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廢水中水回用社會及經濟效益

發布時間:2024-07-28 04:00:04

Ⅰ 淺談中水回用工藝及其可行性分析

現階段,我國的水資源短缺問題正面臨著嚴峻的考驗,水,這個看起來取之不盡用之不竭的自然資源正在隨著工業社會的發展而供不應求。保護水資源、節約水資源已成為主題,而中水回用技術則能很好地緩和缺水這個大問題。
1、我國水資源現狀
全世界的淡水資源僅占其總水量的2.5%,在這僅有的2.5%中,又有70%以上被凍結在南極和北極的冰蓋中,再加上高山冰川和永凍積雪,有86%的淡水資源難以利用。由此可見,人類可利用的水資源少之又少。而我國更是成為了世界13個水資源嚴重短缺的國家之一,且水資源分布極不均勻,南多北少,東多西少是我國水量分配的特點。
據監測,目前全國多數城市地下水受到一定程度的點狀和面狀污染,且有逐年加重的趨勢。日趨嚴重的水污染不僅降低了水體的使用功能,還加劇了水資源短缺的矛盾,並嚴重威脅到城市居民的飲水安全和人民群眾的健康。此時,中水回用就顯現出了它的重要性。
2、中水回用的可行性分析
中水,開始時稱「中水道」,來於日本,因其水質及其設施介於上水道和下水道之間而得名。「中水」的定義有多種解釋,在污水工程方面稱其為「再生水」,工廠方面稱為「回用水」,中水的劃分界限一般都以水質為標志,其主要是指城市污水或生活污水經處理後可循環利用的非飲用水。
中國可開發利用的水資源大部分已開發利用,新增水源開發難度大且開發成本高,水資源緊缺形勢日趨嚴峻。而每年大量工業廢水和生活污水排放,不僅污染了環境,也浪費了寶貴水資源。因此,實施中水回用是提高中國水資源利用率的必要措施之一。
中水在多個領域都可以被廣泛應用,在國外,已有很多國家在大范圍使用中水系統,而隨著我國經濟、科技的快速發展,中水系統在我國部分地區也已投入使用。比如在建築領域,中水系統在發達城市中應用廣泛。建築領域因其供水范圍大,生活用水量和環境用水量都很大,可使用中水系統來滿足各用戶的用水需求。在北京、上海、天津等大城市,很多達到一定規模的住宅小區都被要求設有中水系統,可將生活污水處理到非飲用水標准,用作與人體非直接接觸的景觀用水、清洗及消防等,有效的實現了水的循環利用,節約了水資源。在建築小區中,可用作中水水源的種類有很多,可選取小區內建築物雜排水,小區生活污水,小區或城市污水處理廠經生物處理後的出水以及小區內的雨水等作為建築中水水源。
中水回用在生產和生活中能起到很好的節水作用,其具有較低的水質及水價,可用來代替生活飲用水沖洗衛生潔具、綠化等,這樣便可節約很大部分高質水,提高人們的可用水量。同時它還可以減少城市供排水系統的壓力,加強了城市綠化和環境保護工作,保護了地下水源。因中水回用處理工藝較污水處理相對簡單,故中水回用對減少城市污水處理廠的負荷也起到了至關重要的作用,在昂貴的理設施費用減低的同時還可降低其日常運行費用。
中水若想投入使用,其水質必須要滿足以下要求:第一對人體的健康不能造成危害。第二要滿足人們感觀要求,即無不快的感覺,以解除人們使用中水的心理障礙,其衡量指標主要有濁度、色度、臭味等。第三要滿足衛生要求,其指標主要有BOD5、細菌總數、余氯量等。最後還要滿足設備構造方面的要求,即水質不易引起設備、管道的嚴重腐蝕和結垢。
3、中水回用存在的問題
雖然中水具有諸多優點,但其在投入使用中仍存在許多問題,那麼為什麼中水回用作為一項節水工程卻不能得到很好的推廣呢?其在經濟、社會、技術等方面都存在問題。
首先是人們的意識問題,雖然中水經過復雜的處理,已達到可循環使用而不危害人健康的標准,但在人們的潛意識里中水永遠劣於生活用水。調查表明,大部分居民不願意使用中水,尤其是在水量豐富的南方地區,人們對中水缺乏客觀科學的認識,認為中水的水質不達標,感官性狀差,故加強民眾對中水的認識是推進中水回用這一舉措的重中之重。
