河道生态治理

长治县陶青河北和段至北呈段河道生态治理二O—八年六月二十八日目录TOC\o"1-5"\h\z第一章综合说明1一、项目概况1二、项目任务1三、项目规模1四、设计依据2五、设计原则2第二章技术分析3一、物理法3二、化学法4三、生物－生态修复技术5四、最终技术方案8第三章方案设计8一、治理目标8二、实施阶段8三、方案实施计划8第一章综合说明、项目概况城市河流是城市景观中一个流动的、与城市居民生活环境紧密联系，且相对开放的复杂生态系统。河流对外源污染具有一定的自我净化恢复能力，然而城市河流由于沿岸居民数量众多，居民的生产生活对城市河流造成巨大影响，致使城市河流生态功能在不断退化和丧失，出现垃圾漂浮、蚊虫滋生，不仅丧失了作为城市景观的功能，反而成为城市负担：干扰居民的正常生产生活，影响城市声誉。根据“回归自然”与“以人为本”的治理思路，在恢复河道原有自然功能的同时满足居民活动需求队河道进行治理规划和设计。二、项目任务本项目涉及6km河道水体的治理和维护，主要任务对受污染水体进行富氧和生态自净功能恢复，提高水体含氧量和透明度。建立河道稳定生态系统，恢复水体生态链，实现水体自净，维护水体水质。三、项目规模本项目设计规模陶清河（长治县北和段）至陶清河（长治县北呈段）长约6km,河槽宽2.5m,根据现有水体的污染现状,对水体进行水质治理和生态维护。四、设计依据1、《中华人民共和国环境保护法》,2014年4月2、《中华人民共和国水污染防治法》，2017年6月；3、国家环境保护工程技术中心“十三五”专项规划；4、《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）；5、《环境工程手册》（水污染防治卷）；6、国家及地区颁发的其它有关设计规范五、设计原则为了尽量经济、高效的治理河道污染，符合技术和经济性可行性，同时达到一定的治理目标，体现如下设计原则：1、工程设计中，将严格执行国家及地方的现行规范和标准。2、采用技术先进，运行可靠，操作管理简单的工艺，使先进性与可靠性有机地结合起来。3、因地制宜，充分考虑所选工艺的合理性，有效控制工艺造价。4、利用高效节能的治理工艺，节能节耗，最大限度地降低运行费用。5、系统设备简单，建设周期短、见效快，维护方便，在保证治理效果的前提下，实现“三低”（低投资、低运行费用、低技术管理要求）目标。第二章技术分析目前，国内外对河流富营养化治理与维护的方法大致可以归类为物理法、化学法、生物-生态法等。一、物理法1、截污截污是河流治理的一条有效的途径。目前国内受污染河流，无不源于外来污染物远远超出湖泊自身的净化能力而导致水质恶化、生态破坏，而截污则基本能够解决河流的污染之源，防止水体进一步恶化。截污作为一项有效的措施被广泛认可。但是，由于该河流排放水为污水厂处理以后的水以及周边企业处理后排放水排放标准达到地表水三类，故无需进行截污。2、清淤由于常年自然沉积，河流底部聚积了大量淤泥,富含可观的营养盐类,其释放也可能形成河流富营养化和水华暴发。将底泥从河体中移出,可减少积累在表层底泥中的营养盐，减少潜在性内部污染源，是减少内源污染的直接有效措施。在工程施工时,要密闭机械工作面,对淤泥要安全处置,防止二次污染。但是，清淤后水质只能暂时性地得到改善，随着污染的输入，河流很快又淤积回去，而且工程量大，投资费用高。3、曝气复氧污染严重的河流水体由于耗氧量大于水体的自然复氧量，溶解氧很低，甚至处于缺氧（或厌氧）状态。向处于缺氧（或厌氧）状态的河道进行人工充氧（此过程称为河道曝气复氧），可以增强河流的自净能力、改善水质，改善或恢复河流的生态环境。