干擾物等污染問題，論文重點(diǎn)研究了生物強(qiáng)化和生態(tài)護(hù)砌技術(shù)對微量有機(jī)物的去除效果。GC/MS檢測表明，這兩種技術(shù)都能夠有效降低出水的峰面積，對水源中阿特拉津、酞酸酯類、氯代苯類等微量有機(jī)污染物有較好的去除效果，處理出水的水質(zhì)穩(wěn)定性大大提高；而對照池和“三面光”的河道對微量有機(jī)物的去除率低且效果不穩(wěn)定。經(jīng)過人工介質(zhì)生

8、物強(qiáng)化和岸坡生態(tài)護(hù)砌后，飲用水源的安全性大大提高，為保障水源地的水質(zhì)安全提供了新的技術(shù)途徑。
　　 以符合自然規(guī)律的保護(hù)理念為指導(dǎo)，針對水源地生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能特點(diǎn)，論文從流域尺度出發(fā)系統(tǒng)闡述了水源地生態(tài)防護(hù)的理論，奠定了水源地生態(tài)防護(hù)水質(zhì)改善的理論基礎(chǔ)；構(gòu)建了水源地生態(tài)防護(hù)體系，提出局地尺度的水生態(tài)系統(tǒng)調(diào)控、水陸緩沖帶防護(hù)、岸坡生態(tài)系統(tǒng)凈化的“三帶”防護(hù)技術(shù)，并提出以流域生態(tài)系統(tǒng)管理與保護(hù)、污染物總量控制、生態(tài)補(bǔ)償、適應(yīng)性管

9、理為保障體系。以鹽城市為實(shí)例，提出了建設(shè)生態(tài)調(diào)蓄水庫的思路并進(jìn)行了技術(shù)方案設(shè)計(jì)，兼顧水質(zhì)改善和應(yīng)急水量保證的綜合目標(biāo)，將庫區(qū)劃分為沉淀區(qū)、人工介質(zhì)區(qū)、水生植物區(qū)、深水島礁區(qū)，功能分區(qū)明確；采用二維無結(jié)構(gòu)網(wǎng)格進(jìn)行了流場模擬。工程建設(shè)后，預(yù)計(jì)使鹽城市飲用水源水質(zhì)改善1-2個等級，并且能夠保證至少7天的城市應(yīng)急供水水源，可有效提高鹽城市的水源地安全保障水平。
　　 基于生態(tài)系統(tǒng)完整性理念的水源地生態(tài)防護(hù)理論和水質(zhì)改善技術(shù)，充分發(fā)揮了水