(2)河流湿地修复工程生态修复技术

根据湿地的组成和生态系统特征,湿地的生态恢复可以概括为湿地生境恢复、湿地生物恢复和湿地生态系统结构和功能恢复三个部分。相应地,湿地生态修复技术也可以分为三类:

1.湿地生境恢复技术

湿地生境恢复的目标是通过采取各种技术措施提高生境的异质性和稳定性。湿地生境恢复包括湿地基底恢复、湿地水状况恢复和湿地土壤恢复。湿地基底的修复是通过采取工程措施,维持基底的稳定,稳定湿地面积,改造湿地的地形地貌。基底修复技术包括湿地基底重建技术、湿地及上游水土流失控制技术、清淤技术等。

湿地水条件的恢复包括湿地水文条件的恢复和湿地水环境质量的改善。夹河湿地水文条件的恢复通过疏浚水系等水利工程措施实现;湿地水环境质量改善技术包括污水处理技术、水体富营养化控制技术等。需要强调的是,由于水文过程的连续性,需要严格控制源头河流的水质,加强夹河上游及相关支流的生态建设。土壤修复技术包括土壤污染控制技术和土壤肥力修复技术。

2.湿地生物修复技术

该技术主要包括物种繁育与培育技术、物种引进技术、物种保护技术、种群动态调控技术、种群行为控制技术、群落结构优化配置与形成技术、群落演替控制与恢复技术。

3.生态系统结构和功能的恢复技术

该技术主要包括生态系统的总体设计技术、生态系统的构建与整合技术等。湿地生态恢复技术的研究既是湿地生态恢复研究的重点,也是难点。

本着过程经济、技术稳定、管理简单的设计原则,考虑生态保护与水质净化相协调,环境效益与经济效益并重,湿地建设与农村产业结构调整相统一,根据夹河地貌特点确定湿地生态修复工程方案。在全面调查嘉禾湿地资源背景和环境状况的基础上,重点保护现有湿地资源和环境,部分疏浚淤积湿地,实施退耕还湿工程,恢复湿地植被,加强保护设施建设,为嘉禾湿地的全面保护和可持续发展奠定基础。

湿地生态修复工程首先是实施清淤接驳工程,增加湿地水域面积,增加湿地蓄水量。其次,对水域的土壤护坡和混凝土护坡进行生态护坡和湿地植物种植工程,主要进行生态护坡和湿地植物种植,形成河流滞留池,在保证河流水质净化效果的基础上兼顾景观发展。

4.湿地建设的主要技术方案

该方案本着确保河流水质安全、促进经济发展和社会稳定的原则,在河流综合整治过程中需要走一条科学的治污之路,即从流域内每一条集水河流入手,按照目标、总量、项目、投资一体化的小流域治理思路,实施“治”、“用”、“保”战略,综合运用经济、法律、科技和必要的行政手段。注重发挥市场机制、宏观管理机制和公众参与机制的作用,全面推进流域经济结构调整、城市环境基础设施建设、清洁生产、污染控制、污水再生利用、生态保护和建设,扎实推进流域污染综合治理。

所谓“治”,就是治污。是指以循环经济和工业生态理念为指导,综合采取结构调整、清洁生产、末端治理、环境基础设施建设、面源污染控制、清淤疏浚等全过程污染防治措施,解决流域环境污染问题。

所谓“用”,就是水资源在行政区域内的全流通。立足节水,因地制宜,分类指导,充分利用闲置荒地和废弃河道,建设再生水调蓄设施,合理规划污水回用工程,最大限度实现水资源的流域内循环,减少污水排放。

所谓“保护”,就是流域的生态修复和功能强化。在污染治理和污水资源化的基础上,采取湿地建设、水土保持、小流域开发治理、自然保护区建设等生态修复重建技术,强化流域生态修复进程,使其尽快向提高自净能力、改善水质和生态环境、恢复应有生态功能的有利方向转变。

