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湖泊水体富营养化治理方案

2025-08-16

湖泊富营养化的治理是一个系统性工程,核心逻辑是 控源截污(减少营养盐输入)、内源修复(降低湖泊内部营养盐释放)、 生态重建(恢复湖泊自净能力),需结合湖泊类型、污染来源、生态现状等综合制定方案。以下从四大核心维度展开详细治理措施:

一、源头控制:切断营养盐输入(最根本措施)

湖泊富营养化的主要诱因是氮(N)、磷(P)过量输入,其中磷是 “限制因子”(磷的浓度直接决定藻类繁殖速度)。源头控制需针对 “点源污染” 和 “非点源污染” 两类来源精准施策。

1、点源污染治理(集中排放的污染源)

点源污染具有排放集中、可控性强的特点,是优先治理对象,主要包括工业废水、城镇生活污水、规模化养殖废水等。

1.1、工业废水:强制深度处理

对化工、食品加工、电镀等排放高氮磷废水的企业,要求安装脱氮除磷装置(如 A²/O 工艺、MBR 膜生物反应器),确保出水氮磷浓度符合《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级 A标准(总磷≤0.5mg/L,总氮≤15mg/L);对不达标企业实施停产整改或搬迁。

1.2、城镇生活污水:截污纳管 + 提标改造

  1. 1.完善城镇污水管网,实现 “雨污分流”,避免雨水管网混入生活污水(雨季 “合流制” 溢流会携带大量污染物入湖);
  2. 2.对现有污水处理厂进行 “提标改造”,增加深度处理单元(如人工湿地、滤池、化学除磷段),部分敏感区域需达到 “准 Ⅳ 类” 水质标准(总磷≤0.3mg/L);
  3. 3.推广 “再生水回用”,将处理后的污水用于市政绿化、工业冷却用水,减少 freshwater 排放量。

1.3、规模化养殖废水:资源化 + 无害化处理

对湖泊周边的畜禽养殖场、水产养殖场,要求建设沼气池、氧化塘、人工湿地等处理设施,实现养殖废水 “零直排”;鼓励将养殖粪便加工为有机肥(资源化利用),减少氮磷直接进入水体。

2. 非点源污染治理(分散排放的污染源)

非点源污染具有分散、隐蔽、季节性强的特点,是治理难点,主要包括农业面源、城市面源、农村生活污水等。

1.1、非点源污染治理(分散排放的污染源)

  1. 1.推广 “测土配方施肥”,减少氮肥、磷肥的过量使用(我国农田化肥利用率仅 30%-40%,剩余部分通过径流、渗漏入湖);
  2. 2.种植 “生态缓冲带”:在农田与湖泊 / 河流之间种植 10-50 米宽的草本植物(如芦苇、菖蒲)或乔木,拦截农田径流中的氮磷和泥沙;
  3. 3.禁止 “围湖造田”,恢复湖泊周边的天然沼泽、洼地,利用其 “海绵功能” 吸附营养盐。

1.2、城市面源:海绵城市 + 地表净化

  1. 1.建设海绵城市设施(如透水铺装、下沉式绿地、雨水花园),减少地表径流,通过土壤、植物吸附雨水携带的氮磷(如路面灰尘、绿化带化肥);
  2. 2.加强城市垃圾管理,避免垃圾渗滤液、落叶、宠物粪便随雨水入湖;禁止向雨水口倾倒生活污水。

