水生态治理讲座课件

徐州市水利学会二O一四年五月

徐州市水生态环境现状及治理措施主要内容1.概述2.徐州市水生态环境现状3．生态治理措施一、概述1、我国生态环境现状（1）土地沙漠化发展迅速。中国的沙漠及沙漠化土地面积约为160.7万km2，占国土面积的16.7%。有关专家研究表明，50年代初至70年代中期，我国沙漠化土地面积年均扩大1560km2，年均增长率为1.01%，70年代中期到80年代中期，年均扩大面积2100km2，年均增长率为1.47%，而目前我国沙漠化土地面积正以每年2460km2的速度扩展，而且还有加速扩大的趋势。（2）水土流失严重。我国已成为世界上水土流失最严重的国家，截止2004年，已有4200万公顷的耕地出现不同程度的水土流失，约占中国耕地总面积的43%；每年约有五十亿吨泥沙流入江河湖海其中62%左右来自耕地表层。一、概述（3）大气污染严重。我国大气污染属于煤烟型污染，北方重于南方；中小城市污染甚于大城市；产煤区重于非产煤区；冬季重于夏季；早晚重于中午。目前我国能源消耗以煤为主，约占能源消费总量的四分之三。煤燃烧产生大量的粉尘、二氧化碳等污染物，是我国大气污染日益严重的主要原因。近年来，酸雨及雾霾天气不断增多，不仅影响大陆，而且也影响港澳和邻近国家。（4）森林资源锐减,生物物种加速灭绝。中国许多主要林区,森林面积大幅度减少。植物种有15%-20%处于濒危状态,有4000-5000种高等植物处于濒危边缘。属于我国特有的珍贵、濒危野生动物达300多种。（5）地下水位下降，湖泊面积缩小，水质污染加重。华北地区地下水位每年下降12cm；湖泊自1949年以来已减少500多个,面积减少186万km2,占现有面积的26.3%,蓄水量减少513亿m3；42%的城市饮用水源地受到严重污染,80%的河流受到不同程度的污染。（6）环境污染向农村蔓延。土质退化严重；重金属污染面积至少2000万公顷，农药污染面积约l300万～1600万公顷；我国因固体废弃物堆放而被占用和毁损的农田面积已达200万亩以上，农田退化面积占农田总面积的20％。所有的数据说明，我们目前生活的环境在日益恶化。一、概述当前，水多（洪灾）、水少（旱灾）、水脏（水污染）和水浑（水土流失）已成为我国面临的重大水资源问题，以水资源紧缺、水污染严重为特征的水危机已经成为我国经济可持续发展的瓶颈。水体污染一般是指由于人类活动或自然过程导致污染物进入天然水体，使水质感官性状、物理化学性质、化学组成、生物组成和底质状况上发生恶化，使天然水体失去正常功能，造成对水生生物及人类生活、生产的不良影响。近些年来，在经济快速增长的同时，我国水体污染形势严峻。2006年的监测数据显示，27个国控重点湖（库）中，Ⅴ类水质的湖(库)5个，占19%；劣Ⅴ类水质湖（库）13个，占48%，大的淡水湖泊和城市湖泊均为中度污染。水体污染往往会引起一系列的水环境问题。一、概述水环境治理如导致水中鱼虾等需氧生物窒息死亡；使水生植物因光合作用受阻碍死亡，会导致水体生物多样性急剧减少；此外水体污染还会诱发疾病产生，影响人类健康。十大水污染事件：江苏镇江水污染事件；三友化工污染门事件；广西镉污染事件；江西铜业排污祸及下游；云南曲靖5000吨铬渣污染水库；江西瑞昌饮用水铜、氯超标中毒事件；渤海蓬莱油田溢油事故（国家海洋局对康菲公司和中海油将支付总计16.83亿元的赔偿款，此数额创下了我国生态索赔的最高纪录）；福建紫金矿业有毒废水泄漏事件；大连新港原油泄漏事件；山西长治苯胺泄漏导致河水污染事件。PX项目…….一、概述水污染后果徐州市多年平均水资源总量约为35.63亿m3,人均拥有水资源量为394m3,低于江苏省470m3/人的平均水平,仅为全国平均水平(2190m3/人)的17.99%；平均每年翻引江淮水约8.07亿m3。工业废水、生活污水和农业化肥通过地表径流进入水体，使地表水和地下水均受到不同程度的污染，我市的重要水体如云龙湖、废黄河徐州段和运河徐州段，以及大量采煤塌陷水体均呈现出不同程度的污染状态。今年我们立项做了一个课题，《徐州市水生态文明建设水环境治理技术研究与推广》，选择地点①云龙湖②九里湖③奎河。二、徐州市水生态环境现状述徐州现状一、概述水生态文明试点城市2013年8月，水利部确定45个城市为全国水生态文明城市建设试点，江苏省共有4个城市入选，徐州市位列其中。2013年江苏省制定全国首个省级生态文明建设规划，并通过环保部组织的评审，水生态文明是其中的重要内容。徐州市乃至全国水生态治理项目及经费逐年增加，在很多的水利工程项目中都包含有水生态治理工程，是水生态治理工作者百年一遇的大好时机，希望有志于水生态工作的人们能够认识并抓住这一机遇。云龙湖：

