流域/河道水环境综合治理解决方案

一、背景

      我国开展生态环境治理十多年来，以污染减排为抓手，以改善环境质量、保护群众健康为根本出发点，重点实施“污染物减排、水环境保护、大气环境保护、固废污染防治、噪声污染防治、土壤、重金属与辐射污染防治、农村环境保护、生态环境保护、生态文化和环保能力建设”九大类项目，不断加强环保能力建设。

      在水环境治理方面，从初期的控制污染物排放总量、重金属污染，再到2015年出台“水十条”，加强城乡配套管网建设；2017年水治理各细分领域规定逐步出台，加快农村环境综合治理；2019开始，全面消除黑臭水体；2022年，推进美丽河湖保护建设，要求水资源、水生态、水环境协同治理，统筹推进；2024年，要求加快完善生态环境治理体系，对水环境治理提出了更高的要求。

二、水环境问题

      2022年开始，我国推进美丽河湖保护建设，水资源、水生态、水环境协同治理、统筹推进成为生态文明建设的主要目标。但是我国水生态环境还存在以下核心问题：

1.水体自净能力不足。北方污染负荷明显高于南方，国、省、市控断面水质超标；南方水系坑塘、河流交错，部分水系割裂，流动性差，需要因地制宜，一河一策、综合施策、标本兼治。

2.水源地污染隐患。大量化工企业临水而建，风险企业距离饮用水水源地较近或与饮用水源地有水力联系，对居民生活健康造成隐患。

3.污水厂尾水排放受限。目前我国污水厂整体能耗较高，但出水标准难以达到河、湖排放要求，提升河湖水体自净能力迫在眉睫。

4.雨水溢流及农业污染。瞬时暴雨超出污水处理厂处理量、被迫溢流口排放的低污染物浓度污水造成周边水体环境破坏。

5.排污口规范化建设。目前某些流域排污口管理的长效监督机制尚不完善，排污口的信息化建设覆盖度低，急需对重点流域干、支流、湖泊排污口的规范化建设。

三、方案描述

2.1尾水湿地技术

2.1.1人工湿地简介

      人工湿地：指模拟自然湿地的结构和功能，人为地将低污染水投配到由填料（含土壤）与水生植物、动物和微生物组成的独特生态系统中，通过物理、化学和生物等协同作用使水质得到改善的工程。或利用河流地、洼地和绿化用地等，通过优化集布水等强化措施改造的近自然系统，实现水质净化功能提升和生态提质。（引用《人工湿地水质净化技术指南》）

2.1.2人工湿地特点

      天然湿地是处于水陆交接相的复杂生态系统，而人工湿地则是为处理污水而人为设计建造的、工程化的湿地系统，是近些年出现的一种新型水处理技术，其主要特点是：

1）去除污染物的范围较为广泛，包括有机物、氮、磷、悬浮物、微量元素、病原体等，其净化机理十分复杂，综合了物理、化学和生物的三种作用；

2）通过发达的植物根系及填料表面生长的生物膜的净化作用、填料床体的截留及植物对营养物质的吸收作用，从而实现对水体的净化；

3）人工湿地对有机物有较强的处理能力，不溶性有机物通过湿地的沉淀、过滤可以很快从废水中截流下来，被微生物加以利用；

4）可溶性有机物则可通过微生物的吸附及微生物的代谢过程被去除。废水中大部分有机物的最终归宿是被异养微生物转化为微生物细胞及CO2和H2O；

5）废水中氮主要通过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过微生物的硝化、反硝化作用来完成的。人工湿地比传统活性污泥处理系统（一般无法完成反硝化作用）具有更强的氮的处理能力，比A/A/O系统则节省许多基建和运行费用；

2.1.3按功能分类

表流人工湿地示意图（来源于河湖生态缓冲带保护修复技术指南）

水平潜流人工湿地示意图（来源于河湖生态缓冲带保护修复技术指南）

水平潜流人工湿地示意图（来源于河湖生态缓冲带保护修复技术指南）

2.1.4适用水体

（1）达标排放的污水处理厂出水

（2）微污染河水：指受到污染，主要水质指标低于GB3838中Ⅳ类水质标准，但不差于水污染排放标准的河水。

（3）农田退水

（4）其他低污染水：指达标排放的污水处理厂出水、微污染河水、农田退水等类似性质的水。

2.2流域/河道生态修复措施

2.2.1河湖生态缓冲带简介

      生态缓冲带：指陆地生态系统与河湖水域生态系统之间的连接带和过渡区，包括从河湖多年平均最低水位线向陆域延伸一定距离的空间范围，其主要功能是隔离人为干扰对河湖负面影响、保护河湖生物多样性、减少面源污染。

