system: [SYSTEM]

user: 7. 创新治理技术集成思路 在总结以往大中小型湖泊治理经验教训和针对巢湖治理目标，把现有湖泊治理措施归纳为治理富营养化、除藻、修复湿地三类技术集成综合措施，并实施分水域治理，把以往治理蠡湖、玄武湖、东湖、西湖等小型湖泊消除蓝藻爆发的技术，经集成创新后用于巢湖的治理、消除蓝藻爆发。 7.1. 治理富营养化 控制外源内源是治理富营养化的基本措施。使巢湖水质达到III类，削减富营养化至一定程度以减慢蓝藻生长繁殖速度。 7.1.1. 控制外源 控制外源包括生活源、工业源、畜禽规模集中养殖和污水处理等4类点源；也包括种植、地面径流等多类面源，以减少污染负荷入湖，使污染负荷入湖量小于其环境容量。 1) 削减污水厂的污染负荷是削减外源的主要措施之一 根据调查，合肥市2018年的污水处理能力已达197万m 3 /d，较2011年的100万m 3 /d增加接近1倍，同时安徽省制定了《巢湖流域城镇污水处理厂和工业行业主要水污染物排放限值》(DB34/2710-2016)，要求适当提高污水处理标准，巢湖流域相当多的污水厂的处理标准也已经从一级B提高至一级A，其中合肥王小郢污水厂已达到地表水环境质量标准的准Ⅳ类(指NH 3 -N、TP等指标达到标准)，减少污染负荷入湖量。经计算，仅合肥市污水厂排入水体的NP负荷就已相当于超过巢湖Ⅲ类水时环境容量 [ 1 ]，若再加上其它没有进入污水处理系统的大部分面源、部分点源和合肥市区域以外的污染负荷，则更将超过巢湖环境容量。所以，根据巢湖流域大部分区域人口稠密和社会经济发达的状况，可认为目前污水厂是巢湖流域主要点源群，一级A的处理标准完全不能满足巢湖环境容量的要求，所以削减污水厂尾水污染负荷是流域控源截污的一个关键措施。巢湖全流域要在建设足够污水处理能力和污水收集管网全覆盖及加强运行管理的基础上，提高污水处理标准至与巢湖环境容量相适应的程度。 2) 立法提高污水处理标准 地方立法提高入巢湖区域的污水处理标准。如TN提高至地表水III-V类、TP达到0.01~0.05 mg/L，才能基本满足巢湖环境容量的要求。提高污水处理标准是能够达到的，根据调查，如滇池水务的昆明第1污水厂和第2污水厂已在一级A基础上提标改造，取得良好效果 [ 1 ]：NH 3 -N达到0.1~0.2 mg/L，TP达到0.1~0.2 mg/L，且基本没有增加运行费用；合肥王小郢污水厂的TN已提高到5 mg/L；固载微生物技术污水厂尾水提标处理的TN (生活污水)可达到0.5~1 mg/L [ 1 ]；麦斯特环境科技公司采用离子气浮技术TP可达到0.01 mg/L [ 8 ]；用高效固载微生物厌氧设备改造的生活污水厂的TN可以达到地表水I类 [ 9 ]。所以应提高信心，一厂一策，逐个提高污水厂的处理标准。 3) 削减各类点源面源 大量削减工业污染及生活污染，继续调整工业产业结构，关停并转各类重污染企业，并严格执法；进一步加大畜禽集中养殖的整治力度，对其排泄物全面资源化利用、推进农业循环经济；削减农村农业各类污染，建设社会主义新农村，测土配方，适当削减化肥农药的用量，使用有机肥，节水灌溉，减少水产养殖污染；加快治理流域北部500 km 2 富P地层的水土流失和提高植被覆盖率，削减地面径流中磷负荷；控制航行污染；分区域治理、生态修复。 4) 综合治理、净化河道水质 外源污染不可能百分之百的得到控制，必然有一定的污染负荷如污水厂尾水、地面径流等污染入水，所以相当多入湖河道水质较差。