流域/河道水環(huán)境綜合治理解決方案

一、背景

      我國開(kāi)展生態(tài)環(huán)境治理十多年來(lái)，以污染減排為抓手，以改善環(huán)境質(zhì)量、保護群眾健康為根本出發(fā)點(diǎn)，重點(diǎn)實(shí)施“污染物減排、水環(huán)境保護、大氣環(huán)境保護、固廢污染防治、噪聲污染防治、土壤、重金屬與輻射污染防治、農村環(huán)境保護、生態(tài)環(huán)境保護、生態(tài)文化和環(huán)保能力建設”九大類(lèi)項目，不斷加強環(huán)保能力建設。

      在水環(huán)境治理方面，從初期的控制污染物排放總量、重金屬污染，再到2015年出臺“水十條”，加強城鄉配套管網(wǎng)建設；2017年水治理各細分領(lǐng)域規定逐步出臺，加快農村環(huán)境綜合治理；2019開(kāi)始，全面消除黑臭水體；2022年，推進(jìn)美麗河湖保護建設，要求水資源、水生態(tài)、水環(huán)境協(xié)同治理，統籌推進(jìn)；2024年，要求加快完善生態(tài)環(huán)境治理體系，對水環(huán)境治理提出了更高的要求。

二、水環(huán)境問(wèn)題

      2022年開(kāi)始，我國推進(jìn)美麗河湖保護建設，水資源、水生態(tài)、水環(huán)境協(xié)同治理、統籌推進(jìn)成為生態(tài)文明建設的主要目標。但是我國水生態(tài)環(huán)境還存在以下核心問(wèn)題：

1.水體自?xún)裟芰Σ蛔?。北方污染負荷明顯高于南方，國、省、市控斷面水質(zhì)超標；南方水系坑塘、河流交錯，部分水系割裂，流動(dòng)性差，需要因地制宜，一河一策、綜合施策、標本兼治。

2.水源地污染隱患。大量化工企業(yè)臨水而建，風(fēng)險企業(yè)距離飲用水水源地較近或與飲用水源地有水力聯(lián)系，對居民生活健康造成隱患。

3.污水廠(chǎng)尾水排放受限。目前我國污水廠(chǎng)整體能耗較高，但出水標準難以達到河、湖排放要求，提升河湖水體自?xún)裟芰ζ仍诿冀蕖?/p>

4.雨水溢流及農業(yè)污染。瞬時(shí)暴雨超出污水處理廠(chǎng)處理量、被迫溢流口排放的低污染物濃度污水造成周邊水體環(huán)境破壞。

5.排污口規范化建設。目前某些流域排污口管理的長(cháng)效監督機制尚不完善，排污口的信息化建設覆蓋度低，急需對重點(diǎn)流域干、支流、湖泊排污口的規范化建設。

三、方案描述

2.1尾水濕地技術(shù)

2.1.1人工濕地簡(jiǎn)介

      人工濕地：指模擬自然濕地的結構和功能，人為地將低污染水投配到由填料（含土壤）與水生植物、動(dòng)物和微生物組成的獨特生態(tài)系統中，通過(guò)物理、化學(xué)和生物等協(xié)同作用使水質(zhì)得到改善的工程?；蚶煤恿鞯?、洼地和綠化用地等，通過(guò)優(yōu)化集布水等強化措施改造的近自然系統，實(shí)現水質(zhì)凈化功能提升和生態(tài)提質(zhì)。（引用《人工濕地水質(zhì)凈化技術(shù)指南》）

2.1.2人工濕地特點(diǎn)

      天然濕地是處于水陸交接相的復雜生態(tài)系統，而人工濕地則是為處理污水而人為設計建造的、工程化的濕地系統，是近些年出現的一種新型水處理技術(shù)，其主要特點(diǎn)是：

1）去除污染物的范圍較為廣泛，包括有機物、氮、磷、懸浮物、微量元素、病原體等，其凈化機理十分復雜，綜合了物理、化學(xué)和生物的三種作用；

2）通過(guò)發(fā)達的植物根系及填料表面生長(cháng)的生物膜的凈化作用、填料床體的截留及植物對營(yíng)養物質(zhì)的吸收作用，從而實(shí)現對水體的凈化；