      技术路线：包括工作准备、河湖岸带分类、缓冲带范围确定、保护修复技术措施、维护与监测评价等。

      缓冲带结构：河湖生态缓冲带由水位变幅区和陆域缓冲区两部分构成。水位变幅区是多年平均最低水位线和多年平均最高水位线之间的区域；陆域缓冲区是由多年平均最高水位线向陆域延伸一定范围的岸带空间，具体宽度根据河湖岸带类型确定。

（来源于河湖生态缓冲带保护修复技术指南）

      缓冲带修复要点及措施：生态修复型缓冲带，根据河流与河岸带现状问题，首先应去除干扰。对于农田、养殖塘等侵占岸线情况，应按确定的缓冲带范围有序退出，其他土地利用类型应根据实际情况尽量降低人为干扰对河流生态缓冲带生态功能的影响。进而按照河流生态缓冲带空间结构，从河流多年平均最低水位线至陆域范围实施生态修复，分区域可采用的修复措施主要包括：

（1）水位变幅区生态修复，范围为河流多年平均最高、最低水位线之间区域，主要修复措施包括基底修复、水生植物群落修复与生境营造；

（2）陆域缓冲区生态修复，范围为河流多年平均最高水位线以上陆域区域，主要修复措施包括基底修复、陆域植物群落构建与物种配置。

      另外，对有护岸需求的河岸带，应选择生态型护岸。

      缓冲带功能强化措施，主要包括湿地、生态拦截沟、绿篱隔离带、下凹式绿地、生态塘及生物滞留带等措施或组合技术措施，达到拦截初期雨水及阻控面源污染物的功能，提高缓冲带水质净化效果。

2.2.2生态拦截沟

      生态拦截沟一般指种有植被的地表沟渠，用于拦截降雨后初期径流污染。生态沟渠建设应综合考虑区域特性、经济发展水平、气象水文条件、土壤地形、地下水埋深及种养结构等方面的实际情况。

      生态拦截沟的建设鼓励利用原有排水沟渠进行改造和提升，适用于城市滨河道路两侧、公园绿地等区域，作为生物滞留设施、湿塘等低影响开发设施的预处理设施，衔接河流、绿地和城市雨水管渠系统等。也可作为雨水后续处理的预处理措施，与其他径流污染控制措施（渗透设施、生物滞留带等）联合使用，与不透水区域或其他处置措施自然连接。

      生态拦截沟适用于小流量径流，设计降雨量一般为 8 mm~10 mm。停留时间一般不小于 9 min，植物高度一般为 100 mm~150 mm。根据土壤类型，其最大流速不能超过 0.8 m/s，流速过大将冲倒植被并降低过滤性能。当浅沟有渗透设计时，要求最高地下水位至少 1 m。生态拦截沟断面常见形式有三角形、梯形和抛物线形。

（来源于河湖生态缓冲带保护修复技术指南）

（来源于河湖生态缓冲带保护修复技术指南）

2.2.3绿篱隔离带

      城镇型河流生态缓冲带外围人类活动频繁，影响缓冲带生态功能，宜采用隔离性较好的绿篱植被。植被主要由小灌木构成，高度在 1.2 m~1.6 m，可降低人为活动干扰，并可在适当位置开缺，方便居民和游人休闲活动。

      村落型河流生态缓冲带外围受人类和牲畜活动影响，宜采用结构比较稳定、隔离性能较好的绿篱植被，植被主要由灌木或小乔木密植构成。

（来源于河湖生态缓冲带保护修复技术指南）

2.2.4下凹式绿地

      下凹式绿地是一种高程低于周围路面或地面标高、可积蓄下渗自身和周边雨水径流的绿地，利用开放空间承接和贮存雨水，达到减少径流外排的作用。与植被浅沟的“线状” 相比，下凹式绿地能够承接更多的雨水，并且能够增加绿地的土壤肥力。下凹式绿地内部植物多以本土草本为主，通过植物和土壤的物理、化学和生物作用净化雨水径流，起到削减径流污染物及调节径流和滞洪的作用。

