低碳技术在河道水环境综合整治中的有效应用.pdf

LOW CARBON WORLD 2023/7低碳技术在河道水环境综合整治中的有效应用曾雄智袁廖芳珍（水利部珠江水利委员会珠江水利综合技术中心，广东 广州 510000）【摘要】目前袁在我国河道水环境综合整治中袁低碳技术的应用效果日益凸显遥 通过各种低碳技术袁如湿地恢复与建设尧污染物处理与减排以及农田生态工程等袁可以显著改善河道水质和生态环境遥 基于此袁分析低碳技术在河道水环境综合整治中的重要性袁结合实际案例袁探讨河道水环境综合整治中应用低碳技术的具体措施袁以期为相关人员提供参考遥【关键词】低碳技术曰河道水环境综合整治曰有效应用【中图分类号】X52【文献标识码】A【文章编号】2095-2066（2023）07-0022-030 引言河道水环境综合整治是当今社会可持续发展的重要议题之一。随着人类活动的增加，河流面临着日益严重的污染和生态破坏问题，在这样的背景下，低碳技术成为解决河道水环境挑战的关键手段。在河道水环境综合整治中，低碳技术应用广泛，包括湿地恢复与建设、污染物处理与减排以及农田生态工程等方面。这些技术不仅能够改善水质和生态环境，还能够推动社会进步与经济发展。因此，深入探究低碳技术在河道水环境综合整治中的应用具有重要意义。1 低碳技术在河道水环境综合整治中的重要性1.1 节能减排低碳技术在河道水环境综合整治中可以有效地实现节能减排。传统污染物处理方法往往消耗大量能源和资源，而采用低碳技术可以降低能源消耗，并减少对环境的负面影响。例如，利用生态修复手段恢复湿地、建设人工湿地等方法可处理废水，降低了对传统高能耗处理工艺的需求1。1.2 促进绿色可持续性发展低碳技术在河道水环境综合整治中有助于推动绿色可持续发展。采用低碳技术可以最大限度地减少或避免对生态系统的破坏，保护和提升生物多样性，促进河道生态系统健康稳定运行。此外，通过实施低碳技术，还可以增加就业机会，培育新兴产业，提高经济效益。1.3 保证良好经济效益低碳技术在河道水环境综合整治中能够实现综合效益的最大化。传统的河道水环境整治方法通常将各个环节分割开来，但低碳技术往往具有多功能性和综合性。例如，生态修复手段不仅可以净化水质，还能改善自然景观、提高空气质量。1.4 提供技术创新与知识积累低碳技术在河道水环境综合整治中的应用可实现技术创新和知识积累。为了实现低碳目标，需要开发和应用新型的处理技术、监测方法和管理策略等。这种需求推动了科学研究和工程实践的发展，并为河道水环境综合整治提供了更加科学、经济、高效的解决方案2。2 工程概况以广东省某河道水环境综合整治工程为例，该地区山水资源丰富，总体工程设计面积超过 40 hm2，河流长度为 4.715 km。近年来，随着该地区居住人口增加，社会经济快速发展，生态农业和养殖业逐步兴起，导致河流附近出现垃圾随意丢弃、生活污水排放等现象，造成严重的生态环境破坏，为此在后续河道水环境综合整治过程中，决定以低碳技术为基础，对该河道水环境进行全面整治。3 河道水环境综合整治中应用低碳技术的具体措施3.1 生态修复与保护3.1.1 湿地恢复与建设湿地恢复与建设措施包括以下两种。（1）自然湿地修复。自然湿地修复是通过恢复和改善湿地生态系统的功能，提高水质净化能力，增强生物多样性，促进河道健康发展。具体恢复要点包括以下 5 种：淤核实湿地类型和状况。需要对目标区域内的湿地进行详细调查和评估，包括判断湿地类型（如沼泽、湖泊、河口等）以及判断其受到的损害程节能环保22LOW CARBON WORLD 2023/7度。于恢复水文条件。恢复水文条件是自然湿地修复的关键步骤之一，包括恢复适当的水位调节机制、增加或改变流量通道、优化洪涝管理措施等，以确保湿地具有适宜的水资源。盂恢复植被覆盖。