在經濟效益方面,由於中水處理技術的繁復性及運行費用等因素,中水的價格普遍偏高,有的地區其水價甚至高於自來水,在水價相同的情況下,居民肯定傾向於選擇自來水而不是中水。
在監管體制方面,我國缺乏相對健全的對於中水的管理體制,目前國家只出台了一個《關於加強工業節水工作的意見》的政策,對中水回用的相關規定還不完善,導致無法可依。另外,中水自身也存在水質問題,其實中水水質並不穩定,在輸送過程中也會因其水質不穩定出現結垢現象。
4、中水回用工藝
中水回用有兩種處理按其用途不同可分為兩種處理方式,一種是將其處理到飲用水的標准而直接回用到日常生活中,即實現水資源直接循環利用,這種處理方式適用於水資源極度缺乏的地區,但投資高,工藝復雜。另一種是將中水處理到非飲用水的標准,主要用於不與人體直接接觸的用水,如便器的沖洗,地面、汽車清洗,綠化澆灑,消防,工業普通用水等。
選擇相適應的處理工藝時需要根據水質、水量、回用條件的不同來選擇。中水系統一般由污水收集、調節、預處理單元、深度處理單元、中水貯存、中水輸配等部分組成。中水工藝包括預處理工藝、生物處理工藝、混凝工藝、過濾工藝、活性炭工藝、膜分離工藝等。
預處理主要是去除固體物和毛發,可在系統的最前段設置格柵以截留大的污染物。對於以洗浴水為主的處理中,由於毛發太多,故一般設置毛發過濾器,可有效地去除毛發。生物處理工藝用於去除水中可溶性有機物,可使用生物接觸氧化、生物轉盤、曝氣生物濾池、土地處理。大多數生物處理設施需要向生物反應池中供氣,可採用噪音較低的曝氣設備。另外,中水處理的停留時間應大於2小時以取得良好的處理效果。混凝工藝主要去除原水中懸浮狀和膠體雜質,可用聚合鋁和聚合鐵作為混凝劑。過濾的功能是去除水中微小的懸浮顆粒,常用的濾池有普通快濾池、V型濾池、虹吸濾池等。
中水處理採用傳統的給水處理工藝,二級處理廠出水經泵提升,加入混凝劑後進入反應池,形成絮體後進入沉澱池沉澱,上層清液在V型過濾池中過濾,加氯消毒後送至清水池,再由泵送到用水點,處理流程簡單易操作,可行性良好。
5、結語
為解決我國水資源極度緊缺且不平衡的現狀,中水回用技術正在以迅猛的發展速度出現在我們的視野中。作為污水資源化的重要途徑,其對社會的進步與發展起著至關重要的作用。
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Ⅱ 城市污水回用及效益分析

我國是乾旱缺水嚴重的國家,開發新水源、減少水資源的消耗成為目前水環境治理的首要任務。城市污水經深度處理後可回用於某些特定領域,具有顯著的環境效益、社會效益和經濟效益。
1、引言
1.1我國水資源的分布特點
我國是一個乾旱缺水嚴重的國家。我國的淡水資源總量為28000億立方米,佔全球水資源的6%。但是,我國水資源的特點之一是總量多、人均少,第二個特點是地區分布不均,由東南向西北遞減,與人口、耕地的分布不協調。
1.2污水回用的興起與發展
減輕水體污染程度、改善生態環境、解決城市缺水問題的有效途徑之一便是污水回用。美國在1920年就開始了再生水的利用,形成了水在社會大循環中的良性循環,到1980年已有回用工程536項,年回用水量9.37億m3。我國沿海缺水城市大連,在1992年率先建成了污水回用示範工程,取得了實效。
現代城市污水回用已經有近百年的歷史,技術上已經很成熟。與國外發達國家相比,我國的城市污水回用起步晚,但總體上我國城市污水回用不但技術上已經成熟,而且從經濟效益和環境效益考慮也是可行的。
2、污水回用主要途徑
根據目前城市污水回用技術的發展情況,城姿槐市污水回用的途徑主要包括農業用水,環境用水,工業用水,市政雜用水,地下水回灌等。
