ＳＨＡＮＸＩＷＡＴＥＲＲＥＳＯＵＲＣＥＳ生态修复技术在汾河中下游河道中的应用张华栋（山西省水利建设开发中心，山西太原０３０００２）［摘要］近年来汾河流域生态环境日趋恶化，其污染治理和生态修复成为保护河流生态的迫切需要。从“生态治河”的理念出发，立足河流生态现状，引入人工湿地生态修复技术，最大限度地发挥河道水体自我修复功能，在对汾河中下游河道进行治理的同时，发挥最大的环境效益和社会效益。［关键词］汾河；污染治理；生态修复；人工湿地［中图分类号］７Ⅳ８５［文献标识码］ｃ［文章编号］１００４—７０４２（２叭３）１ｌ一０００４—０２１引言沙大”的特点。２０世纪８０年代以来，由于降水量的持续减少，同时水土流失治理初见成效，相对２０世纪５０—７０年代的丰水期，近２０年的河道年输沙量减少了约１／３。汾河流经太原市、晋中市、临汾市等工业及矿业基地，年接纳污废水量达３．３３亿ｔ，占全省排污量的４８％。２０００年，山西省水环境监测中心对汾河水质进行了评价，结果可知，在６６２ｋｍ的河道中，符合Ⅱ，Ⅲ类水的河长占１５．４％，超Ⅳ类污染的占８４．６％，其中，严重污染劣Ｖ类水占７１．８％。汾河水库以上的河道水质较好，符合规范的Ⅲ类水质量标准；以下段则受到不同程度污染，２ｌ处断面中１７处水质为劣Ｖ类。经分析，影响河道水质的主要原因为富营养化，其污染物为氨氮、ＣＯＤ、挥发酚等。寨上以下河道主要污染物为氨氮超标，其中小店桥断面的氨氮超标最大为规定标准的７０．１倍；挥发酚超标河段有８处，最严重的临汾断面挥发酚超标为规定标准的４３．２倍。造成水质污染严重的原因是汾河流经的太原、临汾盆地是山西省的重要工业密集区，区域内大量工业、城市生活污废水排人汾河。据统计，河道ＣＯＤ年输入量７３氨氮年输入量１１５７９ｔ。３人工湿地处理技术人工湿地技术是在土壤改良、大气暴晒、生物滤池等水环境技术基础上发展起来的充分利用自然环境净化能力的水处理方法。综合了微生物、水生植物的代谢活动，采用物理、化学、生化等多种处理过程，使水体中污染物有效降解，无害化，并转化为可加以利用的物质。６２８ｔ，汾河是黄河的一级支流，地处山西省中部和西南部，是山西境内的第一大河。自北向南流经６个地市、２７个县（市），河道长７１６ｋｍ，流域面积３９４７１ｋｍ２。随着经济社会的迅速发展和产业结构的不断调整，流域生态日益恶化，给汾河流域的经济社会发展带来了巨大压力。近年来，流域降雨量少，地下水超采，致使汾河中下游断流天数逐年增加，地下水位下降严重，加之河道淤积、采沙严重，大量劣质水未经处理排人汾河，使汾河流域生态环境日趋恶化，严重影响到流域的生态环境。尤其是随着居住人口增长较快，煤炭矿产过度开采和水资源消耗量加大，导致流域内水土流失、植被破坏严重，变成了“雨季洪水、旱季无水、平时污水”的病态现象，成为全省人民的切肤之痛，严重制约经济社会的发展。因此实施汾河清水复流是保护河流生态的迫切需要。经济社会的可持续发展需依托水资源的可持续利用和汾河生态修复。为了改善河道生态环境，提高群众生活质量，再现汾河生态自然和秀丽景色，在满足河道过洪能力的基础上，立足于河流生态系统现状，建设必要的辅助人工措施，引入河道生态修复，最大限度地发挥生态系统自我修复能力，使其具有可持续性的设计理念，将汾河建设成生态良好、环境优美的母亲河，以满足社会发展和水资源可持续利用需要。２汾河流域水质概况汾河流域水土流失严重，年输沙量大，年内降水量集中于７—９月，汛期产生大量泥沙，呈现“洪高水利用人造床基的巨大表面积，通过一系列特定的化学组成、植物根系及其代谢产物，将污染物过滤截万方数据留、物理吸附，化学分解，自然沉淀，生物吸取，氧化矿化，使污染源的大分子转变为小分子。人造潜流设置构筑物，将湿地系统利用工程措施、建立起具有自然湿地性质的污水处理系统，其主要构成为水生植物、微生物、低等底栖动物及水饱和填料层。其主要运行机理为：填料层对污水进行过滤、沉淀、吸附，污染物与填料间连续形式的多种化学反应，水生植物吸收、同化污染物，水生植物导气组织输送氧气给水体与填料层，微生物对污染物进行消化、降解。床基中的污水所含氨氮大部分在生化过程被去除，另有一部分被水生植物吸收。