其中南淝河、派河、十五里河等均为劣V类(湖泊标准)，全部入湖河道的水质TN均超过湖泊的Ⅲ类标准，特别是南淝河水质很差且入湖污染负荷多，南淝河流域的污水处理能力有122.5万m 3 /d，其尾水达到3.6亿m 3 ，为河道年入湖水量80%多；由于污水收集管网不配套和渗漏，及其他相当部分点源和面源的污染负荷入河，使南淝河水质改善速度难以达到理想状态。所以，应该在控源截污、封闭排污口基础上直接净化南淝河、派河、十五里河等河道水体，使入湖河道水质进一步提升至III-V类，且加强长效管理和保持不反弹。每一条污染严重的河道或其一段可设置为一级、多级净化池，或建设河道的旁侧净化池，在进入巢湖时设置入湖前置库，采用各类有效技术处理净化河水。其中高效的固载微生物技术 [ 1 ]、金刚石碳纳米电子技术 [ 10 ]、复合型区域活水提质技术和光量子载体技术等，能够在有一定流速的河道中发挥长期净化水体及直接消除有机底泥、消除黑臭的作用。杭埠河等西部水质相对较好，但因其入湖水量大、TN仍为V类，入湖污染负荷总量大，所以同时应提高该区域的污水处理能力和排放标准，削减各类污染负荷入水量，继续改善河道水质。 7.1.2. 清除内源 清淤。采用常规清淤技术清除蓝藻大量聚集水域的底泥，减少N P释放及清除底泥表层的蓝藻种源。 清除蓝藻。目前蓝藻已经成为主要内源，应该采用除藻综合集成技术(具体见7.2节)深度彻底清除水面水体和水底的蓝藻，削减蓝藻种源和降低藻密度，同时有效削减蓝藻所含NP，这是仅依靠控制陆源和采用常规清淤措施难以达到的削减NP的效果。根据巢湖的叶绿素和藻蓝素近年已大幅度升高的状况 [ 10 ] 和湖泊治理的经验教训，巢湖清除蓝藻也将逐步成为清除内源的主要内容之一。如巢湖在实施分水域治理后，可利用混凝气浮技术 [ 1 ] 和金刚石碳纳米电子技术 [ 10 ] 和复合型区域活水提质技术等措施除藻的同时消除有机底泥污染，则不再需要使用常规方法清淤。 7.1.3. 增加环境容量和水体自净能力 1) 实施规模调水加快水体流动。通过对凤凰颈和枞阳两个引江泵站“引江济巢”的合理调度，增加30~50亿m 3 水量入巢湖，恢复建巢湖闸以前的长江入巢湖水量，可增加换水2次、增加相应的环境容量和带走相当多蓝藻。 2) 在适当时候建立“引江济巢”“引江济淮”联合调水体系，增加水体净化能力，削减西巢湖蓝藻的密度。 3) 调水与防洪协调。两个引江泵站均应设为双向泵站，引江与排洪结合，有效消除巢湖1954、1991年型12~13 m的高水位 [ 2 ]，控制巢湖的生态水位，使湖中芦苇在特大洪水的高水位期间不受灭顶之灾。 7.2. 除藻 除藻包括目前的常规打捞水面蓝藻和今后应全力推进的全面消除水面水体和水底的蓝藻。 7.2.1. 分水域除藻 分水域除藻是浅水型巢湖的基本要求 [ 3 ]。巢湖可分为东、西二部分，每部分还可分割成若干大小适宜的水域，使现有小型湖泊的除藻技术经集成创新后能用于治理巢湖。 分水域时，各个水域既要相对封闭又与相邻水域具有一定水力联系、水量交换，须在水域的边界处设置高度和形式适宜的阻隔、围隔系统。如风浪较大水域可采用钢丝石笼透水坝(常水位下一定深度可采用土坝)，需允许水流在其二侧间流动，也可采用橡胶坝或土坝加透水系统或较牢固的围隔等形式；风浪相对较小水域可采用固定围隔或软围隔等。 7.2.2. 全年深度彻底的除藻技术 巢湖除藻应改变以往仅在蓝藻爆发期间打捞水面蓝藻的习惯，采取综合除藻技术全年打捞消除水面水体和水底蓝藻的策略和技术。 ① 改性粘土除藻 [ 1 ]。该技术较为成熟，即使用机械设备快速喷洒改性粘土水溶液，使水面水体和水底的蓝藻均快速沉于水底，继而实施生态修复如种植沉水植物，固定底泥和吸收蓝藻所含的营养物质，达到消除蓝藻的目的。