1.3、农村生活污水:分散式处理

对远离城镇管网的农村地区,推广 “小型化、低成本” 处理技术,如三格式化粪池 + 人工湿地“生物滤池”,实现污水就地净化,避免直排沟渠后汇入湖泊。


二、内源治理:清除湖泊内部积累的营养盐

即使外源污染被控制,湖泊沉积物(底泥)中积累的氮磷仍会通过 “释放”(如厌氧环境下磷释放、底泥翻涌)成为 “二次污染源”,需针对性处理。

1. 物理修复技术

1.1、底泥疏浚:直接清除污染核心区

对湖泊中污染严重的区域(如入湖口、湖心区),采用环保型疏浚船(带防扩散罩)清除表层 10-30cm 的污染底泥,减少营养盐 “库”;疏浚后的底泥需进行无害化处理(如固化填埋、资源化制建材),避免二次污染。 注意:避免全湖疏浚(会破坏底栖生物栖息地),需结合底泥污染调查确定疏浚范围。

1.2、引水冲污 / 换水:稀释污染物

从水质较好的河流或水库引入清洁水,置换湖泊中的富营养化水体,短期内降低氮磷浓度;但需注意 “水资源承载力”,避免过度引水导致湖泊生态失衡(如水位骤变影响水生生物)。

1.3、曝气复氧:抑制底泥磷释放

向湖泊底层水体投放曝气装置(如微孔曝气、推流曝气),提高溶解氧浓度,抑制厌氧微生物活动(厌氧环境会促进底泥中磷的释放),同时改善水生生物生存环境。

2. 化学修复技术(应急辅助,需谨慎使用)

非点源污染具有分散、隐蔽、季节性强的特点,是治理难点,主要包括农业面源、城市面源、农村生活污水等。

2.1、化学除藻剂:快速杀灭藻类

向湖泊中投加 “功能性微生物菌剂”(如芽孢杆菌、光合细菌),这些微生物可分解底泥中的有机氮磷,将其转化为无害的氮气(脱氮)或被植物吸收的形态(磷);需注意:菌剂需适应当地水质,避免外来物种入侵。

2.2、磷钝化剂:固定底泥磷

投加碳酸钙、硫酸铝、聚合氯化铝(PAC)等药剂,与底泥中的活性磷结合形成稳定沉淀物(如磷酸铝、磷酸钙),阻止磷释放到水体中;适合底泥磷释放严重但疏浚难度大的区域。

3. 生物修复技术(环境友好,长期见效)

利用微生物、植物的代谢作用吸收或降解营养盐,修复生态系统,是内源治理的核心方向。

3.1、微生物修复:强化降解能力

向湖泊中投加 “功能性微生物菌剂”(如芽孢杆菌、光合细菌),这些微生物可分解底泥中的有机氮磷,将其转化为无害的氮气(脱氮)或被植物吸收的形态(磷);需注意:菌剂需适应当地水质,避免外来物种入侵。

3.2、水生植被修复:构建 “水下森林”

  1. 1.种植沉水植物(如苦草、黑藻、狐尾藻):沉水植物可通过根系吸收底泥和水体中的氮磷,同时遮蔽阳光抑制藻类生长(竞争光照和营养),还能分泌化感物质(如多酚)抑制蓝藻;
  2. 2.恢复挺水植物(如芦苇、菖蒲)和浮叶植物(如睡莲):在湖泊岸边、浅水区种植,形成 “滨岸植被带”,拦截外源营养盐,为鸟类、鱼类提供栖息地;
  3. 关键:需根据湖泊透明度、水深选择合适的植物种类(如透明度低的湖泊先种植耐阴物种),避免单一物种过度繁殖。


三、生态系统重建:恢复湖泊自净能力

富营养化湖泊的核心问题是 “生态失衡”(如藻类疯长、水生植物消失、食物链断裂),需通过生态调控重建稳定的 “生产者 - 消费者 - 分解者” 体系。

1. 食物链调控(生物操纵技术)

通过调整湖泊中的生物群落结构,利用 “捕食关系” 控制藻类,是低成本、可持续的方法。

1.1、“上行效应”:增加滤食性生物

投放鲢鱼、鳙鱼(“四大家鱼” 中的滤食性鱼类),它们以浮游藻类为食,可直接减少藻类生物量(每亩投放 50-100 尾,规格 20cm 以上);同时投放底栖动物(如螺、蚌),摄食底泥中的有机碎屑和藻类,促进营养盐循环。