因此，向处于缺氧（或厌氧）状态的河流中进行曝气复氧可以补充河流中过量消耗的溶解氧、增强水体的自净能力，有助于加快黑臭、感官性差等状态的河流恢复到正常的水生态系统。由于河流曝气复氧工程的良好效果和相对较低的投资与运行成本费用，成为一些发达国家如美国、德国、英国、葡萄牙、澳大利亚及中等发达国家与地区如韩国、中国香港在中小型污染水体乃至港湾和河流水体污染治理中经常采用的方法。4、换水冲稀通过工程手段引水稀释受污染水体,短时间内降低水体的污染负荷,改善水生动物、水生植物的生存环境,提高河流的自净能力。但是换水冲稀后污染的总量没有减少，实际是污染物转嫁，如果外来污染持续存在，很快会恢复到原来的污染水平，且浪费了优质的水资源。通过引水稀释,可使得河流中优势菌种由绿藻转化为大型水生植物,大大改善了河水的水质。但引水稀释导致交换水体的生态体系发生变化,也会产生一定的负面影响。二、化学法1、投加混凝剂在河流中直接投加“混凝剂”见效快，但是药剂量难以掌握，污染物沉积在河底破坏水底生物环境，且存在污染二次释放的可能性。2、施用除藻剂可去除藻类和水中的氮，但是无法除去水体中的磷；化学杀藻剂的生物毒性对鱼类等其它生物的生长危害很大。化学方法就是针对河流的污染特征投加相应的化学药剂,强制去除污染物质。美国某河流通过投加铝盐，使河中磷由原来的65口g/L下降到30口g/L,河流水质明显改善。该方法操作简单,但费用较高,易造成二次污染。三、生物－生态修复技术当前,国内外的自然水体生态修复技术包括水生植物技术、生物增效技术、微生物制剂技术、人工浮岛技术等。其中，前两种主要是水生植被恢复技术和生物增效技术技术一般作为河流治理的主要技术，应用较为成熟，人工浮岛技术一般作为辅助技术使用。恢复水体本身的生态结构可以恢复水体的自净能力,通过水体的自净功能达到水体的自我净化,并达到水体和水体内生态系统良性协调发展。在已经发生水质恶化的水体中,完全依靠水体自发的修复作用和简单的物理修复方式很难迅速恢复水体中的生态结构。而在人工参与的条件下,系统而全面的恢复水体的生态结构可以达到水体生态系统良性协调发展的目的。1、水生植物技术水生植物是河流生态系统的重要组成部分，具有显著的环境生态功能，利用水生生物法种植水生植物，通过植物的生长转移水体系统中的污染负荷，其发达的根系为微生物提供生长繁殖场所，以分解水中污染物以供植物吸收，具有一定的吸收净化、澄清水质、抑制藻类的功能。水生植物主要包括三大类：水生维管束植物、水生藓类和高等藻类。全球在污水治理中应用较多的是水生维管束植物，它具有发达的机械组织，植物个体比较高大，通常可分为挺水、浮水、漂浮和沉水4种类型，植物对水体的净化具有非常重要的作用。污染的净化作用主要表现在物理作用水生植物的存在减小了水中的风浪扰动，降低了水流速度，并减小了水面风速，这为悬浮固体的沉淀去除创造了更好的条件，并减小了固体重新悬浮的可能性。植物的吸收作用水生植物能直接吸收利用污水中的营养物质，供其生长发育。有根的植物通过根部摄取营养物质，某些浸没在水中的茎叶也从周围的水中摄取营养物质。水中植物产量高，大量的应用物质被固定在其生物体内。氧的传输作用水生植物的输氧速率远比依靠空气向液面扩散速率大，植物的输氧功能对水体的降解污染物好氧的补充量远大于由空气扩散所得氧量。植物输氧是植物将光合作用产生得氧气通过气道输送至根区，在植物根区的还原态介质中形成氧化态的微环境。人为创造一定的条件，利用适合相应河流水环境的水生植物及其共生的微环境,构建适合水体特征的水生植物群落,能有效降低悬浮物浓度，提高水体透明度及溶解氧，为其他生物提供良好的生存环境,改善水生生态系统的生物多样性。