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城市景观水质控制的研究

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发表于 2017-5-15 13:55:36 | 显示全部楼层 |阅读模式

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城市景观水质控制的研究
摘要:城市对景观水质的社会需求包括精神需求及生态和环保的需求,水质控制是满足这些需求的必要保证。本文从技术方法出发,阐述了几种传统的景观水质控制方法,并介绍了几种景观水质控制的新技术,展望了其发展方向和前景。
关键词:水景观,水污染,水质控制,生态,环境
在城市建设和发展过程中,将出现愈来愈多的水景观,这些水景观无疑是城市总体功能必然要求,无论在生态或视觉上都有其重要的作用。但对景观水体的保护没有采取一定的措施,所以许多景观水体呈现逐渐恶化的趋势,所以,研究景观水的水质控制问题,对保证城市生态用水、促进景观的功能有效发挥、改善城市市容市貌、有效缓解城市水资源匮乏具有重要的现实意义。
1 景观水质的社会需求
1.1精神需求
随着社会和经济的快速发展,人们的居住条件有了明显的改善。人们对居住条件的要求从私人空间的舒适、宽敞扩展到对周边环境的更多要求,希望生活在一个能呼吸到清新空气、听到婉转鸟鸣、与自然更多亲密接触的环境中。而精致的水景能愉悦居民的精神,同时还具有增加周围空气湿度,减少尘埃,提高负氧离子的含量,在小范围内调节气候等功能。于是,在市政规划和建设中,公共绿化和水景的面积大量增加;建筑师们也借景和造景,将水景引进生活小区,创造居住小区幽雅的自然环境,满足人类亲水的心理需求。景观水将成为城市环境中一道亮丽的风景线。
1.2生态和环保的需求
为了美化城市环境和解决城市热岛效应,城区内的水体如喷泉、人工湖、护城河等已成为各个城市风景建设的一项重要内容。
但是随着城市和工业的发展,大量未经处理的城市生活污水和工业污水流入城市水体,使氮、磷等营养盐不断积累,进而导致水体的富营养化进程加速发展;而且由于景观水多为静止或流动性差的封闭缓流水体,水环境容量小,管理不好就很容易成为居民生活污水、雨水及垃圾的受纳体,促使藻类以及其它水生生物大量繁殖,水体透明度下降,甚至形成“水华”,水质恶化,产生异味,严重影响周围的自然环境和居民的生活环境,这也已成为城市生态环境建设中的一个难题。
2 景观水污染机理及传统水质控制方法
2.1景观水污染的机理
景观水污染的原因大致有下列几个,一个是景观水本身是一潭死水,没有流动性,复氧能力差,生物氧化有机物的能力较弱,故水体自净能力较差。二是外来污染,如垃圾、碎屑,扬尘、树叶,雨水带入的污染物,其它废水的排入等,这些物质在水中腐烂、扩散、溶解、沉淀,产生或直接带入大量有机无机物,使水质进一步恶化。三是景观水体内净化水质的生物单一,没有形成相应的生物链,导致有净化能力的生物生长困难。四是景观水的内源污染,许多原本无害物质进入水体沉入底泥当中,经过一段时间后,这些无害物质之间发生化学反应生成有害的污染物质,使水体更加恶化。
2.2传统水质控制方法
一般以自来水作为景观水体的初期注入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根据河水的水质情况决定是否需要对其进行特别处理,同时也要考虑水资源费用的付出,因城市给水系统建设与人民生活需水量难以实现同步增长,减少城市景观用自来水的量是必然趋势。以后景观用水的趋势将会是再生水或净化后的雨水,再生水及净雨水的水质需满足景观水体的水质标准《J/T95-2000》中的有关规定。
景观水一旦污染,则需要进行水质维护,水质维护主要是控制水体中COD、BOD5、TN、TP等污染物的含量及藻类等的生长,保持水体的清澈、洁净。城市景观水质量控制包括微污染期的低成本控制技术和重污染时的高效快速治理。
就水污染其共性而言,景观水污染控制可采用多种城市污水治理技术,但又因景观水景观美学要求高、流动性极差、发生期短等特性,使其不能直接应用城市污水治理技术来治理和控制景观,且目前我国关于微污染水的研究主要侧重于水源水和泳池水的微污染控制技术的开发,采用成本较高的水处理技术。而景观水体属市政园林建设,无法采用高成本的治理技术。研究开发低投资和低运行成本的景观水质控制技术对提高城市环境质量和减少城市生态用水具有重要的现实意义。
目前,我国常用的景观水质控制措施有:
(1)污染源控制
杜绝生活污水、垃圾进入水体,严禁在河堤、湖岸倾倒堆放垃圾,及时清除水面漂浮物。
