水質控制生態(tài)工程內容簡介

本書介紹了生態(tài)系統(tǒng)、生態(tài)學和生態(tài)工程的基本概念，描述水環(huán)境、水質要求、水和污水處理的基本原理，通過應用案例闡釋生態(tài)工程在景觀水體保護、污水處理、飲用水水源凈化、雨水管理的理念和方法。

本書可作為給排水科學與工程、環(huán)境工程、土木工程等本科專業(yè)開設的雙語或全英文授課教材，也可供相關專業(yè)研究生和技術人員參考閱讀。

出版日期：2018年7月 書號：978-7-122-31624-0

開本：B5 710×1000　1/16 裝幀：平 版次：1版1次 頁數(shù)：134頁

Chapter 1　Basic ecology / 001

1.1 History of ecology / 002

1.2 Ecosystem / 007

Chapter 2　Ecological engineering / 016

2.1 History of ecological engineering / 017

2.2 Basic concepts of ecological engineering / 020

2.3 Design of ecological engineering / 026

Chapter 3　Water environment and water quality control / 039

3.1 Natural cycle of water / 040

3.2 Water resources / 042

3.3 Water quality and standards / 044

3.4 Water pollution and environmental capacity / 050

3.5 Drinking water treatment engineering / 052

3.6 Conventional wastewater treatment engineering / 055

Chapter 4　Wetland treatment system / 059

4.1 Concepts of wetlands / 060

4.2 Applications of wetlands / 063

4.3 Natural wetlands for wastewater treatment / 066

4.4 Constructed wetlands for wastewater treatment / 069

4.5 Wetland plants / 074

Chapter 5　Stabilization ponds / 087

5.1 Concepts of stabilization ponds / 088

5.2 Aerobic ponds and aerated ponds / 089

5.3 Facultative ponds / 090

5.4 Anaerobic ponds / 090

5.5 Design parameters for stabilization ponds / 091

Chapter 6　Land treatment systems / 092

6.1 Land treatment techniques / 093

6.2 Slow fi ltration system / 094

6.3 Rapid infi ltration system / 095

6.4 Overland fl ow system / 096

Chapter 7　Case studies / 097

7.1 Changqiao Stream Eco-Park / 098

7.2 Dongyang Riverside Wetland Park / 102

7.3 Putou Village / 106

7.4 Font Hill Wetlands Park / 108

7.5 Yanyu Community / 111

7.6 Shijiuyang Ecological Wetland / 113

7.7 Westpark / 116

7.8 The geWOONboot fl oating vertical fl ow wetlands / 120

7.9 Wenhui Lake / 124

References / 129 2100433B

生態(tài)工程凈化水質技術從 20 世紀 70 年代始成為一種先進的凈化水質理念，其目的是使受損生態(tài)系統(tǒng)的結構和功能恢復到正常的自然狀況。生態(tài)工程凈化水質技術有多種方法，按照工程措施可分為：生態(tài)河道、生態(tài)堤岸、人工濕地，按照生態(tài)工程的主導可分為：植物生態(tài)工程、微生物生態(tài)工程、動物生態(tài)工程以及植物微生物動物相結合的工程。主要技術措施有、緩沖區(qū)工程、植被工程等技術。緩沖區(qū)修復是通過沉淀、過濾、凈化洪水中污染物以改善水質，達到凈化水體的目的；植被工程是利用植物生長過程需要吸收大量氮、磷作為營養(yǎng)物質合成自身物質的這一生理生化特性，對河流的流動、河岸抗沖刷強度、泥沙沉積等產生良性影響，達到穩(wěn)定水質的作用；通過生態(tài)工程凈化水質技術，使得河流的水質得到凈化。

種植水生植物，特別是大型水生植物作為改善水質的一種高效低耗的方法日益受到人們的重視，近年來已成為環(huán)境領域的研究熱點之一，多種以大型水生植物為核心的生態(tài)工程技術被開發(fā)并應用到實際中來。

生態(tài)系統(tǒng)修復技術的應用可以使所在地野生動植物(包括水生和陸生植物、鳥類和魚類等動物)更好的棲息繁衍。對水體的生態(tài)凈化方法，即包括動物的吞食、吸收作用，植物對營養(yǎng)鹽等的吸收作用以及微生物的分解作用等，通過動植物及微生物的共同作用，以及水體中污染物質的遷移和轉化作用對水體進行生態(tài)修復 。

生態(tài)工程凈化水質國外研究現(xiàn)狀

上個世紀 70 年代，歐洲國家意識到水質的凈化不僅要符合水利工程的施工要求，還要符合自然生態(tài)的原理，進而有效的保護水質。

上個世紀 80 年代末，德國、瑞士等國提出了“親近自然河流”概念和“自然型護岸”技術，力爭將河流水質凈化至接近自然的狀態(tài)；2000 年 12 月 2 日歐盟經歐洲會議通過《水框架指令》文件，英國、荷蘭、奧地利、德國、意大利等國都在該文件指導下開展河流整治工作：英國的 Laver 河治理示范工程，荷蘭的水、人與自然的和諧發(fā)展實現(xiàn)“安全與自然”，奧地利 LIFE 計劃中的 Drava 河原河道修復和 Lech 河生態(tài)保護示范工程；德國的 ISAR 計劃等，以及共同開展的“萊茵河行動計劃”。