2、生物增效技术生物增效技术将微生物通过一定的技术手段(如利用载体材料、包埋物质或合理控制水力条件等)，使微生物固着生长，提高生物反应器内的微生物数量，从而利于反应后的固液分离，利于除氮和去除高浓度有机物，以及难以生物降解的物质，提高系统的处理能力和适应性生物增效技术立足于恢复、强化微生物群落来净化水体。微生物群落是水生态系统的基础生物组分，既是水体的“清道夫”，降解污染物，给其他的水生生物营造健康的水环境，也是生物链的重要环节，维系正常的物质循环。微生结构的改变反过来也助长了水环境恶化的趋势，如此恶性循环导致水生态系统的退化。生物增效技术正是通过营造微生物的生长空间，数百、数万倍放大微生物量，物（菌类、藻类、原后生动物等）是水体自然净化的主力军，河流受到污染水质变坏，也是因污染量过大超出微生物的消化能力。水质的下降导致部分生物种（包括微生物）丧失了生存环境而逐步消亡，而水生生物使水体自然的净化能力得到大大加强，放大对污染的消化能力，切断恶性循环。不仅可体现到水质的明显改善，也是促进水生态系统的良性发展循环。生物增效技术依靠微生物的能力自然净化水体，并紧密结合水生态系统的改善及相互促进发展，因而是一项长期、生态的河流治理措施。3、微生物制剂技术选育高效菌株制成为微生物复合制剂处理污染水体。其过程以酶促反应为基础，通过生物体内产生的具有催化功能的特殊蛋白质作为催化剂,净化污水、分解淤泥、消除恶臭。其缺点是要保持良好的水体改善效果,需根据水体变化情况,不断投加,可作为水体生态修复过程中的辅助措施。微生物制剂技术适合封闭缓流水体，在藻类大量爆发前使用，可弥补微生物制剂通常见效时间较长的缺点。4、人工浮岛技术生态浮床技术治理水环境与生态修复的原理是通过植物在生长过程中对水体中氮、磷等植物必需元素的吸收利用，及其植物根系和浮床基质等对水体中悬浮物的吸附作用，富集水体中的有害物质，与此同时，植物根系释出大量能降解有机物的分泌物，从而加速有机污染物的分解，随着部分水质指标的改善，尤其是溶解氧的大幅度增加，为好氧微生物的大量繁殖创造了条件，再通过微生物对有机污染物、营养物质的进一步分解，使水质得到进一步改善，最终通过收获植物体的形式，将氮、磷等营养物质以及吸附积累在植物体内和根系表面的污染物搬离水体，使水体中的污染物大幅度减少，水质得到改善，从而为高等水生生物的生存、繁衍创造生态环境条件，为最终修复水生态系统提供可能。人工浮岛中的植物种植方式有漂浮生长、聚苯乙烯泡沫板固定生长、编制袋填充人工基质种植、以毛竹作为漂浮物种植等几种种植方式。直接漂浮种植的植物植株不能挺立；聚苯乙烯泡沫板固定生长的植株可以有较好的分散度,但是泡沫板容易破碎,在改进泡沫板机械性能以后才可以直接用于工程实施之中,也能够在一定程度减少造成景观污染的可能；编制袋填充人工基质种植可以较好的固定植物,植物在基质中可以直立生长,根系可以在很大程度上在基质内充分分布,也可以在水体内有一定的分布,但是基质的存在限制了植物根系与水体的有效接触面积;其他的固定方式也具有使植株根系能够在水体中伸展的特点,可以为水体中微生物的生长提供载体。人工浮岛中的基质填料也可以为微生物的生长提供载体,增加了有效载体面积。基质填料增加了单位体积内填充物的密度,能够减少水体在植株根系的空间网状结构中交换和流通。人工浮岛,采取植物漂浮生长的方式,可以使该技术适用于不同深度的水体,水位的变化不会对人工浮岛产生影响。四、最终技术方案目前，生物－生态技术是目前国内外河流治理的主要技术，应用较为广泛和成熟。建立河道的水生态系统是长期维持水质的根本，本方案主