水環(huán)境治理工程循環(huán)經(jīng)濟(jì)

水務(wù)產(chǎn)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)“雙高計(jì)劃”水利水電建筑工程專(zhuān)業(yè)群主講人：李龍水環(huán)境治理工程循環(huán)經(jīng)濟(jì)CHAPTER

5CONTENTS目錄1城市水環(huán)境治理工程3生態(tài)類(lèi)修復(fù)技術(shù)2工程類(lèi)修復(fù)技術(shù)1.1水務(wù)產(chǎn)業(yè)的定義SECTON1城市水環(huán)境治理工程1.1水環(huán)境的定義地表水環(huán)境：如河流、湖泊、水庫(kù)、海洋、池塘、沼澤等；水環(huán)境是指地球上分布的各種水體的綜合體。包括：地下水環(huán)境：如泉水、淺層地下水、深層地下水等。

水環(huán)境是構(gòu)成環(huán)境的基本要素之一，是人類(lèi)社會(huì)賴(lài)以生存和發(fā)展的重要場(chǎng)所，也是受人類(lèi)干擾和破壞最嚴(yán)重的地區(qū)。1.2城市水環(huán)境的定義

城市水環(huán)境是一個(gè)城市所在的地球表層的空間中水圈的所有水體、水中懸浮物和溶解物的總稱(chēng)。

城市水環(huán)境的好壞與人們的生活質(zhì)量息息相關(guān)。圖1城市水環(huán)境1.3城市水環(huán)境修復(fù)技術(shù)

城市水環(huán)境修復(fù)是指將受污染的河流、湖泊等城市水體恢復(fù)至原來(lái)沒(méi)有受污染的狀態(tài)，或者恢復(fù)到某種合適的狀態(tài)。

在實(shí)際修復(fù)中，一般很難將城市水環(huán)境修復(fù)到原來(lái)沒(méi)有受到人為干擾的狀態(tài)。因此，一般只是適當(dāng)修復(fù)，既恢復(fù)水體的生態(tài)功能，又能夠滿(mǎn)足人類(lèi)的需求。1.3城市水環(huán)境修復(fù)技術(shù)工程類(lèi)修復(fù)生態(tài)類(lèi)修復(fù)底泥疏浚生態(tài)補(bǔ)水河流形態(tài)修復(fù)水生生物修復(fù)生物膜處理微生物修復(fù)土地處理本章主要介紹城市水環(huán)境治理工程循環(huán)經(jīng)濟(jì)的相關(guān)技術(shù)。1.1水務(wù)產(chǎn)業(yè)的定義SECTON2工程類(lèi)修復(fù)技術(shù)2.1底泥疏浚底泥疏浚主要針對(duì)季節(jié)性斷流且內(nèi)源污染嚴(yán)重的河流，通過(guò)河道底泥的直接機(jī)械疏挖，清除水體內(nèi)源污染源，控制污染物的持續(xù)釋放，達(dá)到河流生態(tài)修復(fù)的目的。圖2河道底泥疏浚該技術(shù)適用于突發(fā)水污染問(wèn)題的應(yīng)急處置，可快速改善污染河道的水質(zhì)狀況，但作業(yè)工程量大，成本高昂，難以避免對(duì)河流底質(zhì)生態(tài)系統(tǒng)的損害，且往往難以從根本上解決問(wèn)題。2.2生態(tài)補(bǔ)水生態(tài)補(bǔ)水技術(shù)是對(duì)缺水河流的生態(tài)修復(fù)技術(shù)，通常包括閘壩設(shè)置、閘壩生態(tài)調(diào)度和生態(tài)輸水等內(nèi)容。（1）閘壩設(shè)置：河道內(nèi)布設(shè)堰、低壩等維持基本水量。（2）閘壩生態(tài)調(diào)度：利用河道閘壩進(jìn)行水量調(diào)度時(shí)，應(yīng)將生態(tài)要素考慮在內(nèi)，滿(mǎn)足工程下游河道的生態(tài)需水，緩解對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)的脅迫。（3）生態(tài)輸水：通過(guò)閘、泵等水利設(shè)施的調(diào)控，引入上游河道、水庫(kù)水源，或處理廠(chǎng)處理水，補(bǔ)充河道水量，促進(jìn)河流生態(tài)修復(fù)。

生態(tài)補(bǔ)水技術(shù)可直接有效地改善河道缺水狀況，提升水環(huán)境容量，但具有工程量大、施工成本高等不足。表1生態(tài)補(bǔ)水技術(shù)與應(yīng)用實(shí)例2.2生態(tài)補(bǔ)水2.3河流形態(tài)修復(fù)