云龙湖水面面积6.76km2，陆地面积6.3km2，总水量3300万m3。以湖中路为界，东湖周长约8.1km，西湖长约7km，全湖周长约12km；小南湖（总面积1.661km2，其中水域面积0.962km2）。云龙水系属于沂，沭，泗水系中的泗运水系下游，湖之东、西、南三侧紧临云龙山、韩山、珠山，形成了“三面云山一面湖”的自然态势。污染类型：云龙湖的水源来自运河，现南水北调东线通水后，运河沿线的尾水是通过尾水导流工程输送到大海，以保证输送到北京的水质是Ⅲ类以上的好水。通过我们的采样分析，云龙湖的水质介于Ⅱ类水和Ⅲ类水之间，总体属Ⅲ类水，主要还是有机物和氨、氮超标。治理：控制水中的有机物和氨、氮指标，防止发生蓝藻水华。水污染治理课题二、徐州市水生态环境现状述奎河：

奎河源于云龙湖，于市区东南郊过津浦铁路，流经徐村、黄桥，于灌沟河口进入安徽境内。奎河就已经不是实际意义上的河流，而成了徐州市地地道道的一条下水道。经过多年的治理，包括截污导流，沿线的工业废水已不进入河道，但汛期的生活污水依然排入。治理：

采用生物膜水体净化系统，形成可吸收分解污染物的生物膜，实现河道水体持续净化。水污染治理课题二、徐州市水生态环境现状述九里湖：位于徐州城市北部，徐丰公路两侧，占地11.1km2，由采煤塌陷地改造而成，并因在九里区境内又与九里山组成“湖光山色”而得名。由于在煤矿区，重金属污染严重。治理：采用生物治污措施，将重金属通过植物吸附功能转移到植物体内，再对植物进行处理。水污染治理课题二、徐州市水生态环境现状述

上面三个区域是本项目预计设置的污染水体治理示范区，这三个区域分别代表了静止水体的蓝藻治理区、重金属污染治理区及流动河道的污水治理区。治理这些区域，我们需要生态治理措施，下面我把我们准备实施的生态措施和大家分享一下。水污染治理课题二、徐州市水生态环境现状述二、水生态治理措施1、水下森林：

就是在水下形成以沉水植物繁衍的水草群落。它是在传统沉水植物修复基础更高层次技术展示,最大的生态特征达到目标是水清澈见底的效果,同时必需满足一年四季常绿型生长特征。由于是定向性沉水植物培育,它很少开花结果，秋、冬季不落叶漂浮,它是以无性繁衍为主,发达的根系和茂密的植株使水与泥层之间形成隔离,发挥着净水和护底泥土的功能,并能展示良好的沉水植物生态修复的景观效应。生物措施(1)