呈悬浮状的有机物，通过床基截留，由生化作用转化为氯氮、硝氮，再次通过生化过程和植物吸收去除。污水中所含的磷成分中相当一部分以正磷酸盐形式存在，在床基中沉淀固着，并被水生植物吸收，同时，沉淀固着磷在床基填料更换时移出。水生植物在代谢生长过程中，从污水中吸收氮、磷、有机物、无机盐，并将其转化为植物体，收割移走，从而成为可资源化的生物量。污水微量金属由床基的吸附或沉淀，并进一步通过水生植物吸附、吸收去除。污水中病原菌由床基所含的微生物摄食，遗留部分由水生植物根系分泌、降解。４人工湿地规模及设计指标汾河人工湿地的工程任务是结合流域生态治理，改善河道水质，建设河道生态环境及水生动、植物的栖息地，恢复和提高河道生态功能。净化处理主河道部分河段水质，从而使自然生态形成良性循环，同时通过水生植物改善河道的生态和景观环境，给沿河两岸居民营造出地绿、水清、景美的生存环境。根据汾河河道的实际情况，确定工程规模为：在汾河较宽阔的河滩上建设人工湿地，形成河道湿地２０处，总面积３３８．２万ｍ２，其中，潜流湿地１５万ｍ２，表流湿地３１０．７万ｍ２，景观湿地１２．５万ｍ２，可处理污水１１６９７０ｍ３／ｄ。根据２００９年汾河中下游水质监测结果，确定进水水质为：ＣＯＤ。≤１２５ｍｇ／ＩＪ，ＢＯＤ５≤２５ｍｇ，Ｌ，ＮＨ３一Ｎ≤３５ｍｇ／Ｌ，ＴＰ≤１．５３ｍｇ／Ｌ。汾河中下游河道的水质目标为环境Ⅱ类水质，其中主要污染指标包括ＣＯＤ，优于地表水Ｖ类标准，即ＣＯＤ。≤４０ｍｇ，Ｌ，ＢＯＤ，≤１０ｍｇ，Ｌ，ＮＨ３一Ｎ≤１０ｍｇ，Ｌ，营建景观水体，展示汾河清水复流。人工湿地运行后，主要出水水质在春、夏、秋三个季节应达到环境Ⅱ类水质要求；冬季的湿地处理效果万方数据山西水利鲁鲁水土保持・２０１３年第１１期有所下降，降低负荷运行。５生态修复技术工艺确定针对汾河河道水质实际情况，主要采用预处理加潜流人工湿地、表流人工湿地相组合的方法。该技术成熟，应用广泛，能较好地将污水处理与生态景观进行结合，可根据不同的进水水质及水生植物的生长季节，合理分配污染负荷，减少了生化所需曝气量，实现了低成本运行，同时该组合工艺可根据不同地域及气候，实现灵活与可靠运行。组合湿地的运行稳定、抗击力强、可全年运行，尤其是保证山西省典型的北方冬季气候，能达到污水处理的要求。污水经过沉砂池后，经提升泵站至厌氧池，自流人浮动生化池，二次沉淀后，二次提升至潜流湿地，进人表流湿地及景观，最后排入河道。６生态修复技术效益分析生态修复工程对防止地下水环境污染，改善区域地表水、地下水体和河道环境具有重要意义，生态、景观效益明显。污水中的污染物可有效促进水生植物生长，有机污染物在微生物分解利用后，为各种动物提供食物，河道成为人工强化的、具有生物多样性、种类丰富的自然生态系统，可以为迁徙鸟类及湿地生物提供充足的生活空间，并可为当地居民提供良好的休闲场所。同时，该设计的运行可使当地环境得到明显改善，尤其是生态环境对改善投资环境、招商引资，展示汾河形象、促进经济可持续发展都将起到重要作用，产生的间接经济效益十分明显。７结语汾河流域水源短缺和生物多样性减少，存在严重的生态环境问题，新形势下，随着经济社会的发展，河道生态修复势在必行。人工湿地具有较强的技术优势，可作为汾河流域生态修复的主要技术手段。但是，河道生态修复是一项系统工程，需要相关部门、涉河行业共同努力，全社会环境意识的提高和沿河群众的共同保护，是最终实现汾河生态修复目标的关键。［作者简介］张华栋（１９７７一），男，１９９９年毕业于太原理工大学水利水电工程建筑专业，工程师。［收稿日期］２０１３埘一１３；［修回日期］２０１３一１０—２０型！茎！！星囤生态修复技术在汾河中下游河道中的应用
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：
张华栋
山西省水利建设开发中心,山西太原,030002山西水利
Shanxi Water Resources2013(11)
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