盘点河道湿地生态治理技术|附国外五大河道治理典型案例
添加时间:2023-12-28 08:08:04
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河道湿地是什么?
《湿地公约》中的湿地定义:“湿地是指不论其为天然或人工、长久或暂时之沼泽地、泥炭地或水域地带,带有或静止或流动、或为淡水、半咸水或咸水水体者,包括低潮时水深不超过 6m 的水域”。
河道湿地是湿地的一种类型
河流湿地具有湿地一般特征,同时具有独特性。河流是开放系统,与边缘的水生生态系统和其他边缘的陆地生态系统之间产生了强烈的能量、养分和物种交换。
河道人工湿地是指对现状河道进行局部整治改造,在河道两侧的局部滩地上构建人工湿地处理系统,利用河道自然水位变化和水流流经人工湿地达到对污水治理的目的。
河道治理工艺有哪些?
优缺点:为好氧微生物及以藻类为食的一些原生动物提供了良好的生长条件,有助于好氧生物区系的出现并不断发展,增加了河道生物多样性。但需要提供动力,对相对封闭的水体难以充分发挥作用。
②复合生态滤床技术
概念:复合生态滤床是一种特殊人工湿地,是20世纪70年代兴起的污水生态治理技术。复合生态滤床是由集水管、布水管、动力设备及复合微生物等共同组成。
优缺点:建设和运行所需费用较低,期间产生能耗较少,维护较为方便,具有一定的景观作用。但极易造成堵塞,且后期需要人力长期管护。
③生物膜净化技术
概念:生物膜净化技术是利用一种全新的织物型生物膜载体,使用经培养驯化的高效微生物和微型生物,附着在填料或载体上繁殖。
优缺点:抗污水和化学物的侵蚀,保证微生物的繁殖力并提高其代谢率。吸附、分解氧化有机污染物、藻类、氮磷等营养物,使河道水体得到净化。投资较高、单位处理效率较低。
④水生植物修复技术
概念:通过种植水生植物,利用其对污染物的吸收、降解作用,达到水质净化的效果。水生植物生长过程中,需要吸收大量的氮、磷等营养元素,以及水中的营养物质,通过富集作用去除水中的营养盐。
优缺点:建设和运行费用低,可结合景观设计打造优美的植物景观。周期较长、需要配合其他工程技术使用。
⑤底泥生物氧化技术
城市水环境是一个开放的系统,其水体或流动、或受潮汐影响、或间歇性换水,而底泥是河道多年污染的积累,是河道黑臭和富营养化的重要原因。
概念:底泥生物氧化是将含有氨基酸、微量营养元素和生长因子等组成的底泥生物氧化配方,利用靶向给药技术直接将药物注射到河道底泥表面进行生物氧化,通过硝化和反硝化原理,除去底泥和水体中的氨氮和耗氧有机物。
优缺点:能够有效提高河道自净能力、节省费用。无法绝对控制药物对水体无害。
⑥生物多样性调控技术等
概念:通过人工调控受损水体中生物群落的结构和数量,来摄取游离细菌、浮游藻类、有机碎屑等,控制藻类的过量生长,提高水体透明度,完善和恢复生态平衡。
优缺点:提高河道自净能力、恢复河道生态多样性。周期长、常作为后期深度处理工艺。
生态系统恢复
河道景观
国外五大河道治理典型案例
多瑙河全长2850公里,是欧洲第二长河。多瑙河沿岸国家的污染排放(主要来源于家庭污染、城市下水污染、农业污染等),使得大量的水污染汇聚到黑海,直接造成黑海的水污染和富营养化问题。
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治理前后
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治理措施
一是建设生态河堤。恢复河岸植物群落和储水带,是维也纳多瑙河治理和开发的主要任务之一。把河堤由过去的混凝土人工建筑,改造成适合动植物生长的模拟自然状态,建成无混凝土河堤或混凝土外覆盖植被的生态河堤。
二是优化水资源配置和使用。严禁将工业废水和居民生活污水直接排入多瑙河,废污水由紧邻多瑙河的两座大型水处理中心负责处理,出水水质达标后,大部分排入多瑙河,少部分直接渗入地下补充地下水。此外,严格控制沿岸工业企业数量并严格监管。
三是修建水电站。它的主要作用并非是发电,而是调控维也纳多瑙河的水位和流速,降低洪灾风险,同时方便多瑙河的生态保护与开发。洪水来临时,洪水防治体系发挥了作用,水电站和四条河道充分发挥了疏导功能。
四是设立专款专项。由联邦、州和市政府三个专项拨款组成了洪水防治资金,主要用于完善洪水预报体系、拓宽河道、规划建造蓄洪区,在一些滨河居民区修建或加固防洪堤坝。
案例二:英国泰晤士河
泰晤士河全长402公里,流经伦敦市区,是英国的母亲河。19世纪以来,随着工业革命的兴起,河流两岸人口激增,大量的工业废水、生活污水未经处理直排入河,沿岸垃圾随意堆放。1858年,伦敦发生“大恶臭”事件,政府开始治理河流污染。
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治理前后
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治理措施
一是通过立法严格控制污染物排放。 20世纪60年代初,政府对入河排污做出了严格规定,企业废水必须达标排放,或纳入城市污水处理管网。企业必须申请排污许可,并定期进行审核,未经许可不得排污。