2.1農業用水
農業跡或友用水是城市污水回用的一個大用戶,主要包括大田作物、花卉和林地的灌溉。污水回用於農田灌溉時,不僅能給農業生產提供穩定的水源,而且污水中 的氮、磷、鉀等成分也為土壤提供了肥力,既減少了化肥用量,又增加了農作物產量,而且通過土壤的自凈能力可使污水得到進一步的凈化,尤其污水回用可控制農村地區無節制地超采地下水。
2.2環境用水
主要用於城市水系補充用水以及綠化隔離帶和園林灌溉用水。用中水補充河湖水系替代其它水源,既達到優水優用、節團答約用水的目的,又美化了環境。
2.3工業用水
工業用水包括冷卻水,鍋爐用水,工藝用水,產品用水等。在城市供水中, 50%~80%是工業用水,工業用水占城市用水的比例很大,但與生活飲用水等相比,要求的水質水平較低,城市污水經二級處理後,再經適當的三級處理, 一般都能滿足工業用水水質要求。
2.4市政雜項用水
主要用於建築施工、噴灑路面、洗車和沖廁等。中水回用時應格外注意衛生,不應含有致病菌,應清潔、無臭、無毒,且懸浮物含量滿足應用要求。
2.5地下水回灌
再生水回用於地下水回灌體現了「減量化、資源化、無害化」的污染治理原則和可持續發展的戰略思想。將城市污水二級處理後回灌於地下,水在流經一定距離後同原地下水源一起作為新的水源開發。這樣既可以阻止因過量開采地下水而造成的地面沉降,還能利用土壤自凈作用提高回水水質,直接向工業和生活雜用水供水。
3、污水回用效益分析
污水回用不僅開辟了第二大水源,減少了城市新鮮水的取用量和污水的排放量,減輕了城市供水不足,有效地節約和利用有限的、寶貴的淡水資源,具有明顯的社會效益、環境效益和經濟效益。
3.1 污水回用社會效益分析
社會效益指人類活動所產生的社會影響,從而帶來的社會效果或貢獻。污水回用符合國家的可持續發展戰略政策,是我國現階段環保投資的重點領域。污水回用帶來的社會效益十分明顯,分直接效益和間接效益。
(1)直接效益
污水回用工程以污水處理廠二級出水為源水,經深度處理達到回用水水質標准後便可投入使用。
(2)間接效益
污水回用工程是一項保護環境、創建國家衛生城市,為子孫後代造福的公用事業工程。該工程實施後,可有效地解決服務區域水資源短缺問題,為城市服務,為社會服務,可改善城市市容,提高衛生水平,保護人民身體健康,保護自然風景,促進城市旅遊事業的發展。
3.2污水回用環境效益分析
環境效益是指由於人類的活動給自然環境系統,也包括社會環境系統造成的影響而產生的效應。污水回用帶來的環境效益是顯著的,它在治理環境污染和生態破壞方面起著至關重要的作用。
(1)污水回用工程提高了服務區域水體的污染治理水平,增強了區域防治水體污染的綜合實力。
(2)污水回用工程緩解了水資源短缺現狀,減少了水資源的開發利用量,為社會經濟環境的持續發展提供了必備的物質基礎。
(3)污水回用工程可間接有效地控制水土流失、土地沙漠化等環境問題,很大程度上使環境質量得到改善。
3.3污水回用經濟效益分析
污水回用工程可產生直接的經濟效益,同時對社會經濟的長遠可持續發展的作用也是顯著的。污水回用的直接經濟效益包括污水廠銷售再生水等產品的直接經濟效益、用戶以再生水替代優質水的直接經濟效益、再生水利用而增加城市工業用水帶來的經濟效益和再生水利用而增加農業用水帶來的經濟效益。然而,城市污水處理廠的出水畢竟是污水,直接排放勢必會造成不同程度的污染,通過處理回用就可廢物利用,減少由此造成的經濟效益為間接經濟效益。
(1)污水回用工程可有效地節約水資源,最大程度的利用水資源,同時有效利用污水、廢水。宏觀上,減少了水資源的開發利用,對國民經濟有一定的促進作用。微觀上,可促使企業有效利用廢水,促進了企業經濟效益的提高。
(2)污水回用在一定程度上降低了對納污水體的污染程度,可減少國家對於污水治理方面的投資。