二十世紀九十年代日本借鑒歐洲等國的經驗進行河道的治理，開展了“創(chuàng)造多自然河流計劃”，2001 年提出將最大的濕地 Kushiro Miro 恢復到上個世紀 80 年代初的濕地狀態(tài)，第九次治水五年計劃中使用的此計劃，已經取得了有效的成果，促進了地下水滲透和循環(huán)，提高了水體降解和去除污染物的能力；學者 Kobayshi 利用分離培養(yǎng)出高效降解苯酚的菌種治理污染水體，取得了較好的生態(tài)修復效果；美國于 20 世紀90 年代開始改造南佛羅里達州的人工河道和恢復濕地，已恢復曲流河道的狀態(tài)。

總體來說，國外在河流修復、還河自然空間、維護自然河堤方面主要成功的技術措施很多，歸結下來主要有：修建人工濕地；重建深潭；恢復緩沖帶；重建植被；降低河道坡度；重建淺灘；修復沼澤地；還森林空間；修復池塘等。

生態(tài)工程凈化水質國內研究現(xiàn)狀

較國外而言，國內的相關研究與應用仍落后。由于國情不同，國外的先進方法和技術不能直接照搬，需要開發(fā)適合我國社會經濟特點以及快速城市化區(qū)域特征的生態(tài)重整與水質改善技術，近年來，我國學者和有關部門積極吸取國外治理經驗中成功的經驗，結合我國國情展開河流水質治理工作的研究。

我國吸取了國外的經驗，在城市河流中開展生態(tài)治理研究，一方面保護河道的生態(tài)環(huán)境，一方面兼顧城市的景觀需求，力求還河流以自然風貌。京、浙、滬等大都市以遵循尊重歷史為原則，以實現(xiàn)傳統(tǒng)與現(xiàn)代風格共存為目標，開展河道治理；通過河流的生態(tài)修復與治理工作，北京的昆玉河、上海的蘇州河、杭州的東河、紹興的護城河等都以自然和生態(tài)的面貌呈現(xiàn)出來。

綜上所述，國內外對于河道水質整治的研究已經開展，特別是對于河道生態(tài)修復的研究正不斷深化，這些研究所形成的理論與技術對于河道水質整治工作的展開起到了積極的指導與推動作用。

生態(tài)工程凈化水質生態(tài)浮床

生態(tài)浮床技術是利用農藝學中無土栽培技術，把高等水生植物或改良的陸生草本、木本植物，以浮床作為載體，種植到富營養(yǎng)化水體水面，通過植物根部的吸收、吸附作用和物種競爭相克機理，削減富營養(yǎng)化水體中的氮、磷及有機物質，達到凈化水質和美化景觀。

20 世紀 80 年代，德國首次將浮床技術應用于污染水體的凈化，1995 年國際湖泊會議認可該技術后，該技術迅速在日本、歐美等發(fā)達國家得到推廣應用，我國自 1991 年引進生態(tài)浮床技術，已廣泛應用于湖泊、水庫、河道等水體的治理中，如南京煦園上海徐匯區(qū)金家塘、閔行區(qū)楊樹灣河道、閔行區(qū)寶華小區(qū)河道、青浦區(qū)躍進河等地進行的試驗研究。

生態(tài)工程凈化水質人工濕地

Hammer 等人定義人工濕地為：一個為了人類的利益，通過人工設計與建造的模擬自然濕地的復合體，由基質、挺水與沉水植被、動物和水體等組成。人工濕地的四個基本要素為水體、植物、微生物及基質，按照水體的流動方式，人工濕地污水處理系統(tǒng)可分為表面流人工濕地(SFW)、垂直流人工濕地(VCW)和潛流人工濕地(SSF)。

濕地應用于污水凈化開始于 20 世紀 50 年代，但其進行污水凈化的研究始于 20 世紀 70 年代末，它被廣泛應用于處理生活污水、工業(yè)廢水、礦山及石油開采廢水、農業(yè)點源污染和面源污染以及水體富營養(yǎng)化的治理。

生態(tài)工程凈化水質植物處理塘

植物處理塘是以某種水生植物占絕對優(yōu)勢而組成的特殊水生生態(tài)系統(tǒng)，這個系統(tǒng)通過水生植物群落的阻濾、沉降、吸附等物理作用以及植物體的吸收、積累等作用而達到對污水的凈化效果。在利用水生植物凈化污水時通常是以植物處理塘的方式，如鳳眼蓮凈化塘、香蒲植物凈化塘、耐寒植物伊樂藻和喜溫植物鳳眼蓮及菱組建的凈化塘等。