（1）橫斷面結(jié)構(gòu)修復(fù)：指在不影響河道功能的條件下，盡量保持河流天然斷面形態(tài)，若無(wú)法保持天然斷面，則按照復(fù)式、梯形、矩形斷面的順序選擇。（2）河道蜿蜒性修復(fù)：蜿蜒性是天然河流平面形態(tài)的典型特征。河道蜿蜒度修復(fù)包括大尺度和小尺度兩個(gè)層面，前者是指應(yīng)尊重河流地貌特性，應(yīng)彎則彎，應(yīng)直則直，盡可能保持原有蜿蜒性，確保河流連續(xù)；后者則多借由堆石、丁壩等結(jié)構(gòu)營(yíng)造局部蜿蜒性。河流形態(tài)修復(fù)主要指基于近自然原理，盡可能恢復(fù)河流橫向連通性和縱向連續(xù)性、形態(tài)多樣性、河床與河岸的生態(tài)化等的技術(shù)。河流形態(tài)修復(fù)

（3）河道縱向連通性修復(fù)技術(shù)：指盡可能恢復(fù)河流的縱向連續(xù)性，通暢其物質(zhì)和能量的縱向流動(dòng)，常通過(guò)拆除或降低阻礙水流的諸如閘門(mén)、水壩、漿砌谷坊壩、跌水等擋水建筑物等方式改善河道的縱向連通性，有利于恢復(fù)河流的生物多樣性。（4）生態(tài)河床構(gòu)建：主要指通過(guò)深槽與淺灘形態(tài)序列構(gòu)建、河床生態(tài)化以及棲息地結(jié)構(gòu)加強(qiáng)等技術(shù)，塑造河床的形態(tài)格局，提高河道的生境異質(zhì)性。2.3河流形態(tài)修復(fù)河流形態(tài)修復(fù)

（5）生態(tài)岸坡構(gòu)建：指河道岸坡的生態(tài)防護(hù)，將植物、自然材料等與工程技術(shù)有機(jī)結(jié)合，在保證河岸穩(wěn)定性與抗侵蝕性前提下，營(yíng)造多種生物共生的生態(tài)景觀(guān)，常用措施有植物環(huán)、生態(tài)型土壤技術(shù)等。圖3生態(tài)岸坡示意圖2.3河流形態(tài)修復(fù)

表2河流形態(tài)修復(fù)技術(shù)與應(yīng)用實(shí)例2.3河流形態(tài)修復(fù)1.1水務(wù)產(chǎn)業(yè)的定義SECTON3生態(tài)類(lèi)修復(fù)技術(shù)3.1水生植物修復(fù)技術(shù)

水生生物修復(fù)技術(shù)水生植物修復(fù)技術(shù)水生動(dòng)物修復(fù)技術(shù)水生植物修復(fù)技術(shù)是指通過(guò)水生植物通過(guò)根系對(duì)水體中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收，對(duì)金屬離子和有機(jī)物質(zhì)的富集，以及為各種能凈化水質(zhì)的微生物提供棲息地等的作用，使水體得到凈化的技術(shù)。3.1水生植物修復(fù)技術(shù)

（1）人工濕地技術(shù)：通過(guò)人為建造由飽和基質(zhì)、挺水與沉水植物、水體、動(dòng)物構(gòu)成的復(fù)合體，構(gòu)建人工濕地生態(tài)系統(tǒng)，利用自然生態(tài)系統(tǒng)的物理—化學(xué)—生物的多重協(xié)同作用，通過(guò)過(guò)濾、吸附、降解等過(guò)程，同化或異化水體營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)水污染治理，恢復(fù)水環(huán)境水質(zhì)。該技術(shù)具有管理成本低、運(yùn)行簡(jiǎn)便、無(wú)重復(fù)污染等優(yōu)點(diǎn)，但也存在占地面積大、處理效果不完全可控等缺陷。圖4人工濕地示意圖

（2）生物浮島：通過(guò)將挺水植物、陸生植物等有機(jī)組合后種植于人為設(shè)計(jì)、搭建的輕質(zhì)浮島上，利用植物根系吸收水體中的N、P等營(yíng)養(yǎng)元素，而由此構(gòu)成的植物—微生物—?jiǎng)游锷鷳B(tài)系統(tǒng)的分解、合成、代謝功能除去污染水體中的有機(jī)物及其他營(yíng)養(yǎng)元素，達(dá)到凈化水質(zhì)的目的。該方法適用于富營(yíng)養(yǎng)化河流治理，具有工程量小、維護(hù)簡(jiǎn)單、避免重復(fù)污染等優(yōu)點(diǎn)，但難以實(shí)施機(jī)械化、標(biāo)準(zhǔn)化推廣，適用范圍較為有限。圖5生物浮島3.1水生植物修復(fù)技術(shù)