其它如天然矿物质净水剂 [ 11 ] 及其它类似物质也有此作用。 ② 高压除藻 [ 12 ]。是改变原来蓝藻生长的压力、温度等生境，使蓝藻在相当程度上失去生长繁殖能力、甚至逐步死亡，大幅度减慢蓝藻生长繁殖速度。此技术不添加任何添加剂，操作简便，自动化控制，运行高效、费用低，能耗低、四季昼夜运行，除藻效果较好。此技术有竖井式和移动式除藻二类设备。其它如推流曝气等技术均能有效抑藻杀藻。 ③ 混凝气浮除藻 [ 1 ]。把目前广泛使用的德林海固定式混凝气浮的藻水分离除藻技术(或其他类似技术)直接用于巢湖水域。即用混凝气浮法使水面、水中和水底的蓝藻及水底的有机悬浮物质全部浮于水面，然后将其打捞、处置，或可设计混凝气浮、打捞和藻水分离一体化的工作船，设备可一年四季运行。此技术在除藻同时可直接清除湖底表层的有机底泥。同类的还有雷克环境富藻水磁捕处理技术 [ 13 ]。 ④ 金刚石碳纳米电子技术除藻 [ 10 ]。此技术的电极装置，加电压后释放电子，在阳光下产生光电效应、光催化作用，破坏蓝藻的细胞壁和细胞内部物质、消除蓝藻。此技术效果好、效率高、能源省、不添加化学物质、易管理、成本低，1台设备可治理1~2 km 2 水域，可一年四季运行，同时可削减水体和底泥的NP等污染物。也可采用复合型区域活水提质除藻技术 [ 14 ] 及配合光量子载体 [ 15 ] 等微粒子、电子除藻技术。 ⑤ 超声波除藻 [ 16 ] [ 17 ]。超声波除藻是利用适当频率的声波在水体中产生一系列强烈的冲击波和射流，破坏、杀死蓝藻或抑制蓝藻的生长。已在国内外试验成功并广泛使用。 ⑥ 生物种间竞争除藻。如采用芦苇湿地、紫根水葫芦 [ 5 ]、沉水植物除藻，利用鲢鱅鱼、贝类、浮游动物滤食蓝藻(鱼密度要达到40 g/m 3 水体) [ 18 ]。相当多植物如沉水植物、芦苇湿地等在吸取N P的同时可产生化感物质抑藻除藻，另外也可直接用植物的化感物质制剂除藻 [ 19 ]。 ⑦ 锁磷剂。水体喷洒锁磷剂，使水体P颗粒沉入水底，降低P浓度，大幅度减慢蓝藻生长繁殖速度，而沉入水底的P以后可被沉水植物吸收。 ⑧ 安全高效微生物抑藻杀藻 [ 20 ] [ 21 ]。目前能够抑制蓝藻生长繁殖或直接杀死蓝藻的高效微生物及制剂很多，具有巨大潜力，关键是选择安全的微生物，进行试验示范，确定其安全可靠性。组建微生物治理蓝藻技术安全鉴定机构，对各类技术进行安全性科学鉴定，允许安全技术使用，或为技术进行安全性指导。 ⑨ 使用常规措施抑藻除藻。控源截污、调水、清淤等措施在治理富营养化至一定程度后可有效减慢蓝藻生长繁殖速度。其中，调水也可带走氮磷等污染物和蓝藻，清淤也可削减底泥中蓝藻的种源。 7.2.3. 综合除藻 即在分水域治理的基础上选用上述若干除藻技术进行试验，并合理搭配和集成创新，取得降低藻密度的最佳效果，直至消除蓝藻爆发。上述各类除藻技术在目前或今后均具有一定的可推广性，但在消除蓝藻爆发的效果、速度、彻底性等方面有差异，应根据实际情况试验后选择使用。应在全面总结全国大中小型湖泊治理蓝藻爆发的诸多经验教训的基础上，对各类治理技术进行综合集成并加以创新，使巢湖由藻型湖泊逐步转变为草型湖泊的同时消除其蓝藻爆发现象。 7.3. 修复湿地 7.3.1. 湿地作用 在巢湖湖体大规模修复湿地是目前消除蓝藻爆发、净化水体、改善湖泊生境、丰富生物多样性和保持良好生态系统的关键措施之一，更重要的是可使巢湖在消除蓝藻爆发以后持续保持蓝藻不爆发。 7.3.2. 湿地应恢复至蓝藻爆发前规模 以往巢湖湖体的水生态修复试验示范工程部分保存下来，但恢复规模有限，应使巢湖水体的植被覆盖率恢复至25%~30%。