(3)污水回用工程可促使企業採用新技術、加快技術改造,提高了企業的技術水平,同時減少了企業的環境支出,可促進企業資金的流通和再生產。
(4)污水回用工程的建設及運營可促進一系列新興產業的發展。
(5)污水回用可促進區域水產業良性、穩定的發展。
4、結論
在水資源極度緊缺的當下,污水回用不僅能減少污染、增加水資源,還可以降低給水處理與供水費用,改善生態環境與社會經濟環境,促進工農業的發展,促進和保障人體健康。污水回用產生的經濟、社會和環境效益顯著,符合國家可持續發展、創建節水型城市的發展戰略。因此,繼續研究和開發污水深度處理新工藝,積極建設污水回用設施具有巨大發展前景。
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Ⅲ 高校宿捨生活污水處理與回用

高校宿捨生活污水處理與回用具體內容是什麼,下面中達咨詢為大家解答。
隨著我國科學技術和生活質量的不斷提高,污水的排放量逐漸增大,有效解決水資源污染和短缺的問題十分必要。在這種情況下,中水開發與回用技術得到了迅速發展,在美國、日本、印度、英國等國家(尤以日本為突出)得到了廣泛的應用,對實現水資源可持續利用具有重要意義。在我國高校中,清華大學採用膜生物反應器一體化工藝處理洗浴水,將中水全部用於學生宿舍廁所沖洗,中水回用項目的凈效益達到130.41萬元。中國石油大學中水回用工程採用MBR工藝,直接經濟效益52.50萬元[1]。
據了解,目前我國高校在校生約為2300萬人,以每人每天0.2m3計算,每天中水水源量為460萬立方米[1],這些生活污水被排放到城市污水管網經城市污水處理廠集中處理,而校園綠化、學生公寓沖廁等消耗大量自來水,造成能源和資源的浪費,節水型校園數量不足,管理水平和節水效益參差不齊[2]。本研究以鄭州大學為例,研究高校宿捨生活污水的水質特徵,根據水質特徵選取合適的工藝對其進行處理與回用。本研究選取「格柵-初沉池-A/O池-生物接觸氧化池-二沉池-表面流人工濕地」新工藝對部分校園宿捨生活污水進行處理,達到城市雜用水及景觀回用水標准,作為該校雜用水及景觀用水的補充水源,不僅可以減少向排水系統的污水排放量,節省城市排水設施的運行費用及學校繳納的污水處理費用,而且還可以有效緩解校園供水緊張狀況[3],有利於水資源的循環利用,具有重要的經濟效益。
1 高校生活污水水質分析及工藝選取
1.1 高校生活污水水質分析
經實地調查,鄭大新區在校學生約4萬人,每人每天可產生約70L的生活污水,則大約每天可產生生活污水2800m3,學生住宿區分為柳園、荷園、菊園和松園四個園區,柳園有學生1.4萬人左右,且柳園部分樓層安裝有污水回用裝置,將生活污水經過簡單處理回用為沖廁所用水,暫不考慮其污水排放情況;其他三個園區約有2.6萬人,則每天共可產生生活污水約1800m3,2、7、8月份正常放假,則槐氏每年共產生生活污水約50萬m3。同時鄭州大學新校區的眉湖是該校區的人工湖,面積大,需水量多,若能將校園宿捨生活污水回用於該人工湖,則不但達到了污水的有效回用,還能減少學校眉湖的回用水的費用支出。
1.1.1 水質監測指標及方法(表1)
1.1.2 污水水質特徵
高校用水的特點是學生用水量受季節和溫度影響較大,高校用水具有規律性,變化系數較大[4],高校生活污水的水質特點是相對穩定且污染程度低。經對鄭州大學新校區部分宿捨生活污水水質進行鋒明晌長期監測,其水質情況如表2所示:
高校學生宿舍的生活污水不含廚房排水,只有沐浴和盥洗排水,屬於優質雜排水,完全可以由高校內部自行處理再利用。
1.2 工藝選取
根據工藝選取的原則:①技術先進,處理效果穩定;②投資和運行費用低;③管理簡單,運行可靠。確定本研究中高校宿捨生活污水處理與回用工藝如圖1所示:
