发布日期：2014-06-30 00:00:00阅读：2319
我国水环境面临着水体污染、水资源短缺和洪涝灾害等多方面压力。据2014年《中国环境状况公报》显示，我国七大水系、主要湖泊、近岸海域及部分地区的地下水受到不同程度的污染，对河道水环境的治理已迫在眉睫，刻不容缓。但是由于诸多因数制约，污染负荷高、截污难度大是我国众多河道面临的共同问题，如何在截污不彻底、污染负荷高的前提下，实现河道水质整体净化、水生态环境全面恢复，是摆在环境工作者面前的一大难题。武汉中科水生环境工程有限公司通过治理丹河水质，在这方面做出了有益的尝试。
丹河全长162km，纵贯山西省晋城市的东部，是晋城市最重要的地面水体之一，是沁河最大的支流。自20世纪80年代以来，丹河流域城镇化，工业化发展步入快车道，随之而来的是流域内取水量和污水排放量的不断增加，河流自然径流下降，河流水体污染日益严重，水东桥监测断面化学需氧量、氨氮超标几倍到十几倍，水质富营养化加剧，龙门旅游景区游人锐减。2001—2003年，丹河7个监测断面中就有6个断面达不到水功能类别要求， 5个断面为劣V类水质。2004年和2005年的例行监测数据以及地表水实际检测结果报告表明，在丹河流域主要支流中，有4条河水质严重超标，任庄水库水质多项指标超标，晋城市丹河及其支流受到较严重的污染，丹河干流中游污染严重，水污染治理和水环境恢复任务甚为艰巨。丹河水质的污染还引发了山西晋城和河南焦作的跨省纠纷，河南省人大代表曾两次向全国人大和国家环保部反映丹河水污染问题。
为改善丹河水质，晋城市丹河汇流污水人工湿地深度处理工程建设于2008年拉开帷幕。
该工程由武汉中科水生环境工程有限公司设计，是目前国内北方最大的人工湿地项目、国内最大的垂直流人工湿地项目，2012年获 “国家重点环境保护实用技术示范工程”，污水处理能力为10万m3/d。
工程总规划用地1684亩，主要建设内容为防洪工程、污水处理工程。防洪工程设计以30年一遇为标准，采用拦河坝和翻板闸自动控制河道水位，配水渠将污水均匀配送到各块人工湿地，防洪坝防止洪水进入湿地。由于当地煤化工企业较多，工厂排放尾水中氨氮含量较高，呈现N/C值高的进水水质特征。根据这一水质特征，污水处理工程采用“垂直流人工湿地+渗滤坝”和“自由表面流湿地+水体人工强化自净生态工艺”。人工湿地床铺设1.5m不同规格的碎石填层，通过层内微生物吸收净化水质，表面层种植芦苇、香蒲等植物净化水质，并在水东桥下游至东焦河水库22km的河道范围内设立三个渗滤坝，在东焦河水库深水区布设柔性人工水草，浅水区种植各类水生植物，在水体内放养鱼、螺、蚌等水生动物，形成一个自然的水体生态系统，对水体进一步净化。
晋城市丹河人工湿地处理工程于2013年8月整体完工并投入运行，达到日处理污水10万m3的设计目标，每年可削减氨氮540t、化学需氧量2000余t。建成垂直流人工湿地315亩；表面流人工湿地475亩；沉淀池3个；完成种植芦苇、香蒲等各类水生植物350万株；铺设柔性人工水草2万m2，形成了790亩的植物长廊和26万m2的景观水面。
丹河的水质得到明显改善，东焦河水库库尾水质比较稳定，达到地表水Ⅳ类水质标准，彻底解决了晋豫两省水环境纠纷，有效保护了郭壁泉饮用水源地，真正成为了晋城一条有特色的生态长廊。同时，与东焦河水库、珏山景区、龙门景区、青莲寺和正在建设的太原科技大学晋城校区、市委党校融为一体，成为提高城市品位，彰显生态晋城、宜居晋城的特色区域。
3.1新型人工湿地技术