以往未能大规模恢复湖泊内湿地的原因：一是湖中风浪大、水深等修复难度大的客观因素；二是对巢湖大面积修复湿地的必要性和可能性认识不足、缺乏修复信心的主观原因；三是未科学制定大规模修复湿地的规划方案。 7.3.4. 科学制定修复湿地规划方案 1) 巢湖沿岸水域分片修复500~1000 m或更宽的湿地。首先改善风浪和水深等生境使符合种植植物的条件：① 湿地外围设置能够挡风浪、蓝藻的形式适合的透水坝、隔断等。② 种植芦苇的湿地需要抬高基底至冬春季基本无水状况，以确保芦苇正常生长和冬季芦苇湿地具有冻死、消除蓝藻的作用。湿地也可种植其他适合在巢湖生长的挺水植物。③ 沉水植物湿地可用改性粘土、碳纳米电子技术、混凝气浮、锁磷剂等技术控制污染、消除蓝藻爆发，同时应该控制底栖鱼类对底泥的扰动，以提高透明度，利于种植植物。 2) 恢复原有芦苇湖滩地。适当拆除巢湖西部的派河与杭埠河之间的相当部分环湖大堤或采用适当的方法恢复原有的15~20 km 2 芦苇湿地，但须确保防洪安全。此类湿地恢复后同时可作为净化派河水的前置库，削减派河的入湖污染负荷。同时应适度恢复巢湖南部等其他区域原有湿地。据调查，云南滇池外海已拆除50 km环湖大堤，恢复9 km 2 湿地，值得巢湖借鉴 [ 1 ]。 3) 适当降低巢湖水位。如冬末春初降低水位0.5~0.8 m，则可增加湖滨湿地6~9 km 2 及有利于春天种植芦苇，有利于湿地植物春天发芽生长。全年适当降低水位，有利于湖泊中心的部分水域生长沉水植物。若降低水位后影响航行，可适当疏浚加深航道。 4) 建立专业管理队伍。长期管理保护湿地，如冬季收获芦苇，控制沉水植物疯长。政府应如公园草地一样拨款养护湿地。 7.3.5. 人工修复促进自然修复 巢湖沿岸水域和湖中心水域均应在改善生境后，以人工修复促进自然修复。生态修复可根据水深等条件合理搭配种植挺水、沉水、浮叶等植物，并适当设置生态浮岛(浮床)。 7.4. 分水域综合治理 在分水域治理巢湖消除蓝藻爆发时，应考虑各水域的生境及蓝藻爆发情况不同，生态修复、除藻均须分片分水域实施，需设置牢靠、便于管理的透水坝、隔断、围隔系统。修复湿地后需2~4年的生长保护期，确保芦苇、沉水植物顺利生长；各小水域消除蓝藻爆发后，可拆除其间隔断，连成一大片无蓝藻爆发的水域。东、西巢湖之间可设透水拦湖坝或高强度围隔、隔断(并设通航口门)，拦住东巢湖蓝藻不入西巢湖，坝两侧水体可适量交换，有利于加快西巢湖除藻速度。 7.4.1. 西巢湖 西巢湖治理主要是控制点源面源污染，特别是建设足够的污水处理能力、全覆盖的污水收集管网和大幅度提高污水厂处理标准，大量削减污水厂污染负荷，采用直接净化河水方法提升河道水质达到III类(湖泊标准)，使与巢湖环境容量相适应；恢复湖体60~80 km 2 湿地，包括恢复巢湖西部环湖大堤背水侧的原湿地，修复60 km长的湖岸线的沿岸水域500~1000 m宽的湿地；“引江济巢”“引江济淮”协调调水；采用综合技术措施分水域全面清除湖中心水面水体和水底的蓝藻。则能基本消除西巢湖蓝藻爆发，其后加强管理养护保持蓝藻不爆发，把西巢湖连成为一整片无蓝藻爆发的水域，并使水质达到III类。 7.4.2. 东巢湖 东巢湖治理可在西巢湖治理取得基本消除蓝藻爆发的成果时开始实施，也可同时实施。治理措施：主要是控制外源污染负荷入湖，总结西巢湖治理的经验教训，在120 km长的湖岸线的沿岸适当水域修复适当宽度的湿地，“引江济巢”调水使换水次数增加2次多，选择合适的综合技术集成措施清除蓝藻，消除湖中心水域蓝藻爆发或保持蓝藻不爆发，使水质达到II-III类。