就处理技术的内在属性和特点而言,受污染河流的净化技术一般分为物理/化学技术和生物/生态技术。

物理/化学技术是目前城市河道整治中常见的应急技术,主要包括河道曝气、底泥疏浚、引水冲污、添加化学药剂等。物理/化学技术短期效果好,但成本高,且只能处理小河流或景观价值高的河流,对环境有一定副作用,生态效果不理想,难以长期应用。

目前,生物/生态技术主要包括生物过滤、人工湿地、滞留池、多自然河道和植物浮床。

(1)生物过滤技术

生物过滤技术属于受污染河流的强化处理技术,特别适用于污染严重的河流支流的水质净化。生物过滤技术结合了生物膜的降解特性和填料的过滤功能,既具有生物膜处理技术处理效率高、冲击负荷大的特点,又具有过滤技术的稳定性(在不同环境条件下对不同种类和大小的污染物有一定的去除能力),技术的适用性和可持续性比较强;生物过滤技术还可以通过调节运行条件实现多种污染物去除功能(如脱氮除磷)。

(2)加强人工湿地技术。

湿地是陆地和水域的过渡地带,具有独特的生态结构和功能,是自然环境中自净能力较强的区域之一。人工湿地可以利用天然或人工的池塘或沟渠,在底部铺设不透水层,填充一定深度的土壤和填料形成填充床,在表面种植一些速生耐水植物(如芦苇和香蒲),形成含有多种基质和生物的独特生态环境。因此,人工湿地是一种良好的污染河水生态净化技术。

根据水流模式,人工湿地可分为潜流(SSF)和表面流(FWS)。其净化机理主要包括:①过滤沉淀;②吸附和离子交换;③污染物的降解;④植物对养分的吸收;⑤病原体的灭活。

表面流湿地类似于自然沼泽湿地。污水在人工湿地床表面流动,水位较浅,一般在0.1 ~ 0.6m左右..这种人工湿地具有投资少、操作简单、运行费用低等优点。缺点是占地面积大,水力负荷低,去污能力有限,受气候影响大,夏天会产生蚊蝇和异味。除了改善水质,表面流人工湿地还为人们提供了美学价值,为水生野生动物提供了栖息地。表面流人工湿地常用于湖泊和河流的水质净化和生态恢复。

潜流湿地系统中,污水在湿地床内部流动,可以充分利用基质层表面生长的生物膜、丰富的植物根系和基质截留,有效延长水力停留时间,提高湿地系统的处理效果和处理能力。同时,由于水在土层以下流动,具有保温性好、对处理效果影响小、卫生条件好等优点。它是目前被广泛研究和应用的湿地系统。与表面流湿地相比,潜流人工湿地存在易堵塞、管理复杂、投资高、环境友好性差等缺点。

在具体应用中,可以选择不同的基质(土壤和填料),根据实际情况种植不同的植物,利用系统中不同的基质、植物、微生物和动物形成的独特生态环境来净化受污染的河水。

(3)滞留池技术

国外对滞洪池技术的应用和研究最早出现在20世纪60年代,并逐渐引起重视。在美国、加拿大、日本等国家,已经广泛应用于强化控制暴雨径流污染和污染河流的自净能力,并形成了成熟的应用技术,获得了大量的设计、运行和管理经验和参数。河流稳定塘在中国有很多类似的应用。河道滞洪池技术通过直接在河床上修建堰体,可以延长河水单位距离的滞留时间,促进颗粒污染物的自然沉降,提高河水的透明度。河水中的有机污染物在河滩、河岸、池塘中可通过植物吸收和微生物吸附降解,减少氮、磷等诱发富营养化的物质。利用堰上的跌水来加强河流的自然复氧,最终提高河流单位距离的自净能力。河流滞洪池技术相对容易实施,管理简单,更适合宽滩小河流的污染控制和修复。

(4)多自然河流技术

“多自然生态河流”是指“多种动物、植物和微生物能够生存繁衍的河流”。多自然生态河道的建设主要是基于对河流环境条件的自然模拟和强化,可以再生河流生物群落,同时创造良好的生态环境和自然景观。