1)初沉池:初沉池可除去廢水中的可沉物和漂浮物。廢水經初沉後,約可去除可沉物、油脂和漂浮物的50%、BOD的20%,按去除單位質量BOD5或固體物計算,初沉池是經濟上最為節省的凈化步驟,
對於生活污水和懸浮物較高的工業污水均宜採用初沉池預處理(圖1)。
2)A/O池:A/O工藝將前段缺氧段和後段好氧段串聯在一起,A段DO不大於0.2mg/L,O段DO=2~4mg/L。在厭氧段厭氧菌將污水中的澱粉、纖維、碳水化合物等懸浮污染物和可溶性有機物水解為有機酸,使大分子有機物分解為小分子有機物,不溶性的有機物轉化成可溶性有機銀鋒物,當這些經缺氧水解的產物進入好氧池進行好氧處理時,可提高污水的可生化性及氧的效率;在缺氧段,異養菌將蛋白質、脂肪等污染物進行氨化(有機鏈上的N或氨基酸中的氨基)游離出氨(NH3、NH4+),在充足供氧條件下,自養菌的硝化作用將NH3-N(NH4+)氧化為NO3-,通過迴流控制返回至A池,在缺氧條件下,異氧菌的反硝化作用將NO3-還原為分子態氮(N2)完成C、N、O在生態中的循環,實現污水無害化處理。
3)生物接觸氧化池:在曝氣池中設置填料,將其作為生物膜的載體。待處理的廢水經充氧後以一定流速流經填料,與生物膜接觸,生物膜與懸浮的活性污泥共同作用,達到凈化廢水的作用。
4)二沉池:二沉池是活性污泥系統的重要組成部分,其作用主要是使污泥分離,使混合液澄清、濃縮和迴流活性污泥。其工作效果能夠直接影響活性污泥系統的出水水質和迴流污泥濃度。
2 實驗裝置和內容
2.1 實驗裝置
本實驗採用圖1所示的工藝流程,小試裝置如圖2所示,主要組成部分有:初沉池,A/O池,生物接觸氧化池,二沉池,處理水量為30-40L/h。
1)A/O:由兩部分構成,比例為1:3,前為缺氧段,後為好氧段。其中包括池體,填料,攪拌器,曝氣裝置等。缺氧池內徑800mm,高900mm,好氧池內徑1200mm,高1500mm。
2)生物接觸氧化池:結構包括池體,填料,布水裝置,曝氣裝置。池型為長方體;池體尺寸長為460mm,寬為400mm,壁厚8mm,總高1400mm,超高50mm。 3)初沉池:池型為圓柱形;池體尺寸為外徑340mm,壁厚8mm,總高540mm,超高50mm。
4)二沉池:池型為圓柱形;池體尺寸為外徑340mm,壁厚8mm,總高600mm,超高80mm。
2.2工藝參數確定
本論文以鄭州大學新校區宿捨生活污水為研究對象,其具體的水質指標為COD的濃度為100mg/L~394mg/L,氨氮濃度為10mg/L~40mg/L,總磷濃度為2mg/L~4mg/L,pH=7~9。以上述工藝對COD、氨氮和TP的去除效果為主要考察指標。
採用所選工藝對高校生活污水進行處理,影響本工藝的主要因素有pH,DO,HRT,SRT,迴流比,缺氧好氧反應時間等。通過查閱文獻,確定本實驗運行參數中MLSS為3000~3500mg/L,曝氣池溶解氧為2.0~3.5mg/L,污泥迴流比為75%,水力停留時間為12h[5],缺氧好氧HRT為6h和12h,污泥迴流比和硝化液迴流比分別為100%和200%;生物接觸氧化中最佳氣水比為16:1,最佳水力負荷為5.0m3/(m3・d)[6]。
3 實驗結果分析
採用接種污水處理廠污泥的方法培養菌群,運行小試裝置,對COD、NH3-N、TP的去除情況如圖3~圖5所示:
反應器對COD去除效果如圖3所示。進水COD波動變化范圍較大,在109.1~328.5mg/L之間,平均值為214.1mg/L。而系統出水COD較為穩定,在13.6~29.5mg/L之間,平均值為21.3mg/L,出水滿足城市雜用水標准。由圖可見,COD去除率較為穩定,在74.0%~94.5%范圍內波動,平均去除率為85.9%,可見該反應器對COD有較好的去除效果。反應器內混懸液污泥絮體中含有大量結構緊密的菌膠團,而菌膠團有較強生物吸附能力和氧化有機物的能力,對COD的去除有較大促進作用。在懸浮填料表面的污泥絮體中,生長著大量利於菌膠團吸附的絲狀菌,不僅改善了污泥沉降性能,還有效促進了有機物氧化分解。