3）人工濕地對有機物有較強的處理能力，不溶性有機物通過(guò)濕地的沉淀、過(guò)濾可以很快從廢水中截流下來(lái)，被微生物加以利用；

4）可溶性有機物則可通過(guò)微生物的吸附及微生物的代謝過(guò)程被去除。廢水中大部分有機物的最終歸宿是被異養微生物轉化為微生物細胞及CO2和H2O；

5）廢水中氮主要通過(guò)植物吸收和微生物的硝化反硝化作用被去除，其中植物吸收只去除了污水中小部分的氮，而污水中氮的去除主要是通過(guò)微生物的硝化、反硝化作用來(lái)完成的。人工濕地比傳統活性污泥處理系統（一般無(wú)法完成反硝化作用）具有更強的氮的處理能力，比A/A/O系統則節省許多基建和運行費用；

2.1.3按功能分類(lèi)

表流人工濕地示意圖（來(lái)源于河湖生態(tài)緩沖帶保護修復技術(shù)指南）

水平潛流人工濕地示意圖（來(lái)源于河湖生態(tài)緩沖帶保護修復技術(shù)指南）

水平潛流人工濕地示意圖（來(lái)源于河湖生態(tài)緩沖帶保護修復技術(shù)指南）

2.1.4適用水體

（1）達標排放的污水處理廠(chǎng)出水

（2）微污染河水：指受到污染，主要水質(zhì)指標低于GB3838中Ⅳ類(lèi)水質(zhì)標準，但不差于水污染排放標準的河水。

（3）農田退水

（4）其他低污染水：指達標排放的污水處理廠(chǎng)出水、微污染河水、農田退水等類(lèi)似性質(zhì)的水。

2.2流域/河道生態(tài)修復措施

2.2.1河湖生態(tài)緩沖帶簡(jiǎn)介

      生態(tài)緩沖帶：指陸地生態(tài)系統與河湖水域生態(tài)系統之間的連接帶和過(guò)渡區，包括從河湖多年平均最低水位線(xiàn)向陸域延伸一定距離的空間范圍，其主要功能是隔離人為干擾對河湖負面影響、保護河湖生物多樣性、減少面源污染。

      技術(shù)路線(xiàn)：包括工作準備、河湖岸帶分類(lèi)、緩沖帶范圍確定、保護修復技術(shù)措施、維護與監測評價(jià)等。

      緩沖帶結構：河湖生態(tài)緩沖帶由水位變幅區和陸域緩沖區兩部分構成。水位變幅區是多年平均最低水位線(xiàn)和多年平均最高水位線(xiàn)之間的區域；陸域緩沖區是由多年平均最高水位線(xiàn)向陸域延伸一定范圍的岸帶空間，具體寬度根據河湖岸帶類(lèi)型確定。

（來(lái)源于河湖生態(tài)緩沖帶保護修復技術(shù)指南）

      緩沖帶修復要點(diǎn)及措施：生態(tài)修復型緩沖帶，根據河流與河岸帶現狀問(wèn)題，首先應去除干擾。對于農田、養殖塘等侵占岸線(xiàn)情況，應按確定的緩沖帶范圍有序退出，其他土地利用類(lèi)型應根據實(shí)際情況盡量降低人為干擾對河流生態(tài)緩沖帶生態(tài)功能的影響。進(jìn)而按照河流生態(tài)緩沖帶空間結構，從河流多年平均最低水位線(xiàn)至陸域范圍實(shí)施生態(tài)修復，分區域可采用的修復措施主要包括：

（1）水位變幅區生態(tài)修復，范圍為河流多年平均最高、最低水位線(xiàn)之間區域，主要修復措施包括基底修復、水生植物群落修復與生境營(yíng)造；

（2）陸域緩沖區生態(tài)修復，范圍為河流多年平均最高水位線(xiàn)以上陸域區域，主要修復措施包括基底修復、陸域植物群落構建與物種配置。

      另外，對有護岸需求的河岸帶，應選擇生態(tài)型護岸。

      緩沖帶功能強化措施，主要包括濕地、生態(tài)攔截溝、綠籬隔離帶、下凹式綠地、生態(tài)塘及生物滯留帶等措施或組合技術(shù)措施，達到攔截初期雨水及阻控面源污染物的功能，提高緩沖帶水質(zhì)凈化效果。