水下森林构建选择的是一种特殊的苦草种群,它的生理生态特征：多年生的种类,在水下生长最大高度70-80公分,它开花结果种子不成熟、有性繁衍少,主要是依靠发达的根系无性繁衍,一年四季均能生长，夏、秋季生长旺盛。适合生长南方,缓流水、浅水河道,目前在华东地区河道内野生自然种群已销声匿迹,属国家保护沉水植物种群。二、水生态治理措施生物措施二、水生态治理措施生物措施（2）生态修复：利用定向培育技术使该种群在水下形成优势种群,限制其它沉水植物入侵,当该种群在河内形成巨大的生物量时,它会产生较高的净水效果,这是因为它有发达根系和长年生长叶片所决定,根系密织生长起到固土吸收营养作用,茂密的水草叶片起到软挡墙作用,无论水浪、底栖鱼类均无法扰动底泥,水下森林形成的自然生物隔离层能有效扼制底泥营养物质向水体中扩散,同时水草叶片会形成生物膜结构能不断絮凝降解水体中的悬浮颗粒物质,无数叶片小生境功效会产生巨大的生态效应,使河水呈现清澈见底的景观效果。二、水生态治理措施生物措施二、水生态治理措施生物措施2013年7月夏季定向型沉水植物生长状况2014年1月冬季,定向型沉水植物生长状况,不枯死、不落叶,新植株仍缓慢生长二、水生态治理措施生物措施二、水生态治理措施生物措施2、淡水水域微囊藻水华生态治理技术

结合了非典型生物操纵技术与生态陷阱控藻技术。其基本理念是“早防早治、以小胜大，集中力量灭藻”，即在蓝藻增长初期防藻治藻，根据水体中的微囊藻特性，在大面积水体中寻找出小范围的重点治藻区域，并在该区域投入大量生态力量，提高单位水体鱼类控藻效率，以较小的代价控制并消灭大面积水体的微囊藻。二、水生态治理措施生物措施二、水生态治理措施生物措施（1）生态陷阱控藻技术

通过识别风场、流场、微囊藻漂移规律、滤食鱼类活动特性及其他主导因子，在水体中设计并实施小范围的生态陷阱区。该区域是微囊藻增长早期的主要聚集区，还可通过其中的可控人工围隔系统，引导外源微囊藻漂移进入该区域。生态陷阱区有如一个只进不出的口袋，将微囊藻源不断纳入其中，创造了理想的生态控藻环境。二、水生态治理措施生物措施非典型生物操纵技术效率改善

在生态陷阱区内投放滤食性鱼类，使鱼类和藻类时空分布一致。同时，并提升鱼类消化微囊藻的效率，使滤食性鱼类在陷阱区内高效滤食、消化、降解微囊藻。

设计具有可控功能的生态陷阱区，并在陷阱区内实施早期控藻技术，纳藻技术非典型生物操纵技术和鱼类控藻效率改善技术。二、水生态治理措施生物措施构建由植被缓冲带、人工湿地、生态浮岛和水下森林组成的立体式水体生态修复和防护体系。（1）植被缓冲带：在河岸带和湖滨岸带设置一定宽度的具有浓密植被的缓冲带，植物种类的选择标准是选择具有良好污染控制效果的本土植物。（2）人工湿地：在水体的入口处、弯角水流较缓处和岸边水深较浅处等构建水平潜流的人工湿地，植物种类在徐州地区选择芦苇、香蒲和茭白等常用植物，进一步截留、降解和吸附水体中的氮磷等营养物质及其他污染物二、水生态治理措施生物措施总结（3）生态浮岛：选用的植物种类包括芦苇、香蒲、美人蕉、凤眼莲、菖蒲和浮萍等植物，在离岸水体较深的水域设置生态浮岛净化水质。（4）水下森林：水下森林构建选择的是苦草种群，一年四季均能在水下生长。利用定向培育技术使该种群在水下形成优势种群，限制其它沉水植物入侵,当该种群在河内形成巨大的生物量时，它会产生较高的净水效果，即利用水下森林对水体进行深度净化。二、水生态治理措施生物措施总结稀土就是化学元素周期表中镧系元素--镧（La）、铈（Ce）、镨（Pr）、钕（Nd）、钷（Pm）、钐（Sm）、铕（Eu）、钆（Gd）、铽（Tb）、镝（Dy）、钬（Ho）、铒（Er）、铥（Tm）、镱（Yb）、镥（Lu）,以及与镧系的15个元素密切相关的两个元素--钪（Sc）和钇（Y）共17种元素，称为稀土元素。大多数稀土元素呈现顺磁性，在低温时比磁铁的磁性还强，具有强大的吸附功能，加上硅酸铝也具有吸附悬浮颗粒的功能，科研人员研制出了稀土复合硅酸铝产品，用于治理水体污染。二、水生态治理措施稀土元素以镧、铈为核心材料，与硅酸铝复合制成水体污染治理及生态修复新产品，由于稀土元素的催化性、磁性、特殊的配位等性质，该产品具有很强的吸附功能、变色功能、抗菌功能、催化功能等，由此而形成多元素、纳米化、多功能、高性能的新材料。科研人员发现在水体污染的治理和修复领域应用该产品具有显著的效果，对被污染水体中的有毒有害有机物、重金属以及氮、磷等污染物都能以不同的途经和方式予以降解或清除，是水污染标本兼治，综合治理的先进技术。二、水生态治理措施稀土硅酸铝离子交换法治理重金属污染：