反應器對NH3-N去除效果如圖4所示。宿捨生活污水氨氮濃度較低,進水氨氮在18.40~35.20mg/L范圍內,平均值為28.02mg/L;出水氨氮在5.94~9.39mg/L范圍內,平均值為7.95mg/L,滿足城市雜用水標准。由圖可以看出,氨氮的去除率較為穩定,在62.05%~76.64%范圍內波動,平均去除率為71.11%,可見系統對氨氮去除效果一般。分析認為是由於生物掛膜時間太短,掛膜不充分,導致雖然填料為硝化菌生長提供了良好附著條件,但反應器內單位體積生物量並不是太充足,硝化能力不是太高。
反應器對TP的去除效果如圖5所示。進水TP濃度為2.12~3.60mg/L,進水平均濃度為2.85mg/L;出水TP濃度為0.16~0.48mg/L,出水平均濃度為0.31mg/L,滿足城市雜用水標准;TP去除率為85.33%~91.20%,平均去除率為89.28%,可見此工藝對TP有較好的去除效果。分析認為,是由於缺氧池內投加填料,阻礙了表面空氣進入缺氧池內部,降低了氧傳質效率,造成了缺氧段的厭氧微環境,形成了微型厭氧/缺氧/好氧系統,聚磷菌在厭氧環境下釋磷,經過O段好氧吸磷,再隨著脫落的生物膜和懸浮污泥排出系統,達到除磷效果,同時系統通過底部泥斗定期排泥,大量含磷污泥隨底部積泥排出,保證了系統的磷平衡,也加快了聚磷菌的生長繁殖,故系統呈現出較好的TP效果。
4 結論與展望
4.1 結論
(1)通過分析高校宿捨生活污水水質特徵,確定處理工藝為:「格柵-初沉池-A/O池-生物接觸氧化池-二沉池-表面流人工濕地」。
(2)根據實際情況,按照工藝設計實驗小試裝置「格柵-初沉池-A/O池-生物接觸氧化池-二沉池」,在MLSS為3000-3500mg/L,曝氣池溶解氧為2.0-3.5mg/L的條件下,以污泥迴流比為75%,水力停留時間為12h,缺氧好氧HRT為6h和12h,污泥迴流比和硝化液迴流比分別為100%和200%;生物接觸氧化中最佳氣水比為16:1,最佳水力負荷為5.0m3/(m3・d)為運行參數,結果表明COD去除率在93.77%~94.69%,NH3-N去除率在62.05%~76.64%,TP去除率在85.33%~93.82%,其出水中COD在4.98~7.83mg/L,,NH3-N在5.94~9.39mg/L,TP在0.16~0.48mg/L。
(3)景觀娛樂用水C類水質標准中規定COD≤30mg/L,NH3-N≤0.5mg/L,TP≤0.05mg/L,城市雜用水水質標准中規定COD≤50mg/L,NH3-N≤10mg/L。由於NH3-N出水指標超過了景觀娛樂用水C類水質標准中的規定,因此出水只達到了城市雜用水標准,並未達到景觀娛樂用水C類標准。
4.2 展望
(1)由於氨氮去除率過低,未到達回用於景觀用水水質標注的預期目標,分析原因應是因在本實驗的小試裝置運行時的運行參數是查閱文獻所得最佳運行參數,未在實驗過程中尋找適合本工藝流程的最佳運行參數,導致運行時未達到最佳狀態;還有可能是由於生物接觸氧化池形成的生物膜不夠完善,在以後的研究中應加強注意。
(2)由於小試裝置運行時未設置人工濕地環節,出水水質未達到景觀用水的回用標准,而在實際工程應用中,可以在後續的研究中,可以對人工湖進行改造,通過大量種植蘆葦、睡蓮、香蒲等濕地植物,構建表面流人工濕地,充分利用學校資源,改善水質的同時達到減少人工湖地下補水量以及供人們觀賞的景觀價值。
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