（3）穩(wěn)定塘：是指基于水體的天然自?xún)裟芰?，在洼地或適宜河段人工修建處理塘，使待處理污水于其中緩慢流動(dòng)、稀釋與擴(kuò)散，利用穩(wěn)定塘中細(xì)菌、藻類(lèi)等微生物的代謝作用降解污染物，凈化水體。該方法具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無(wú)需污泥二次處理、成本低、管理簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)具有占地面積大、處理效果不穩(wěn)定等缺點(diǎn)。另外，為避免污染地下水，穩(wěn)定塘常需設(shè)置圍堤和防滲層。圖6穩(wěn)定塘3.1水生植物修復(fù)技術(shù)

（4)水生植被恢復(fù)：指在發(fā)生逆向演替的水生生態(tài)系統(tǒng)中，選取適應(yīng)性強(qiáng)、生長(zhǎng)狀況好且具備水質(zhì)凈化能力的現(xiàn)存植被，通過(guò)設(shè)計(jì)、布置合理的群落結(jié)構(gòu)組成，截流陸源污染物，加快河流生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)恢復(fù)，保護(hù)物種多樣性，實(shí)現(xiàn)良性循環(huán)的修復(fù)方法。圖7水生植被修復(fù)河湖3.1水生植物修復(fù)技術(shù)

3.1水生植物修復(fù)技術(shù)表3水生植物技術(shù)與應(yīng)用實(shí)例

（2）水生動(dòng)物修復(fù)技術(shù)又稱(chēng)生物操縱法，是指基于生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈原理，通過(guò)投放魚(yú)類(lèi)、蝦類(lèi)、螺螄和河蚌等大型底棲動(dòng)物，營(yíng)造“水生植物—微生物—藻類(lèi)—水生動(dòng)物”食物鏈，達(dá)到控制水體藻類(lèi)量，實(shí)現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)完整性的目標(biāo)。圖8水生植物聯(lián)合水生動(dòng)物修復(fù)技術(shù)示意圖3.2水生動(dòng)物修復(fù)技術(shù)3.3生物膜處理技術(shù)生物膜處理

通過(guò)在天然河道中人工補(bǔ)充填料或載體，促進(jìn)水體細(xì)菌增殖，利用其產(chǎn)生的生物膜的凈化、過(guò)濾作用，攝取水體中的有機(jī)污染物并吸收、同化，大幅提升水體自?xún)裟芰?，改善河流水質(zhì)的方法。該方法具有成本低、效率高、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)，在有機(jī)物污染突出城市中小河流應(yīng)用效果相對(duì)較好。圖9生物膜修復(fù)河湖3.4微生物修復(fù)技術(shù)

使天然或特殊微生物（光合細(xì)菌、硝化細(xì)菌等）大量繁殖，將水體中的污染物、動(dòng)植物殘?bào)w等分解為二氧化碳、硝酸鹽等小分子，起到去碳、去氮、除磷、絮凝等的作用，使污染水體得到凈化的技術(shù)。該方法具有耗時(shí)短、經(jīng)濟(jì)高效、不產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點(diǎn)，是一項(xiàng)新興的可靠的水環(huán)境治理技術(shù)。圖10微生物修復(fù)技術(shù)示意圖3.4土地處理技術(shù)

利用土地中微生物和植物系統(tǒng)的自我調(diào)控功能及對(duì)污染物的吸收、過(guò)濾和凈化作用，對(duì)被污染水體進(jìn)行改善凈化，同時(shí)，污水中氮磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)可促進(jìn)農(nóng)作物生長(zhǎng)和發(fā)育，實(shí)現(xiàn)被污染水體的無(wú)害化和資源化，依據(jù)處理對(duì)象目標(biāo)不同，可具體分為慢速滲濾、快速滲濾、地表漫流、濕地處理和地下滲濾幾種工藝類(lèi)型。該方法具有工藝靈活、效果穩(wěn)定、工程投資小等優(yōu)點(diǎn)。因系統(tǒng)易堵塞等缺點(diǎn)，目前尚未能大規(guī)模應(yīng)用，但該技術(shù)在農(nóng)業(yè)污水灌溉領(lǐng)域具有較為廣闊的應(yīng)用前景。4小結(jié)

經(jīng)過(guò)多年的探索，城市水環(huán)境治理已從單一的結(jié)構(gòu)性修復(fù)向綜合性修復(fù)發(fā)展，相應(yīng)的修復(fù)