流域/河道水環(huán)境綜合治理解決方案

一、背景

      我國開展生態(tài)環(huán)境治理十多年來，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，重點實施“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(nóng)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(xiāng)配套管網(wǎng)建設；2017年水治理各細分領(lǐng)域規(guī)定逐步出臺，加快農(nóng)村環(huán)境綜合治理；2019開始，全面消除黑臭水體；2022年，推進美麗河湖保護建設，要求水資源、水生態(tài)、水環(huán)境協(xié)同治理，統(tǒng)籌推進；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)境問題

      2022年開始，我國推進美麗河湖保護建設，水資源、水生態(tài)、水環(huán)境協(xié)同治理、統(tǒng)籌推進成為生態(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題：

1.水體自凈能力不足。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.污水廠尾水排放受限。目前我國污水廠整體能耗較高，但出水標準難以達到河、湖排放要求，提升河湖水體自凈能力迫在眉睫。

4.雨水溢流及農(nóng)業(yè)污染。瞬時暴雨超出污水處理廠處理量、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(guī)范化建設。目前某些流域排污口管理的長效監(jiān)督機制尚不完善，排污口的信息化建設覆蓋度低，急需對重點流域干、支流、湖泊排污口的規(guī)范化建設。

三、方案描述

2.1尾水濕地技術(shù)

2.1.1人工濕地簡介

      人工濕地：指模擬自然濕地的結(jié)構(gòu)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、動物和微生物組成的獨特生態(tài)系統(tǒng)中，通過物理、化學和生物等協(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，通過優(yōu)化集布水等強化措施改造的近自然系統(tǒng)，實現(xiàn)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

      天然濕地是處于水陸交接相的復雜生態(tài)系統(tǒng)，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(tǒng)，是近些年出現(xiàn)的一種新型水處理技術(shù)，其主要特點是：

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、化學和生物的三種作用；

2）通過發(fā)達的植物根系及填料表面生長的生物膜的凈化作用、填料床體的截留及植物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收作用，從而實現(xiàn)對水體的凈化；

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

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

5）廢水中氮主要通過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微生物的硝化、反硝化作用來完成的。人工濕地比傳統(tǒng)活性污泥處理系統(tǒng)（一般無法完成反硝化作用）具有更強的氮的處理能力，比A/A/O系統(tǒng)則節(jié)省許多基建和運行費用；

2.1.3按功能分類

表流人工濕地示意圖（來源于河湖生態(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類水質(zhì)標準，但不差于水污染排放標準的河水。

（3）農(nóng)田退水

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

2.2流域/河道生態(tài)修復措施

2.2.1河湖生態(tài)緩沖帶簡介

      生態(tài)緩沖帶：指陸地生態(tài)系統(tǒng)與河湖水域生態(tài)系統(tǒng)之間的連接帶和過渡區(qū)，包括從河湖多年平均最低水位線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：包括工作準備、河湖岸帶分類、緩沖帶范圍確定、保護修復技術(shù)措施、維護與監(jiān)測評價等。

      緩沖帶結(jié)構(gòu)：河湖生態(tài)緩沖帶由水位變幅區(qū)和陸域緩沖區(qū)兩部分構(gòu)成。水位變幅區(qū)是多年平均最低水位線和多年平均最高水位線之間的區(qū)域；陸域緩沖區(qū)是由多年平均最高水位線向陸域延伸一定范圍的岸帶空間，具體寬度根據(jù)河湖岸帶類型確定。

（來源于河湖生態(tài)緩沖帶保護修復技術(shù)指南）

      緩沖帶修復要點及措施：生態(tài)修復型緩沖帶，根據(jù)河流與河岸帶現(xiàn)狀問題，首先應去除干擾。對于農(nóng)田、養(yǎng)殖塘等侵占岸線情況，應按確定的緩沖帶范圍有序退出，其他土地利用類型應根據(jù)實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。進而按照河流生態(tài)緩沖帶空間結(jié)構(gòu)，從河流多年平均最低水位線至陸域范圍實施生態(tài)修復，分區(qū)域可采用的修復措施主要包括：

（1）水位變幅區(qū)生態(tài)修復，范圍為河流多年平均最高、最低水位線之間區(qū)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造；

（2）陸域緩沖區(qū)生態(tài)修復，范圍為河流多年平均最高水位線以上陸域區(qū)域，主要修復措施包括基底修復、陸域植物群落構(gòu)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(qū)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(yǎng)結(jié)構(gòu)等方面的實際情況。