水体遭受重金属污染是目前极难解决的问题，镧铈纳米化后的强大催化、催渗作用吸附，利用价态变化的机制促进离子交换的产生，

使得重金属沉淀在沉积物中稳定且不发生反复。二、水生态治理措施稀土硅酸铝水体富营养化现象指的是富含磷酸盐和某些形式的氮素的水，在光照和其他环境条件适宜的情况下，水中所含的这些营养物质足以使水体中的藻类过量生长，在随后的藻类死亡和随之而来的一些微生物代谢活动中，水体中的溶解氧很可能被耗尽，造成水体质量恶化和水生态环境结构破坏。一般认为：当水体中总磷浓度高于0.02mg/L，总氮浓度高于0.2～0.5mg/L时，即视为富营养化水体。水体的富营养化常表现为“水华”、“赤潮”等现象，二、水生态治理措施稀土硅酸铝1、促进氮的转化利用过程（1）促进水体及底泥中硝化细菌的生物活性，加快硝化作用，使水中氮以氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮等形式存在转化为N2、N2O等气态存在，排入大气中，减少水体及底泥中氮的含有量。硝化作用：NH4+NO2-NO3-反硝化作用：NO3-NO2-N2、N2O排入大气中（2）增强微生物体内酶的活性，促进微生物对有机物的分解，加速矿化作用，使有机氮转化为无机氮盐。Org-N（有机氮）NH4+NO2-NO3-（3）水生植物吸收水体及底泥中的NH4+

、NO3-等物质供起自身生长，将无机氮转化有机氮，固定在体内，藻类吸收NH4+、NO3-等氮素通过光合作用转化为自身生物量，再通过捕食行为，使得氮素在营养级中自下而上的进行传递，转化到水体中食物链上端，通过鱼虾类软体动物固定于体内，最终通过鱼虾的捕捞带出水体。二、水生态治理措施稀土硅酸铝2、促进磷的转化利用过程（1）增强微生物体内酶的活性，促进微生物对有机物的分解，加速矿化作用，使有机磷、不溶无机磷等转化为磷酸盐，供水体及底泥中水生生物及植物的自身利用（2）水生植物吸收水体及底泥中的有效磷供起自身生长，将无机磷转化有机氮，固定在体内，藻类吸收磷酸盐等磷素通过光合作用转化为自身生物量，再通过捕食行为，使得磷素在营养级中自下而上的进行传递，转化到水体中食物链上端，通过鱼虾类软体动物固定于体内，最终通过鱼虾的捕捞带出水体，减少了水中磷的含量，达到减少富营养物质的目的。二、水生态治理措施稀土硅酸铝二、水生态治理措施稀土硅酸铝3、去除蓝藻技术（1）除蓝藻剂溶解后很快附着在蓝藻细胞体表，产生吸附作用；