2.2.2生態(tài)攔截溝

      生態(tài)攔截溝一般指種有植被的地表溝渠，用于攔截降雨后初期徑流污染。生態(tài)溝渠建設應綜合考慮區域特性、經(jīng)濟發(fā)展水平、氣象水文條件、土壤地形、地下水埋深及種養結構等方面的實(shí)際情況。

      生態(tài)攔截溝的建設鼓勵利用原有排水溝渠進(jìn)行改造和提升，適用于城市濱河道路兩側、公園綠地等區域，作為生物滯留設施、濕塘等低影響開(kāi)發(fā)設施的預處理設施，銜接河流、綠地和城市雨水管渠系統等。也可作為雨水后續處理的預處理措施，與其他徑流污染控制措施（滲透設施、生物滯留帶等）聯(lián)合使用，與不透水區域或其他處置措施自然連接。

      生態(tài)攔截溝適用于小流量徑流，設計降雨量一般為 8 mm~10 mm。停留時(shí)間一般不小于 9 min，植物高度一般為 100 mm~150 mm。根據土壤類(lèi)型，其最大流速不能超過(guò) 0.8 m/s，流速過(guò)大將沖倒植被并降低過(guò)濾性能。當淺溝有滲透設計時(shí)，要求最高地下水位至少 1 m。生態(tài)攔截溝斷面常見(jiàn)形式有三角形、梯形和拋物線(xiàn)形。

（來(lái)源于河湖生態(tài)緩沖帶保護修復技術(shù)指南）

（來(lái)源于河湖生態(tài)緩沖帶保護修復技術(shù)指南）

2.2.3綠籬隔離帶

      城鎮型河流生態(tài)緩沖帶外圍人類(lèi)活動(dòng)頻繁，影響緩沖帶生態(tài)功能，宜采用隔離性較好的綠籬植被。植被主要由小灌木構成，高度在 1.2 m~1.6 m，可降低人為活動(dòng)干擾，并可在適當位置開(kāi)缺，方便居民和游人休閑活動(dòng)。

      村落型河流生態(tài)緩沖帶外圍受人類(lèi)和牲畜活動(dòng)影響，宜采用結構比較穩定、隔離性能較好的綠籬植被，植被主要由灌木或小喬木密植構成。

（來(lái)源于河湖生態(tài)緩沖帶保護修復技術(shù)指南）

2.2.4下凹式綠地

      下凹式綠地是一種高程低于周?chē)访婊虻孛鏄烁?、可積蓄下滲自身和周邊雨水徑流的綠地，利用開(kāi)放空間承接和貯存雨水，達到減少徑流外排的作用。與植被淺溝的“線(xiàn)狀” 相比，下凹式綠地能夠承接更多的雨水，并且能夠增加綠地的土壤肥力。下凹式綠地內部植物多以本土草本為主，通過(guò)植物和土壤的物理、化學(xué)和生物作用凈化雨水徑流，起到削減徑流污染物及調節徑流和滯洪的作用。

（來(lái)源于河湖生態(tài)緩沖帶保護修復技術(shù)指南）

2.2.5生態(tài)塘

      生態(tài)塘是一種利用自然凈化能力處理低污染水的生物處理設施，其對污水的凈化過(guò)程與自然水體的自?xún)暨^(guò)程相似。生態(tài)塘可利用天然的坑、塘、退出或廢棄?mèng)~(yú)塘、洼地等進(jìn)行適當的人工修整，并設置圍堤和防滲層，在塘中種植水生植物，投放魚(yú)類(lèi)、蟹類(lèi)、貝類(lèi)、螺類(lèi)等土著(zhù)水生動(dòng)物，強化水生生物多樣性，形成良性循環(huán)的水生態(tài)自?xún)粝到y。通過(guò)凈化塘中多條食物鏈對物質(zhì)和能量的遷移、傳遞和轉化，將污水中的有機污染物進(jìn)行降解和轉化。