二是修建污水处理厂及配套管网。19世纪末以来,伦敦市建设了数百座小型污水处理厂,并最终合并为几座大型污水处理厂。
三是从分散管理到综合管理。自1955年起,逐步实施流域水资源水环境综合管理。1963颁布《水资源法》,成立河流管理局;1973年《水资源法》修订,全流域200多个涉水管理单位合并成泰晤士河水务管理局,形成流域综合管理模式。1989年,水务局转变为泰晤士河水务公司,政府建立专业化的监管体系,实现了经营者和监管者的分离。
四是加大新技术的研究与利用。20世纪五六十年代,研发采用活性污泥法处理工艺,并对尾水进行深度处理,出水生化需氧量为5-10毫克/升,处理效果显著,成为水质改善的根本原因之一。
五是充分利用市场机制。向排污者收取排污费,并发展沿河旅游娱乐业,多渠道筹措资金。
案例三:法国塞纳河
塞纳河巴黎市区段长12.8公里、宽30-200米。20世纪60年代初,严重污染导致河流生态系统崩溃,仅有两三种鱼勉强存活。污染主要来自四个方面,一是上游农业过量施用化肥农药;二是工业企业向河道大量排污;三是生活污水与垃圾随意排放,尤其是含磷洗涤剂使用导致河水富营养化问题严重;四是下游的河床淤积,既造成洪水隐患,也影响沿岸景观。
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治理前后
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治理措施
一是截污治理。政府规定污水不得直排入河,要求搬迁废水直排的工厂。1991-2001年,投资56亿欧元新建污水处理设施,污水处理率提高了30%。
二是完善城市下水道。巴黎下水道共有1300多名维护工,负责清扫坑道、修理管道、监管污水处理设施等工作,配备专业设备,并使用地理信息系统等现代技术进行管理维护。
三是削减农业污染。巴黎一方面从源头加强化肥农药等面源控制,另一方面对50%以上的污水处理厂实施脱氮除磷改造。但硝酸盐污染仍是难以处理的痼疾。
四是河道蓄水补水。为调节河道水量,建设了4座大型蓄水湖,蓄水总量达8亿立方米;同时修建了19个水闸船闸,使河道水位从不足1米升至3.4-5.7米,改善了航运条件与河岸带景观。此外还进行了河岸河堤整治,采用石砌河岸,避免冲刷造成泥沙流入;建设二级河堤,高层河堤抵御洪涝,低层河堤改造为景观车道。
案例四:韩国清溪川
20世纪40年代,随着城市化和经济的快速发展,大量的生活污水和工业废水排入清溪川河道,后来又实施河床硬化、砌石护坡、裁弯取直等工程,严重破坏了河流自然生态环境,导致流量变小、水质变差,生态功能基本丧失。50年代,政府用水泥板封盖河道,清溪川被覆盖成为暗渠,水质亦因废水的排放而变得恶劣。
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治理前后
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治理措施
一是疏浚清淤。2005年,总投资3900亿韩元(约3.6亿美元)的“清溪川复原工程”竣工,拆除了河道上的高架桥、清除了水泥封盖、清理了河床淤泥、还原了自然面貌。
二是全面截污。两岸铺设截污管道,将污水送入处理厂统一处理,并截流初期雨水。
三是保持水量。从汉江日均取水9.8万吨,通过泵站注入河道,加上净化处理的2.2万吨城市地下水,总注水量达12万吨,让河流保持40厘米水深。
案例五:德国埃姆舍河
埃姆舍河全长约70公里,是莱茵河的一条支流。该流域煤炭开采量大,导致地面沉降,致使河床遭到严重破坏,出现河流改道、堵塞甚至河水倒流的情况。19世纪下半叶起,工业区的大量工业废水与生活污水直排入河,河水遭受严重污染,曾是欧洲最脏的河流之一。
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治理前后
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治理措施
一是雨污分流改造和污水处理设施建设。一方面实施雨污分流改造,将城市污水和重度污染的河水输送至两家大型污水处理厂净化处理,减少污染直排现象。另一方面建设雨水处理设施,单独处理初期雨水。此外,还建设了大量分散式污水处理设施、人工湿地以及雨水净化厂,全面削减入河污染物总量。
二是采取“污水电梯”、绿色堤岸、河道治理等措施修复河道。“污水电梯”是指在地下45米深处建设提升泵站,把河床内历史积存的大量垃圾及浓稠污水送到地表,分别进行处理处置。绿色堤岸是指在河道两边种植大量绿植并设置防护带,既改善河流水质又改善河道景观。河道治理是指配合景观与污水处理效果,拓宽、加固清理好的河床,并在两岸设置雨水、洪水蓄滞池。
三是统筹管理水环境水资源。当地政府、煤矿和工业界代表,于1899年成立了德国第一个流域管理机构,即“埃姆舍河治理协会”,独立调配水资源,统筹管理排水、污水处理及相关水质,专职负责干流及支流的污染治理。治理资金60%来源于各级政府收取的污水处理费,40%由煤矿和其他企业承担。