河流污染控制及生态修复

日期:2022-03-31

1)河流治理规划方案制定 

概况及应用领域: 

  河流治理战略方案是指为实现河流生态完整性恢复和生态功能保障这一河流治理核心期望目标,基于河流水污染发展过程和症状诊断结果,从全局的、长远的观点出发研究受损河流治理和生态修复的战略方向、战略目标、战略重点和战略规划,进而明确河流水污染现状与治理战略目标之间的差距,并为弥补这个差距而提出即将采取的策略和总体性行动谋划。河流治理战略方案是未来一段时间之内河流治理的总体谋划和纲领,一般具有几个基本特点:(1)目标明确、(2)渐进实施、(3)可执行性良好、(4)灵活性好。 

  从河流治理战略方案的内涵和基本特点可以看出,在战略方案制定的战略目标方面,要坚持河流生态服务功能优先原则,在河流问题诊断评估中坚持生态完整性的综合评价原则,在目标任务布局方面坚持特征目标分期达近原则,而在流域污染控制方面,坚持基于水质目标的流域污染减排原则。该成果可广泛应用于污染河流治理领域。 

技术流程: 

  首先,应从流域河流水污染治理的重大需求出发,基于河流生态系统基本组成要素和流域驱动因子分析,系统诊断和表征河流水环境问题;其次,贯彻河流生态系统功能保障为首要原则,以保障河流水资源安全和水生态健康的水质评价和河流指示种评估为基础,界定河流污染类型及其主要目标水质;再次,从约束性水质指标达标差距和区域社会经济发展的阶段性两个方面,提出流域水污染治理的阶段划分时间序列,结合河流水功能和水生态目标要求,提出“十二五”和“十三五”期间的目标任务要求,制定河流治理路线图;然后,根据不同污染类型和污染状况,划定河流治理重点控制单元,并提出对应的重点任务布局;最后,选择流域典型重污染河流,给出相应的河流污染负荷减排方案。 

示范与应用: 

  基于该成果,已完成《海河流域河流治理战略方案》、《滏阳河(邢台段)重污染河流水质改善方案》、《龙景湖污染治理方案》等方案的编制。 

    

2)河网地区饮用水源生态湿地构建技术 

概况及应用领域: 

  河网地区饮用水源生态湿地构建技术是通过在自来水厂前端构建规模化仿自然生态湿地,以环境友好的手段来较大幅度提升自来水厂进水水质的技术。该项技术在实现水厂水源水主要水质指标提升的基础上,还具备生物多样性改善、清新空气、景观美化等多项生态服务功能,成为建设该类型湿地地区的城市名片。 

技术特点/设备参数: 

  该成果主要运用湿地根孔生态净化区的构建和受污染源水净化湿地水力调控等多项关键技术。在根孔构建上运用人工强化与诱导相结合,构筑根孔与自然根孔相结合的“双强化”的方法,在沟壕-植物床系统的构建上则通过水力梯度和竖向设计,卡口(半堵头)、堵头水量输配控制等人工水力调控来强化水陆交错带的边缘净化效应,独创地通过预处理区-根孔生态净化区-深度净化区的有机串联,大沟、小沟、植物床组成有机并联体,来联合净化水质。 

专利和获奖情况: 

  支撑该成果的技术已获得三项授权发明专利。成果获得2011年度国家住房和城乡建设部“中国人居环境范例奖”、2012年度联合国人居署迪拜国际改善居住环境最佳范例奖之“全球百佳范例”奖。 

市场分析: 

  该项技术适用于以微污染河网作为源水,饮用水安全受到威胁的地区。该技术可在一定程度上抑制水厂源水水质进一步恶化的趋势,净化水质,为地区的饮用水安全提供长久对策。具有此类需求的地区为数众多,该项技术具有广阔的市场应用前景。 

实际应用案例: 