1.2、“下行效应”:控制凶猛鱼类

清除湖泊中的凶猛鱼类(如乌鳢、鳜鱼),它们会捕食滤食性鱼类和底栖动物,导致藻类失去天敌;通过 “捕大留小” 调节鱼类群落,维持生态平衡。

2. 构建人工生态系统

2.1、生态浮岛 / 浮床:水上 “净化工厂”

在湖泊水面搭建浮岛,种植水生植物(如美人蕉、风车草、水芹菜),植物根系深入水体,吸收氮磷,同时为微生物提供附着载体(根系表面形成生物膜,降解污染物);适合风浪较小的浅水区,兼具净化和景观功能。

2.2、人工湿地:入湖口 “最后一道屏障”

在湖泊入湖口建设 “表面流 / 潜流人工湿地”,利用土壤、植物(芦苇、香蒲)、微生物的协同作用,拦截河流输入的氮磷、泥沙和有机物;湿地面积需根据入湖水量设计(通常为流域面积的 1%-5%)。


四、管理与监测:保障治理效果长效性

湖泊治理不是 “一次性工程”,需通过制度和技术手段长期监管,避免污染反弹。

1、法律法规与政策保障

  1. 1.1、制定流域性管理法规(如《太湖流域管理条例》),明确跨行政区的污染责任,实施 “氮磷总量控制”(将排放指标分配到企业、县区);
  2. 1.2、建立 “河(湖)长制”,由各级政府负责人牵头,统筹协调水利、环保、农业等部门,避免 “多头管理”;
  3. 1.3、推行 “生态补偿机制”:对保护湖泊水质的区域给予经济补偿,对污染超标的区域征收罚款,激励地方政府重视治理。

2、常态化监测与预警

  1. 1.1、构建 “天地空” 一体化监测体系:
    • a.地面监测:在湖泊周边、入湖河流设置水质监测站,实时监测总氮、总磷、叶绿素 a(藻类指标)、溶解氧等参数;
    • b.卫星遥感:利用卫星(如高分系列、哨兵卫星)监测湖泊水华面积、透明度变化,实现大范围、快速预警;
    • c.水下监测:投放水质传感器、水下机器人,监测底泥营养盐释放、沉水植物生长情况。
  2. 1.2、建立 “水华预警系统”:当监测到藻类浓度超标时,及时启动应急措施(如曝气、投加除藻剂、打捞),避免水华大规模爆发。

3、公众参与与宣传教育

  1. 3.1、开展环保宣传(如科普讲座、短视频、湖泊保护公益活动),提高公众对 “富营养化危害”(如水质恶化、鱼类死亡、饮用水安全风险)的认识;
  2. 3.2、建立 “河(湖)长制”,由各级政府负责人牵头,统筹协调水利、环保、农业等部门,避免 “多头管理”;
  3. 3.3、推行 “生态补偿机制”:对保护湖泊水质的区域给予经济补偿,对污染超标的区域征收罚款,激励地方政府重视治理。


总结:治理核心原则

湖泊富营养化治理需遵循“预防为主、综合治理、长期坚持”的原则:

  1. 5.1、优先控制外源污染(尤其是磷),从源头减少营养盐输入;
  2. 5.2、结合物理、化学、生物技术进行内源修复,避免二次污染;
  3. 5.3、以 “生态重建” 为目标,恢复湖泊自净能力,而非单纯依赖工程措施;
  4. 5.4、通过制度和监测保障长效性,避免 “治理 - 反弹 - 再治理” 的恶性循环。

不同湖泊的治理需 “因地制宜”,例如:浅水湖泊(如太湖)需重点控制底泥磷释放和蓝藻水华,深水湖泊(如滇池)需加强外源截污和分层曝气,城市景观湖泊需结合生态浮岛和生物操纵。

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