植被在湿地生态系统中起着至关重要的作用，通过种植本土湿地植物、引入适应性强的物种，并采取合理管理措施，可以有效恢复和增加植被覆盖，这不仅有助于稳定湿地土壤和保持水质，还为当地野生动物提供了栖息地。榆控制入侵物种。入侵物种对湿地生态系统造成严重破坏。在自然湿地修复过程中，需要采取措施控制或消除入侵物种的影响，以恢复湿地的原有生态结构和功能。虞监测管理。湿地修复后的长期监测是必不可少的。通过建立有效的监测系统，可以评估修复效果、监测水质状况、跟踪植被变化等，并及时采取调控措施，确保湿地的健康可持续发展3。（2）人工湿地修复。人工湿地修复是通过模拟自然湿地的功能和过程，在人为干预下构建具有水文条件、植被覆盖和生物多样性的人工湿地系统。具体建设要点包括以下 5 种：淤选择适当位置。根据河道特征和目标需求，选择合适的区域来建设人工湿地。考虑因素包括水体来源、水流速度、空间可利用性等。于设计与构建。根据所选位置的特点设计人工湿地系统，如湿地大小、形状和结构，常见的人工湿地类型包括浅滩、浸没植被区和潜流带等。然后进行基础设施建设，如挖掘池塘或渠道，设置出入口和导流装置。盂建设供水与排水系统。确保适量的水源供给以及良好的排放机制对人工湿地的稳定运行至关重要。可以采用引入河水或收集雨水等方式提供供水，并设计合理的排放系统以控制水位和流速。榆植被选择与配置。根据湿地类型和功能需求，选择适合生长的湿地植物，如芦苇、香蒲等。在湿地中合理布置植被，形成不同的生境区域，为动植物提供栖息地和养分循环。虞实施维护措施。人工湿地需要定期维护来确保其正常运行，包括修剪植被、清除杂草、监测水质参数等。此外，还可以结合智能化技术，如远程监测和自动控制系统，实现对人工湿地的实时管理和调节4。3.1.2 植被修复与生物多样性保护植被修复与生物多样性保护措施主要包括以下两种。（1）水生植物引种繁育。水生植物引种与繁育旨在通过引入适应当地环境的水生植物，提高河道水环境的质量。具体措施如下：淤水生植物引种与繁育有助于提高河道水体的净化能力。某些水生植物具有很强的富营养化处理能力，可以吸收和固定大量氮、磷等营养盐，有效控制河流中过多的营养元素。这些植物通过根系和叶片表面的微生物作用，在底泥和水体中形成稳定的氮、磷等有机质转化循环过程，降低了河流污染负荷。于水生植物引种与繁育对于防止土壤侵蚀和河岸冲刷具有积极作用。由于水生植物的茎叶可以形成紧密结构，在流动的水中起到拦截沉积物、减缓流速和保持土壤稳定等功能。通过提高河道植被覆盖率，可以减少泥沙的悬浮、沉积和输移，提高水质并保护岸堤。盂水生植物引种与繁育还为动物提供了重要的栖息地和食物来源。这些植物能够创造适宜生境，并吸引各类鱼类、水禽等水生动物在其中繁衍和栖息。通过恢复水草丛林等生态系统，可以增强河流中多样性，维持生态平衡，并提升生态服务功能。（2）建立植被带和缓冲带。植被带和缓冲带是指沿河岸线或水体周围设置的特定区域，通过种植适宜的植物来改善水环境质量、保护生态系统，并减轻人类活动对河道产生的不利影响。在建立植被带和缓冲带的过程中，需要考虑以下 4 个方面：淤选择适宜的植物种类，包括沿岸草本植物、乔木等，并进行科学合理的配置。于考虑土壤类型和特点，在必要时进行施肥或土壤改良。盂根据当地气候条件确定适宜的管理措施，如灌溉、修剪、除草等。榆配置合适大小和形状的植被带和缓冲带，以最大限度地发挥其功能。3.2 污染物处理与减排3.2.1 废水处理技术应用废水处理技术的应用措施包括以下两种。（1）光催化氧化处理技术的应用。光催化氧化处理技术是一种应用光能和催化剂协同作用的先进水处理技术，通过特定波长的光照射催化剂，诱导氧化反应来降解有机污染物和其他污染物。在应用光催化氧化处理技术之前，需要选择适合光催化氧化反应的催化剂，常见的催化剂包括二氧化钛（TiO2）、过渡金属氧化物等。催化剂的选择取决于目标污染物的特性和水质条件。确定合适数量和强度的光源，并调节最佳辐射波长以增强光催化效果。