我國(guó)水環境面(miàn)臨著(zhe)水體污染、水資源短缺和洪澇災害等多方面(miàn)壓力。據2014年《中國(guó)環境狀況公報》顯示，我國(guó)七大水系、主要湖泊、近岸海域及部分地區的地下水受到不同程度的污染，對(duì)河道(dào)水環境的治理已迫在眉睫，刻不容緩。但是由于諸多因數制約，污染負荷高、截污難度大是我國(guó)衆多河道(dào)面(miàn)臨的共同問題，如何在截污不徹底、污染負荷高的前提下，實現河道(dào)水質整體淨化、水生态環境全面(miàn)恢複，是擺在環境工作者面(miàn)前的一大難題。武漢中科水生環境工程有限公司通過(guò)治理丹河水質，在這(zhè)方面(miàn)做出了有益的嘗試。

  1.治理前的丹河水質狀況

丹河全長(cháng)162km，縱貫山西省晉城市的東部，是晉城市最重要的地面(miàn)水體之一，是沁河最大的支流。自20世紀80年代以來，丹河流域城鎮化，工業化發(fā)展步入快車道(dào)，随之而來的是流域内取水量和污水排放量的不斷增加，河流自然徑流下降，河流水體污染日益嚴重，水東橋監測斷面(miàn)化學(xué)需氧量、氨氮超标幾倍到十幾倍，水質富營養化加劇，龍門旅遊景區遊人銳減。2001—2003年，丹河7個監測斷面(miàn)中就(jiù)有6個斷面(miàn)達不到水功能(néng)類别要求， 5個斷面(miàn)爲劣V類水質。2004年和2005年的例行監測數據以及地表水實際檢測結果報告表明，在丹河流域主要支流中，有4條河水質嚴重超标，任莊水庫水質多項指标超标，晉城市丹河及其支流受到較嚴重的污染，丹河幹流中遊污染嚴重，水污染治理和水環境恢複任務甚爲艱巨。丹河水質的污染還(hái)引發(fā)了山西晉城和河南焦作的跨省糾紛，河南省人大代表曾兩(liǎng)次向(xiàng)全國(guó)人大和國(guó)家環保部反映丹河水污染問題。

  2.丹河人工濕地處理的實踐

爲改善丹河水質，晉城市丹河彙流污水人工濕地深度處理工程建設于2008年拉開(kāi)帷幕。

該工程由武漢中科水生環境工程有限公司設計，是目前國(guó)内北方最大的人工濕地項目、國(guó)内最大的垂直流人工濕地項目，2012年獲 “國(guó)家重點環境保護實用技術示範工程”，污水處理能(néng)力爲10萬m³/d。

工程總規劃用地1684畝，主要建設内容爲防洪工程、污水處理工程。防洪工程設計以30年一遇爲标準，采用攔河壩和翻闆閘自動控制河道(dào)水位，配水渠將(jiāng)污水均勻配送到各塊人工濕地，防洪壩防止洪水進(jìn)入濕地。由于當地煤化工企業較多，工廠排放尾水中氨氮含量較高，呈現N/C值高的進(jìn)水水質特征。根據這(zhè)一水質特征，污水處理工程采用“垂直流人工濕地+滲濾壩”和“自由表面(miàn)流濕地+水體人工強化自淨生态工藝”。人工濕地床鋪設1.5m不同規格的碎石填層，通過(guò)層内微生物吸收淨化水質，表面(miàn)層種(zhǒng)植蘆葦、香蒲等植物淨化水質，并在水東橋下遊至東焦河水庫22km的河道(dào)範圍内設立三個滲濾壩，在東焦河水庫深水區布設柔性人工水草，淺水區種(zhǒng)植各類水生植物，在水體内放養魚、螺、蚌等水生動物，形成(chéng)一個自然的水體生态系統，對(duì)水體進(jìn)一步淨化。

晉城市丹河人工濕地處理工程于2013年8月整體完工并投入運行，達到日處理污水10萬m³的設計目标，每年可削減氨氮540t、化學(xué)需氧量2000餘t。建成(chéng)垂直流人工濕地315畝；表面(miàn)流人工濕地475畝；沉澱池3個；完成(chéng)種(zhǒng)植蘆葦、香蒲等各類水生植物350萬株；鋪設柔性人工水草2萬m²，形成(chéng)了790畝的植物長(cháng)廊和26萬m²的景觀水面(miàn)。

丹河的水質得到明顯改善，東焦河水庫庫尾水質比較穩定，達到地表水Ⅳ類水質标準，徹底解決了晉豫兩(liǎng)省水環境糾紛，有效保護了郭壁泉飲用水源地，真正成(chéng)爲了晉城一條有特色的生态長(cháng)廊。同時(shí)，與東焦河水庫、珏山景區、龍門景區、青蓮寺和正在建設的太原科技大學(xué)晉城校區、市委黨校融爲一體，成(chéng)爲提高城市品位，彰顯生态晉城、宜居晉城的特色區域。

  3.工程的技術創新

  3.1新型人工濕地技術

該技術來源于 “一種(zhǒng)适用于低C/N污水處理的人工濕地”的發(fā)明專利，構建了新型床層結構、導氣管、補水系統和出水系統，將(jiāng)床層結構設計成(chéng)由上至下依次設置的至少3個填料層，加大了床層結構的深度和截面(miàn)積，提高污水處理能(néng)力，補水系統也大大提高脫氮效果。其構建的人工濕地具有占地面(miàn)積小、節能(néng)、不易堵塞、運行穩定性好(hǎo)、景觀效果佳等優點。