  目前该成果在嘉兴地区的石臼漾水厂、贯泾港水厂,海宁的第三水厂、第二水厂的前端进行了技术实际运用,推广总面积达9400余亩,日处理总水量约130万吨,服务人口约300万。 

产业化所需条件: 

  每个地区的水文、水质、地质、河湖状况以及主要污染源等存在差异,生态水源湿地的产业化构建、推广需要建立在因地制宜、具体情况具体分析的基础上,才能达到各个实际建造的湿地的参数与效果的双项最优。 

    

3)河道人工湿地在线净化技术 

概况及应用领域: 

  河道人工湿地在线净化技术(河道净化器)是一种特殊的线型人工湿地技术,在受损河道内原位构建,集景观功能与环境功能于一身的生态工程手段。该技术使河水在通过净化器过程中,改变流态,通过水文和ORP变化,促进氨氧化过程,得以去除氨氮和COD。该技术工艺流程为待处理水体进入河道净化器后,首先经过沉降系统,去除水体中大多数颗粒物,随后经导流前置库,通过人工河心洲和生态透水堰作用,使得水体平行通过生态净化系统(净化渠、生态塘)和旁路河道,实现污染物净化去除。河道净化器可广泛应用于河流生态修复领域。 

技术特点/设备参数: 

  河道净化器隶属潜流河道湿地,具有自身特点: 

  ①线性构型,传统潜流湿地长宽比在3-6之间,而河道净化器原位构建于河道中,河道自身特点决定了河道净化器长宽比需远大于6 

  ②水力/水位调控影响大,河道净化器是一种线性湿地,河道中水体流速与流态对其去除污染物有很大影响; 

  ③介质强化,灌区河道岸边带严重丧失,水体流动缓慢,污染物沉积严重,导致水体中DO含量很低,不利于氨氮转化,河道净化器中介质填料尤为重要。 

专利和获奖情况: 

  该技术已申请国家发明专利。 

示范与应用: 

  河道净化器示范工程位于七里海湿地津唐运河旁,示范工程对水体中氮、磷的去除效果较为明显,对氨氮、总磷、COD的平均去除率分别为21%16%14%。在进水氨氮、总磷、COD浓度值较高的情况下,通过河道净化器示范工程的处理,氨氮、总磷、COD出水质量浓度接近或达到地表Ⅴ类水标准。 

    

4)旁路离线河流净化器技术 

技术原理及应用领域: 

  “旁路离线河流净化器”技术,是基于支流与主河道形成回路的特征,通过工程技术措施,将一部分主河道的水引入支流,把支流作为主河道的旁路离线水质净化系统,既可离线处理外来客水,又可在线处理自身河道河水。依据调蓄、滞留、净化和自然河道仿拟的原理,因地制宜,通过优化组合不同离线-在线生物/生态技术,构建旁路离线河流净化器技术与系统,强化河流自净功能,逐步恢复河流水质和生态功能。本项技术适合非常规水源补给河流的生态治理与修复。 

技术特点: 

  “旁路离线河流净化器关键技术与系统”可系统集成在线、离线河流水质净化技术的优点,以塘-湿地组合水质净化技术为主,以拟自然河道技术、滨岸植被缓冲带技术、河道内沉水植物群落重建技术等为辅。结合生态工程技术、环境工程技术和水利工程技术手段,该系统对于氨氮浓度15-20mg/L及以下的污染河流特别有效。 

工艺流程: 

  该技术与系统主要由塘-湿地组合水质净化技术与系统、高效复合潜流人工湿地技术、拟自然河道技术、滨岸植被缓冲带技术、河道内沉水植物群落重建关键技术等组成。 

示范与应用: 

  基于“旁路离线河流净化器”关键技术,构建了龙道河污染控制与生态治理综合示范区。该示范区位于北京市顺义区后沙峪镇,控制流域面积为26.40km2,河段长度为10.14km,其中龙道河为8.74km。温榆河水通过引水渠进入罗马湖塘-湿地系统和拟自然河道河段,水质得到净化后回流至温榆河,对温榆河水进行稀释净化,改善温榆河水质。 