（2）在催渗作用下侵入藻体细胞内壁，致壁内液外泄；（3）生命力的减弱导致光合作用无法正常进行，叶绿素含量逐步下降；（4）蓝藻细胞体随着体内物质溢出而萎缩，同时，在催化作用下，阻隔藻体对营养元素的吸收；（5）抑制蓝藻细胞分裂的进行，生长繁殖力逐步失去能力；（6）藻细胞因失去光合作用和营养物质逐步死亡，在吸附作用下沉降积累到底层（7）在催化作用下激活腐坏藻体内的蛋白质等营养物质，促进微生物加速繁殖，使其水体及底泥中营养物质逐步转化，成为其它浮游生物的营养源被利用，再由鱼类利用带出水体，达到生物修复的目的；（8）当除蓝藻剂融入水体后，在吸附和絮凝过程，能够产生吸收氮磷作用，使水质中氮磷物质逐步下降，减少蓝藻生长必须盐类营养物质；（9）在催化作用下促蓝藻腐烂后产生的藻毒素达到降解，从而降低藻毒素的危害（10）试验证明：该处理剂去除蓝藻技术具有改善水质，提高溶氧量，促进水生生物健康生长的作用。同时，不会导致次生灾害和二次污染。生态河道建设在保证河道安全的前提下,通过建设生态河床和生态护岸等工程技术手段,重塑一个相对自然稳定和健康开放的河流生态系统,能长期维持河道生物多样性和生态平衡,最终构建一个人水和谐的理想环境。生态河道建设包括河岸坡面的建设和河道水体的维护两部分。二、水生态治理措施生态河道建设二、水生态治理措施生态河道建设新型强化耦合生物膜反应器技术利用中空纤维曝气膜作为微生物膜附着载体并为生物膜曝气，污水在附着生物膜的曝气膜周围流动时，水体中的污染物在浓差驱动和微生物吸附等作用下进入生物膜内，并经过生物代谢和增殖被微生物利用，使水体中的污染物同化为微生物菌体固定在生物膜上或分解成无机代谢产物，从而达到对水体的净化过程。二、水生态治理措施生态河道建设水草式强化耦合生物膜河道水体生态净化系统包括水草式强化耦合生物膜组件、膜组件架、气体管路和鼓风机该系统是由若干个水草式强化耦合生物膜组件组成，每个水草式强化耦合生物膜组件上有若干根强化耦合生物膜丝，风机提供的氧气由每根膜丝扩散到河水中，提高水体溶解氧，同时每根膜丝上也会富集微生物膜，为水中微生物提供一个能供给高溶解氧的载体，结合EHBR本身特性，利于污染物快速降解，保持水体自净能力。（1）W-OH护坡技术W-OH是从日本引进的一种能快速控制水土流失的新型环保材料。属高分子聚氨酯材料，可持续防治河道土壤侵蚀的边坡防护技术。其水土保持主要分为两个阶段，一是W-OH化学固土，二是后期的生物固土。首先在河道裸露的滩面、坡面播洒草种子和肥料，然后喷上W-OH有机复合材料，由于喷洒后的溶液产生了具有良好弹性的多孔固化层，实现了对裸露地面和坡面的快速固土的作用；由于固化层无毒、保水、多孔，还能够促进滩面和坡面上植物的发芽、生长，接下来转入了生物可持续固土阶段，W-OH固化层可以控制其分解时间，从而实现化学固土和生物固土的共同作用，来确保河道坡面和河堤的水土保持。可持续生态河道是基于河道坡面化学固土和生物固土技术的有机结合，初期的化学固土为后期的生物固土提供了基础，后期的生物固土是实现可持续固土的必要条件。二、水生态治理措施边坡生态治理

机器喷洒W-OH固化剂二、水生态治理措施边坡生态治理人工喷洒W-OH固化剂二、水生态治理措施边坡生态治理生态混凝土：将单一粒级的粗骨料、水泥、少量水及混合剂进行适当的调和(必要时可使用细骨料),然后进行搅拌，加固及保养之后,呈米花糖状并有大量间隙的混凝土。它的最大