自然河流是一个复杂的生态系统,由不同的生物群落组成。从广义上讲,河道的物理结构可分为:河床部分(水生区)、河漫滩部分(水交换区、两栖区)和受水影响的河岸带。构建多元自然生态河道,就是从这三个层面,通过自然模拟和强化环境条件,创造适合各类生物栖息繁衍的环境条件,再生各类生物群落,恢复和强化河道自净能力,重建良好的河道生态系统。

(5)植物浮岛技术

生物浮岛技术是利用生态工程原理,用木材、泡沫等轻质材料在污染河流中建造浮岛,以浮岛为载体在水面种植植物,形成微生物、昆虫、鱼类、鸟类、植物等自然生物栖息地,形成生物链,帮助水体恢复,降解水体中的COD、氮、磷含量。主要适用于富营养化和有机污染的河流。此外,它还具有为生物提供生存空间、改善景观和消浪护岸等功能。生物浮岛根据浮岛植物是否与水接触分为干浮岛和湿浮岛。

植物浮岛技术的核心是在水面种植植物,利用植物生长从污染水体中吸收大量污染物(主要是氮、磷等营养物质),并通过收割植物将其移出水面。还可以在植物根部放置软性填充物,进一步促进植物生长,去除水中的污染物。

生态浮岛可就地治理河流,工程量小,投资低;处理效果好,自然景观和谐;实现资源的可持续利用;使用寿命长,维护简单;避免重复污染和治理,实现一次投资长期受益。2002年6月~ 10月和2003年5月~ 10月,在乔庄上游建立了5000m2的生物浮岛,植物为美人蕉和墨旱莲,取得了良好的水质修复效果,创造了优美的景观效果。但植物浮岛技术成本高,适用性有限。

(6)生态护坡技术

河道生态修复延伸到水环境综合整治。生态护坡是以保护和创造生物良好的生存环境和自然景观为前提的。在生物群落再生的同时,建设设定抗洪强度的河道堤防保护工程,可以改善水系功能,提高水质,将被人类严重干扰和破坏的河道恢复为水体与土壤、水体与生物相互涵养的近自然河道,适宜生物生长。因此,生态护坡技术在水环境综合整治中逐渐得到应用和发展。

(7)其他

包括添加生物制剂和生物操纵等。,主要是通过在人工条件下强化微生物对污染物的降解能力来达到净化水质的目的。

生物/生态技术的主要优势:

1)基建和运行费用低,管理方便,经济可行。生物/生态技术可以利用太阳能作为污染净化系统的能源,通过微生物、动物和植物的自然生长,降解、吸收和转移河水中的污染物,较少需要输入人工能源和物质。其次,在一定的条件下,微生物、动植物可以按照一定的规律自行生长繁殖,起到净水的作用,维护净化系统的运行需要较少的人为管理。

2)副作用小,对环境无害或危害小。生物/生态技术利用自然界原有的或稍加改造的生物代替人工物质净化河水,环境相容性好,对环境无二次污染。在稳定的河流生物/生态净化系统中,内部物质转化和能量流动处于平衡状态,各种生物相互依存、相互制约,不容易对外部环境造成冲击。

3)对环境变化的自我调整和适应。微生物有很强的变异能力,植物也有一定的自我调节能力。因此,当河水中的污染物发生变化时,生物/生态技术仍能在一定程度上发挥净水作用,且同一技术对不同类型的河水污染具有良好的适用性。

4)可结合亲水景观建设,外在表现自然友好,更人性化。生物/生态技术利用天然生物代替人工化学物质或机械来净化河水,可以很容易地与原始自然环境融为一体。

由于上述优点,生物/生态技术在受污染河流的治理中越来越受到重视和应用。目前,实施人工湿地和滞洪池技术对受损河流进行生态修复和水质净化已逐步推广。

人工湿地净水工程建设是流域“治、用、保”综合治理思路的关键环节之一,也是净化流域污染物的最后一道屏障。人工湿地净水工程建设的成败直接关系到能否实现流域水质目标。