    

5)改性土壤湖泊修复技术 

概况: 

  改性土壤湖泊修复技术集成了环境纳米技术、天然材料表面改性技术、高效除藻技术及厌氧底泥改善与沉水植被恢复修复技术。主要用于解决天然水体富营养化、蓝藻水华及水污染问题,可实现藻华应急治理和受损水环境的长效修复,达到标本兼顾综合修复污染水体的目的。使用范围包括江河湖泊水华与水污染控制、污染底泥内源污染控制、以及海水赤潮控制等。 

技术特点: 

  该技术选用岸边原位天然土壤为主要原材料,使用天然改性剂和高效的氧纳米气泡负载技术,经过绿色环保的改性技术制备水体和底泥修复材料,自主研发了系列高效自动机械播撒设备,能够实现安全、高效、低成本、大面积、多功能和大规模机械化治理污染水体的目的。 

专利和获奖情况: 

  目前该系列技术已申请国内外专利共计45项,其中国内专利43项,国际专利2项,获授权 14 项。 

市场分析: 

  在过去30年内,在我国被污染的湖泊面积已从最初的135平方公里激增至1.4万平方公里,被污染的湖泊类型也从城市小湖泊发展到一些大中型湖泊。20154月国务院印发《水污染防治行动计划》,将拉动4万亿投资。由于该技术在国内外湖泊治理技术中处于领先地位,而目前国内湖泊富营养化、河道黑臭污染严重,严重影响地方发展及百姓生活,是亟待解决的问题,市场前景良好,一旦推广,将具有巨大的社会经济效益和社会效益。 

产业化所需条件: 

  目前该套技术已完成研发试验,实施产业化条件基本具备,但缺乏市场运作和大型工程运作的条件和能力。 

    

6)黑臭水体治理技术 

概况及应用领域: 

  在国家重大专项“水体污染控制与治理”的持续支持下,针对黑臭水体呈现的污染物浓度高,天然基流缺乏,水体自净能力差等技术难题,生态环境研究中心黑臭水体治理团队充分考虑城市水体治理的艰巨性、长期性、阶段性,以黑臭水体根治和海绵城市建设为抓手,以城市排水系统和河湖生态治理为着力点,设计分流域、分区域、分阶段的黑臭水体治理技术方案。技术方案确定以DO为核心指标的黑臭水体治理标准,在污染负荷消减分配的基础上集成负荷消减关键技术、系统设计工程布局,实施工程精确减排与长效运行维护。技术方案支撑环保企业开展PPP工程实践,提高企业技术水平和创新能力,突出科学性、先进性、系统性和可达性,实现“水十条”考核任务。 

技术特点: 

  (1)以黑臭水体根治和海绵城市建设为抓手,以城市排水系统和河湖生态治理为着力点,实施陆域-水域一体化统筹。 

  (2)构建出以流域水安全保障与水生态功能恢复等为目标的水环境治理与水生态修复集成技术体系。 

专利和获奖情况: 

  申请黑臭水体相关发明专利11项,授权5项,包括河流型、湖库型及农村型黑臭水体消除核心专利3项。 

市场分析: 

  “水十条”驱动政府直接投资黑臭水体治理约1.9万亿,拉动GDP增长约5万亿,为相关环保企业带来约1.4万亿技术与产品服务市场。 

实际应用案例: 

  1)国家水体污染控制与治理科技重大专项: 东江高度集约开发区域(深圳龙岗河)水质风险控制与水生态功能恢复技术集成及综合示范(流域面积:360km2国拨研发经费:2834万); 

  2)深圳市丁山河流域水环境整治工程(流域面积:80km2工程投资:4.2亿); 

  3)长春市西湖流域水环境整治工程(流域面积:110km2工程投资:17.3亿)。 

产业化所需条件: 

  政府牵头搭建合作平台或与企业自主合作。 


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