紫外光是常用的激发源，也可以使用可见光响应型催化剂。需要节能环保23LOW CARBON WORLD 2023/7设计具有良好传质和混合性能的反应器，并优化反应温度、pH 和溶解氧等参数。同时，考虑水体流动情况以确保均匀照射和催化剂的接触。在光催化氧化反应过程中，光照激发催化剂表面产生活性氧自由基，通过一系列氧化和还原反应来降解水中的有机污染物。这些活性氧自由基可以直接将有机污染物转化为无害或较低毒性的分子，并最终形成二氧化碳和水等无害产物。（2）生物滤池系统的应用。生物滤池系统是一种利用生物活性来处理废水的低碳技术，通过模拟自然湿地的工作原理和特点，在人工构建的滤池中创造适宜的环境条件，促进微生物的生长和代谢活动，以降解和去除废水中的有机物、氮、磷等污染物。生物滤池系统原理如图 1 所示。生物滤池系统由多层不同材料组成，包括粗砂、细砂、碎石等过滤介质以及植被覆盖层。当废水通过生物滤池时，其中的有机污染物被微生物吸附并进行降解。此外，植被在生物滤池系统中起到增氧、稳定土壤结构、抑制藻类生长等作用。值得注意的是生物滤池系统也存在一些问题，例如，在极端温度或气候条件下，微生物活动可能受到影响。3.2.2 农业面源污染防控农业面源污染防控包括以下两种措施。（1）利用有机肥代替化学肥。传统的农业生产通常使用化学肥料，但其过度使用会导致农田中的营养物质流入河道，引起水体富营养化和蓝藻水华等问题。而有机肥主要用植物秸秆、动物粪便等天然材料，通过堆肥或发酵处理而成。相比之下有机肥具有三大优势：淤能提供全面的营养元素，并激活土壤微生物活性。于有机肥含有丰富的有机质，可以改善土壤结构，增加土壤保水能力和抗旱能力。盂有机肥对环境影响较低，在其使用过程中几乎没有残留物和污染风险。（2）农业生态工程建设。农田生态工程包括一系列措施和管理方法，可最大限度地减少化学肥料、农药和其他农业化学品的使用，提升土壤有机质含量，改善土壤结构，提高土壤利用率。例如，在农田间作与轮作中，可采用适当的间作方式可以改善土壤结构和保持土壤覆盖，降低土壤侵蚀风险，并有效防止养分和农药流失到河道。又如，在水稻套种与休耕中，在水稻种植季节结束后，可以在田间套种其他作物或进行休耕，有利于减少农业面源污染。通过合理的轮作与休耕安排，能够有效控制病虫害发生和减少农药使用。而在农田景观规划与复合生态系统设计中，通过在农田周边设置生态廊道、湿地保护区等景观构造物，增加天然植被覆盖，可为农田提供有效的自然保护屏障。4 结语低碳技术在河道水环境综合整治中有着明显的应用优势，通过湿地恢复与建设、污染物处理与减排、农田生态工程等低碳技术，不仅能够改善河道水质、保护生态系统，实现资源的有效利用，同时有助于减少化学物质使用量和能源消耗，降低温室气体排放，为缓解气候变化做出贡献。在推广和应用低碳技术时，需要充分考虑当地特点、科学规划和全面管理，以确保其长期效益和可行性，促进生态环境的可持续性发展。参考文献1 黄民玉.城市河道水环境综合整治设计与实践研究J.云南水力发电，2023，39（3）：32-36.2 林滨.城市河道水环境综合整治管理实践J.水利科学与寒区工程，2022，5（8）：72-74.3 邓永.生态堤在河道水环境综合整治中的应用J.陕西水利，2022（8）：80-81.4 李艳艳，刘蒙泰，海霞.农村小流域河道水环境综合整治分析J.水科学与工程技术，2020（6）：63-66.作者简介院曾雄智（1990），男，汉族，湖南娄底人，本科，工程师，主要从事水利规划、水工设计、水利督查等工作。廖芳珍（1989），女，汉族，湖北黄冈人，硕士研究生，工程师，主要从事水工结构设计及水利工程管理工作。节能环保图 1 生物滤池系统原理达标高空排放排放塔离心风机电控柜补充水泵生物过滤段生物洗涤段补充水箱循环水箱自来水或二沉池水废气循环洗涤水泵排往污水处理系统24