（來(lái)源于河湖生態(tài)緩沖帶保護修復技術(shù)指南）

2.2.6生物滯留帶

      生物滯留帶是一種具有地表徑流滯蓄、凈化作用的仿自然生態(tài)處置技術(shù)，主要由預處理設施、進(jìn)口設施、蓄水層、植物、樹(shù)皮覆蓋層、種植土和填料層、礫石排水和溢流設施組成。通過(guò)填料、土壤、微生物和植物等物理、化學(xué)和生物作用處置雨水，利用植物截留和土壤滲濾凈化雨水，有效減少徑流中的懸浮固體顆粒和有機污染物，達到降低雨水徑流的流速、削減洪峰流量、減少雨水外排等作用。

（來(lái)源于河湖生態(tài)緩沖帶保護修復技術(shù)指南）

2.2.7生態(tài)浮島與曝氣增氧設施

      生態(tài)浮島技術(shù)：生態(tài)浮島技術(shù)，是指通過(guò)載體將水生植物栽培在自然水域的水面，不需要泥土的營(yíng)養，利用植物根系及微生物作用去除水體中的N、P、有機物等污染物質(zhì)，達到水質(zhì)凈化、營(yíng)造景觀(guān)甚至收獲產(chǎn)量的效果。

生態(tài)浮島常見(jiàn)固定方式（來(lái)源：梁和國, 等. 人工生態(tài)浮島技術(shù)在富營(yíng)養化河湖中的應用）

選取原則：

      1、適應性強

所選植物應能承受污染水體中高濃度的營(yíng)養鹽，同時(shí)能很好的應對當地的溫度、濕度等季節變化，同等條件下，首選本地物種。

      2、凈化能力強

優(yōu)先考慮植物對N、P的去除效果，并且具有良好的體內富集能力；同時(shí)，在富營(yíng)養程度較低的水體中，也應考慮水體中N、P含量能否滿(mǎn)足植物正常生長(cháng)的需要。

      3、根系發(fā)達

龐大的根系可以增加水體DO含量，成為各種微生物棲息的場(chǎng)所，承載著(zhù)活躍的生物群體，凈化水質(zhì)的同時(shí)，還能將粘附水中懸浮顆粒等，提高水體的透明度。

      4、可操作性

所選植物應具備一定的物種優(yōu)勢，栽培簡(jiǎn)單，易于成活，抗逆性強，并且具備一定的經(jīng)濟價(jià)值，同時(shí)協(xié)調周?chē)木坝^(guān)環(huán)境，營(yíng)造水上景觀(guān)。

      5、多物種搭配

多種植物配合有利于植物物種之間的優(yōu)勢互補，實(shí)際配置過(guò)程中要依據不同季相、不同品種，使不同生長(cháng)期能夠相互銜接，始終保持浮島較高的凈化效果，并且形成層次多樣的常綠水景。

      6、無(wú)害性

所選植物應注意物種安全，避免外來(lái)物種入侵。

      曝氣機：利用電機驅動(dòng)水體上揚，與空氣發(fā)生充分接觸后再次進(jìn)入水體，使水體實(shí)現縱向循環(huán)，達到增氧和凈化水質(zhì)效果，常在河道、湖泊中應用。

      曝氣機作用和特點(diǎn)：

（1）增強環(huán)境自?xún)裟芰Γ?/strong>底部水體在溫度提升和溶解氧增加情況下，對底部沉積的動(dòng)物排泄物、有機淤泥和腐爛藻類(lèi)等有害物質(zhì)進(jìn)行分解，改善底質(zhì)，激活底泥生態(tài)功能，提高水體自?xún)裟芰Α?/p>

（2）強力循環(huán)制造活水：活水是湖泊第二次生命，解層曝氣形成強大的主水流和感應流，能有效打破溫躍層形成的自然滯水帶，使整個(gè)水體形成循環(huán)活水流。

（3）污染物資源化利用：表層水體中高濃度的藻類(lèi)，轉移到水體底層后部分成為魚(yú)類(lèi)、貝類(lèi)的餌料。

（4）提高觀(guān)感改善生態(tài)：短期內降低生化需氧量（BOD)，減少水中固體懸浮物（TSS)，提高水體能見(jiàn)度，去除異味和降解水體底部淤泥。同時(shí)可防止魚(yú)類(lèi)季節性死亡并抑制有害水生雜草生長(cháng)。