  3.2多效生态浮床技術

該技術是以高分子材料爲載體和基質，運用無土栽培技術，將(jiāng)空心菜、莴苣等經(jīng)濟作物進(jìn)行浮法種(zhǒng)植以取得經(jīng)濟和環境的雙重效益。一方面(miàn)，浮床通過(guò)遮擋陽光抑制藻類的光合作用，減少浮遊植物生長(cháng)量，提高水體的透明度。另一方面(miàn)，通過(guò)植物的光合作用和根系的泌氧過(guò)程，促進(jìn)根系區域生物膜的發(fā)育，提升脫氮除磷的效率，并促進(jìn)懸浮物的沉降，分解吸收有機污染物。此外，浮床上的植物可供鳥類栖息，下部植物根系能(néng)爲魚類提供食物，形成(chéng)魚類和水生昆蟲栖息環境，在修複受損生态系統的同時(shí)促進(jìn)水産養殖業的發(fā)展。

   3.3人工水草技術

   該技術應用了“一種(zhǒng)污水原位淨化裝置”和“迅速提高水體透明度的方法及植物地毯”的專利。人工水草通過(guò)提供巨大的生物附著(zhe)表面(miàn)積，爲水中微生物和有益菌類等的生長(cháng)、繁殖提供附著(zhe)表面(miàn)，并利用生物工程原理和精确設計的水惰性基質來選擇優勢微生物種(zhǒng)群，構建适合于不同微生物群落生長(cháng)繁殖的三維複合結構，強化生物降解作用，有效分解水中的有機污染物和促進(jìn)水體生态系統的恢複。除本工程外，該技術還(hái)在國(guó)内諸多工程如武漢市四美塘、内沙湖水質提檔工程，官橋湖水污染治理工程，廣州荔枝灣河湧水質改善與生态修複工程等工程中有大量應用，效果明顯。

   3.4滲濾床（壩）—自由表面(miàn)流濕地淨化技術

滲濾床（壩）—自由表面(miàn)流濕地淨化技術是將(jiāng)污水的人工濕地處理原理、快速生物滲濾床處理機理和前置庫處理技術三者相結合，設計構建的污水處理生态工程系統。該系統是在低比降緩流河道(dào)中利用礫石和碎石構築透水堆石壩和快速滲濾礫（碎）石床，提高壩上遊河道(dào)水位并形成(chéng)淺水水庫，在庫前端構成(chéng)快速生物滲濾床處理單元，在庫中、上遊區構成(chéng)自由表面(miàn)流或混合流碎石床濕地單元，使整個蓄水區則成(chéng)爲高效淨水前置庫。有資料表明，在熱帶和亞熱帶的緩流平原水網河道(dào)中構建的滲濾床（壩）—表面(miàn)流濕地—前置庫工程，可去除70﹪的TN、80﹪的TP和90﹪以上的泥沙。

  3.5生态河道(dào)治理技術

該技術集成(chéng)了生物浮島構建技術、生态恢複技術、河道(dào)水質強化淨化技術、岸帶景觀建設技術等多項技術。通過(guò)這(zhè)些技術的集成(chéng)優化，形成(chéng)河道(dào)生态治理技術體系。其中生物浮島技術在河道(dào)中間構建生态浮島，利用植物的生長(cháng)從污染水體中吸收污染物、創造生物栖息空間。生态恢複技術是通過(guò)優化和調整水域中的動植物種(zhǒng)群結構，恢複或構建健康的生态系統。河道(dào)水質強化淨化技術是將(jiāng)成(chéng)熟适用的污水處理技術如曝氣、造流、投加生物菌劑等應用于河道(dào)改善。生态護岸技術爲建造具有綠色植被坡面(miàn)的永久型護岸，既有一定的結構強度，又能(néng)爲生物的繁育提供栖息場所與生境，同時(shí)還(hái)可以起(qǐ)到對(duì)面(miàn)源污染的攔截和削減的作用。生态河道(dào)技術的綜合應用能(néng)使原河道(dào)在得到生态修複的同時(shí)具備較強的自淨能(néng)力和較好(hǎo)的景觀效果。

  3.6水庫人工強化自淨技術

  水庫人工強化自淨生态系統是運用生态學(xué)原理，在水庫中構建或恢複清水型生态系統，爲動植物和微生物創造有利的生存環境，通過(guò)動植物和微生物的綜合作用，將(jiāng)遊離于水體中的有機物和N、P等營養元素，通過(guò)植物和微生物進(jìn)行吸收或轉化，由食物鏈向(xiàng)上層移動，達到淨化水質的目的。

  3.7高效水生植物群落構建技術

  該技術是通過(guò)不同類型水生植物的種(zhǒng)植和合理搭配，起(qǐ)到恢複受損水體生态功能(néng)、提高水體自淨能(néng)力、美化景觀的作用。

  丹河人工濕地處理工程爲我國(guó)治理截污不徹底、污染負荷高的河道(dào)積累了一定的成(chéng)功經(jīng)驗，其采用的多項創新技術具有廣泛适用性，具備較大的推廣價值。

原文刊于《長(cháng)江技術經(jīng)濟》雜志2014年6月總第3期