该技术来源于 “一种适用于低C/N污水处理的人工湿地”的发明专利，构建了新型床层结构、导气管、补水系统和出水系统，将床层结构设计成由上至下依次设置的至少3个填料层，加大了床层结构的深度和截面积，提高污水处理能力，补水系统也大大提高脱氮效果。其构建的人工湿地具有占地面积小、节能、不易堵塞、运行稳定性好、景观效果佳等优点。
3.2多效生态浮床技术
该技术是以高分子材料为载体和基质，运用无土栽培技术，将空心菜、莴苣等经济作物进行浮法种植以取得经济和环境的双重效益。一方面，浮床通过遮挡阳光抑制藻类的光合作用，减少浮游植物生长量，提高水体的透明度。另一方面，通过植物的光合作用和根系的泌氧过程，促进根系区域生物膜的发育，提升脱氮除磷的效率，并促进悬浮物的沉降，分解吸收有机污染物。此外，浮床上的植物可供鸟类栖息，下部植物根系能为鱼类提供食物，形成鱼类和水生昆虫栖息环境，在修复受损生态系统的同时促进水产养殖业的发展。
3.3人工水草技术
该技术应用了“一种污水原位净化装置”和“迅速提高水体透明度的方法及植物地毯”的专利。人工水草通过提供巨大的生物附着表面积，为水中微生物和有益菌类等的生长、繁殖提供附着表面，并利用生物工程原理和精确设计的水惰性基质来选择优势微生物种群，构建适合于不同微生物群落生长繁殖的三维复合结构，强化生物降解作用，有效分解水中的有机污染物和促进水体生态系统的恢复。除本工程外，该技术还在国内诸多工程如武汉市四美塘、内沙湖水质提档工程，官桥湖水污染治理工程，广州荔枝湾河涌水质改善与生态修复工程等工程中有大量应用，效果明显。
3.4渗滤床（坝）—自由表面流湿地净化技术
渗滤床（坝）—自由表面流湿地净化技术是将污水的人工湿地处理原理、快速生物渗滤床处理机理和前置库处理技术三者相结合，设计构建的污水处理生态工程系统。该系统是在低比降缓流河道中利用砾石和碎石构筑透水堆石坝和快速渗滤砾（碎）石床，提高坝上游河道水位并形成浅水水库，在库前端构成快速生物渗滤床处理单元，在库中、上游区构成自由表面流或混合流碎石床湿地单元，使整个蓄水区则成为高效净水前置库。有资料表明，在热带和亚热带的缓流平原水网河道中构建的渗滤床（坝）—表面流湿地—前置库工程，可去除70﹪的TN、80﹪的TP和90﹪以上的泥沙。
3.5生态河道治理技术
该技术集成了生物浮岛构建技术、生态恢复技术、河道水质强化净化技术、岸带景观建设技术等多项技术。通过这些技术的集成优化，形成河道生态治理技术体系。其中生物浮岛技术在河道中间构建生态浮岛，利用植物的生长从污染水体中吸收污染物、创造生物栖息空间。生态恢复技术是通过优化和调整水域中的动植物种群结构，恢复或构建健康的生态系统。河道水质强化净化技术是将成熟适用的污水处理技术如曝气、造流、投加生物菌剂等应用于河道改善。生态护岸技术为建造具有绿色植被坡面的永久型护岸，既有一定的结构强度，又能为生物的繁育提供栖息场所与生境，同时还可以起到对面源污染的拦截和削减的作用。生态河道技术的综合应用能使原河道在得到生态修复的同时具备较强的自净能力和较好的景观效果。
3.6水库人工强化自净技术
水库人工强化自净生态系统是运用生态学原理，在水库中构建或恢复清水型生态系统，为动植物和微生物创造有利的生存环境，通过动植物和微生物的综合作用，将游离于水体中的有机物和N、P等营养元素，通过植物和微生物进行吸收或转化，由食物链向上层移动，达到净化水质的目的。
3.7高效水生植物群落构建技术
该技术是通过不同类型水生植物的种植和合理搭配，起到恢复受损水体生态功能、提高水体自净能力、美化景观的作用。
丹河人工湿地处理工程为我国治理截污不彻底、污染负荷高的河道积累了一定的成功经验，其采用的多项创新技术具有广泛适用性，具备较大的推广价值。
原文刊于《长江技术经济》杂志2014年6月总第3期