（来源于河湖生态缓冲带保护修复技术指南）

2.2.5生态塘

      生态塘是一种利用自然净化能力处理低污染水的生物处理设施，其对污水的净化过程与自然水体的自净过程相似。生态塘可利用天然的坑、塘、退出或废弃鱼塘、洼地等进行适当的人工修整，并设置围堤和防渗层，在塘中种植水生植物，投放鱼类、蟹类、贝类、螺类等土著水生动物，强化水生生物多样性，形成良性循环的水生态自净系统。通过净化塘中多条食物链对物质和能量的迁移、传递和转化，将污水中的有机污染物进行降解和转化。

（来源于河湖生态缓冲带保护修复技术指南）

2.2.6生物滞留带

      生物滞留带是一种具有地表径流滞蓄、净化作用的仿自然生态处置技术，主要由预处理设施、进口设施、蓄水层、植物、树皮覆盖层、种植土和填料层、砾石排水和溢流设施组成。通过填料、土壤、微生物和植物等物理、化学和生物作用处置雨水，利用植物截留和土壤渗滤净化雨水，有效减少径流中的悬浮固体颗粒和有机污染物，达到降低雨水径流的流速、削减洪峰流量、减少雨水外排等作用。

（来源于河湖生态缓冲带保护修复技术指南）

2.2.7生态浮岛与曝气增氧设施

      生态浮岛技术：生态浮岛技术，是指通过载体将水生植物栽培在自然水域的水面，不需要泥土的营养，利用植物根系及微生物作用去除水体中的N、P、有机物等污染物质，达到水质净化、营造景观甚至收获产量的效果。

生态浮岛常见固定方式（来源：梁和国, 等. 人工生态浮岛技术在富营养化河湖中的应用）

选取原则：

      1、适应性强

所选植物应能承受污染水体中高浓度的营养盐，同时能很好的应对当地的温度、湿度等季节变化，同等条件下，首选本地物种。

      2、净化能力强

优先考虑植物对N、P的去除效果，并且具有良好的体内富集能力；同时，在富营养程度较低的水体中，也应考虑水体中N、P含量能否满足植物正常生长的需要。

      3、根系发达

庞大的根系可以增加水体DO含量，成为各种微生物栖息的场所，承载着活跃的生物群体，净化水质的同时，还能将粘附水中悬浮颗粒等，提高水体的透明度。

      4、可操作性

所选植物应具备一定的物种优势，栽培简单，易于成活，抗逆性强，并且具备一定的经济价值，同时协调周围的景观环境，营造水上景观。

      5、多物种搭配

多种植物配合有利于植物物种之间的优势互补，实际配置过程中要依据不同季相、不同品种，使不同生长期能够相互衔接，始终保持浮岛较高的净化效果，并且形成层次多样的常绿水景。

      6、无害性

所选植物应注意物种安全，避免外来物种入侵。

      曝气机：利用电机驱动水体上扬，与空气发生充分接触后再次进入水体，使水体实现纵向循环，达到增氧和净化水质效果，常在河道、湖泊中应用。

      曝气机作用和特点：

（1）增强环境自净能力：底部水体在温度提升和溶解氧增加情况下，对底部沉积的动物排泄物、有机淤泥和腐烂藻类等有害物质进行分解，改善底质，激活底泥生态功能，提高水体自净能力。

（2）强力循环制造活水：活水是湖泊第二次生命，解层曝气形成强大的主水流和感应流，能有效打破温跃层形成的自然滞水带，使整个水体形成循环活水流。

（3）污染物资源化利用：表层水体中高浓度的藻类，转移到水体底层后部分成为鱼类、贝类的饵料。

（4）提高观感改善生态：短期内降低生化需氧量（BOD)，减少水中固体悬浮物（TSS)，提高水体能见度，去除异味和降解水体底部淤泥。同时可防止鱼类季节性死亡并抑制有害水生杂草生长。