(2)物理化学处理法
如为了削减营养负荷,在杭州西湖采用的污水截流技术、引水冲洗技术、底泥疏浚技术;在云南滇池也曾采用疏浚底泥法。部分住宅小区根据需要设置景观水循环净化装置,采用机械过滤、定期补水、投药杀菌、投加杀藻剂等方法保证水质。
(3)水生生物处理法
以生态学原理为指导,人工养殖抗污染和强净化功能的水生动、植物。如利用大型水生植物吸收营养盐来控制富营养化;投加吃藻鱼;河面种植美人蕉、菖莆、睡莲等,利用生物浮床净化和控制水体污染。
(4)曝气充氧处理法
曝气主要是向水中补充氧气,以保证水生生物生命活动及微生物氧化分解有机物所需的氧量,同时搅拌水体达到水体循环的目的,减少水华的发生。曝气的方式主要有自然跌水曝气和机械曝气,前者充氧效率低,但无能耗,维护管理简单,多用于园林水景;后者效率较高,选择灵活,被广泛应用于鱼塘的充氧。但曝气的方法只能延缓水体富营养化的发生,不能从根本上解决水体富营养化问题。
3 景观水质量控制新技术
3.1新型水体净化系统
用园林环境功能材料及组件开发具有水污染控制效果和中国园林特色景观的微污染水生物处理系统。园林环境功能材料是一种可以附着大面积生物膜的多孔高强材料,在进行水景设计时,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、后生动物一类的微型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、植物营养物如氮、磷等,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,另一方面还有美化湖面景观的作用,表现出立体景观效果。
根据生物滤池原理,用园林环境功能材料构筑跌水瀑布或跌水台阶,兼顾景观效果和净化效果。
对水质要求较高、水源紧张和水质腐蚀或结垢倾向明显的水景工程,设置水循环净化和水质稳定处理系统。处理的主要目的是减少水的排污损失和换水次数,去除水中的漂浮物、悬浮物、浑浊度、色度、藻类和异臭,有些地区还要求进行防垢或防腐处理, 其中常用的水循环处理方法有:格栅、滤网和滤料过滤、投加水质稳定剂、物理法水质稳定处理等。
3.2微生物处理方法
微生物处理方法是目前国内外快速发展的一种高效先进的景观水处理技术。微污染生物处理一般采用投加菌种或生物接触氧化法。
3.2.1投加光合细菌
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中投放光合细菌,由于光合细菌能利用光能和氧将微污染水或废水中的无机和有机碳源及其它营养物质转化为菌体,从而能起到净化水质的作用。此法具有工艺简单、无需建构筑物、基建省等特点;但菌种所需费用较高,而且解决不了水体富营养化的问题.
3.2.2投加生物菌群
投加生物菌群可促进生物链的形成,而且其复合体具有较强的净化作用。在广西南宁市的人大鱼塘、市政府观赏水池和南湖的试验实施结果表明,有效微生物群对污染水体的透明度、高锰酸盐指数(CODMn)、溶解氧(DO)、总氮(TN)、总磷(TP)、叶绿素a均有明显的改善。所谓有效微生物群EM(Effective  Microorganisms)是从自然界筛选出各种有益微生物,用特定的方法混合培养所形成的微生物复合体系,其微生物组合以光合细菌、放线菌、酵母菌和乳酸菌为主。但有效微生物群对富营养化水体中藻类的过度繁殖的抑制效果和机理尚不清楚。
投加生物菌种的方法因其生物安全性问题使得公众接受度较差,且致病机理不清楚,需要慎重使用。
3.2.3光催化降解法
在水中加入一定的光敏半导体材料,利用太阳能净化污水,提高污染物的降解效率。
3.2.4生物接触氧化法
生物接触氧化广泛地应用于污染水及微污染水源水的处理。根据国内外报道,生物接触氧化对微污染水体的COD、NH4+-N的去除率可分别达到20%~30%和80%~90%,因此用于景观水处理也是一种行之有效的方法。
4 结论
对于水景水质的保障可以采取一些传统的方法,但一些新技术的开发与应用也将会因其具有较大的优越性而越来越多地应用在水质控制中,开发具有强化水污染净化功能的低成本园林环境功能材料和开发具有水污染控制效果和园林特色景观的微污染水处理系统,可以满足景观水控制与环境协调的特殊要求,是低成本的微污染景观水水质控制技术,具有很好的市场推广前景。采用投加生物方法或生物接触氧化法等也具有较好的应用前景。因此,因地置宜采用不同方法都可以净化景观水,改善城市的市容及生态环境。


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