      生態(tài)攔截溝的建設鼓勵利用原有排水溝渠進行改造和提升，適用于城市濱河道路兩側(cè)、公園綠地等區(qū)域，作為生物滯留設施、濕塘等低影響開發(fā)設施的預處理設施，銜接河流、綠地和城市雨水管渠系統(tǒng)等。也可作為雨水后續(xù)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(qū)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。停留時間一般不小于 9 min，植物高度一般為 100 mm~150 mm。根據(jù)土壤類型，其最大流速不能超過 0.8 m/s，流速過大將沖倒植被并降低過濾性能。當淺溝有滲透設計時，要求最高地下水位至少 1 m。生態(tài)攔截溝斷面常見形式有三角形、梯形和拋物線形。

（來源于河湖生態(tài)緩沖帶保護修復技術(shù)指南）

（來源于河湖生態(tài)緩沖帶保護修復技術(shù)指南）

2.2.3綠籬隔離帶

      城鎮(zhèn)型河流生態(tài)緩沖帶外圍人類活動頻繁，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(gòu)成，高度在 1.2 m~1.6 m，可降低人為活動干擾，并可在適當位置開缺，方便居民和游人休閑活動。

      村落型河流生態(tài)緩沖帶外圍受人類和牲畜活動影響，宜采用結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)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(gòu)成。

（來源于河湖生態(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圍路面或地面標高、可積蓄下滲自身和周邊雨水徑流的綠地，利用開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(nèi)部植物多以本土草本為主，通過植物和土壤的物理、化學和生物作用凈化雨水徑流，起到削減徑流污染物及調(diào)節(jié)徑流和滯洪的作用。

（來源于河湖生態(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，其對污水的凈化過程與自然水體的自凈過程相似。生態(tài)塘可利用天然的坑、塘、退出或廢棄魚塘、洼地等進行適當?shù)娜斯ば拚?，并設置圍堤和防滲層，在塘中種植水生植物，投放魚類、蟹類、貝類、螺類等土著水生動物，強化水生生物多樣性，形成良性循環(huán)的水生態(tài)自凈系統(tǒng)。通過凈化塘中多條食物鏈對物質(zhì)和能量的遷移、傳遞和轉(zhuǎn)化，將污水中的有機污染物進行降解和轉(zhuǎn)化。

（來源于河湖生態(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、進口設施、蓄水層、植物、樹皮覆蓋層、種植土和填料層、礫石排水和溢流設施組成。通過填料、土壤、微生物和植物等物理、化學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)，是指通過載體將水生植物栽培在自然水域的水面，不需要泥土的營養(yǎng)，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、營造景觀甚至收獲產(chǎn)量的效果。

生態(tài)浮島常見固定方式（來源：梁和國, 等. 人工生態(tài)浮島技術(shù)在富營養(yǎng)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養(yǎng)鹽，同時能很好的應對當?shù)氐臏囟?、濕度等季?jié)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(nèi)富集能力；同時，在富營養(yǎng)程度較低的水體中，也應考慮水體中N、P含量能否滿足植物正常生長的需要。

      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所，承載著活躍的生物群體，凈化水質(zhì)的同時，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，栽培簡單，易于成活，抗逆性強，并且具備一定的經(jīng)濟價值，同時協(xié)調(diào)周圍的景觀環(huán)境，營造水上景觀。

      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，實際配置過程中要依據(jù)不同季相、不同品種，使不同生長期能夠相互銜接，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、無害性

所選植物應注意物種安全，避免外來物種入侵。

      曝氣機：利用電機驅(qū)動水體上揚，與空氣發(fā)生充分接觸后再次進入水體，使水體實現(xiàn)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：

（1）增強環(huán)境自凈能力：底部水體在溫度提升和溶解氧增加情況下，對底部沉積的動物排泄物、有機淤泥和腐爛藻類等有害物質(zhì)進行分解，改善底質(zhì)，激活底泥生態(tài)功能，提高水體自凈能力。

（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，轉(zhuǎn)移到水體底層后部分成為魚類、貝類的餌料。

（4）提高觀感改善生態(tài)：短期內(nèi)降低生化需氧量（BOD)，減少水中固體懸浮物（TSS)，提高水體能見度，去除異味和降解水體底部淤泥。同時可防止魚類季節(jié)性死亡并抑制有害水生雜草生長。