3.3　外源氮磷营养盐控制技术

污染源是湖泊、水库富营养化最直接的原因之一，控制污染源应当是富营养化控制的首要前提。为控制重要饮用水源地于桥水库外源氮、磷污染，根据于桥水库及周边污染源的不同类型和来源，可采取不同的污染控制措施。

3.3.1　点源控制技术

工业废水和生活污水等点源污染控制主要通过污水处理厂，但是污水处理厂主要控制指标为有机物、重金属等，对氮、磷的控制效果尚不理想，因此，在污水、废水排入水体之前，需进行脱氮除磷处理。脱氮的物理化学方法有氨汽提法、沸石法和折点氯处理法等，这些方法对铵态氮有较好的去除作用。物理除磷的方法有电渗析、反渗透等；化学除磷的方法是混凝沉淀法，效果稳定可靠，但需添加大量的混凝剂，同时产生大量难脱水的化学污泥，不但难以处理，还可能具有毒性，易造成二次污染。生物脱氮法可分为活性污泥法、生物滤池、浸没滤池、流化床法、生物转盘等。国内外较成熟的生物除磷工艺有A/O和A2O等。传统的城市二级污水处理对氮、磷的去除率较低，据国外通用的水体富营养化的控制标准（总氮为不大于0.3mg/L，总磷为不大于0.02mg/L）还有较大的差距。如果在生化处理中加入脱氮除磷深度处理工艺，则投资和运行成本又相对较高（梁鸣，2007；孙华等，2007）。

使用上述富营养湖泊、水库点源营养盐控制的物理化学技术，不可避免地要面临物理化学技术所产生的二次污染、去除效率低以及高额的投资成本等问题。加强点源控制，可对城市污水处理厂的出水考虑采用生物生态技术处理，削减出水氮、磷含量。如通过人工湿地技术与城市污水处理工艺相结合，在削减氮、磷含量的同时，还可以进一步提高出水水质，同时具有投资低、运行管理费用低和适应性强等特点，因而在点源控制中能发挥重要的作用。

于桥水库及周边点源的污染贡献率为1.5％～9.1％，相对于面源污染贡献率而言只占很小比例，针对于桥水库入库工业企业废水排放产生的点源污染，综合考虑不同点源污染控制措施的优缺点，在技术措施上可选择生物生态技术处理开展氮、磷污染控制。

3.3.2　面源控制技术

物理化学方法对于工业废水和生活污水等集中处理的点源污染具有一定效果，但针对分散的、污染分布广的面源，尤其是于桥水库及周边主要污染源为面源，各类污染物贡献率为87.87％～97.68％的面源氮磷污染，较理想的方法还是采取生物生态技术。生物生态技术是目前国内外普遍采用的实施富营养化湖泊、水库治理的主体思路（Jøgensen，2016；Hernández-Crespo et al.，2017；贺锋等，2005；　谢爱军等，2005；　李艳红等，2006）。

生物生态技术主要包括人工湿地技术、前置库技术、缓冲带和水陆交错带技术、水土保持技术、农业生态工程技术。利用水生生物的生命活动，对水中氮、磷营养物及其他污染物进行迁移、转化、降解和代谢，从而使水体得到净化的方法。生物生态技术可广泛用于于桥水库，在于桥水库面源氮磷污染控制方面可起到重要作用。

3.3.2.1　人工湿地技术

湿地能够容纳具有高负荷的有机化学物质和高生物化学需氧量或化学需氧量的废弃物。人工湿地污染物去除效率受湿地植被类型、营养物质、污水水力停留时间、负荷速率和湿地性质（湿地长度、宽度、基底材料空隙率、水深、床体坡度等）等因素的影响。硝化和反硝化是人工湿地去除氮的重要方式，而大约95％的磷滞留在沉积物中。此外，人工湿地中不溶性有机物主要是通过湿地的沉淀、过滤作用而被截留，可溶性有机物则通过植物根系生物膜的吸附、吸收及生物降解过程去除。

3.3.2.2　前置库技术

前置库技术利用水库的蓄水功能，将因表层土壤中的污染物（营养物质）淋溶而产生的径流污水截留在水库中，经物理、生物作用强化净化后，再排入所要保护的水体。前置库对于控制面源污染、减少湖泊外源有机污染负荷，特别对于去除入湖地表径流中的氮和磷安全有效，发挥了巨大的作用，具有广泛的应用前景。但是，前置库技术也存在着植被二次污染防治、不同季节水生植被交替，以及前置库淤积和净化功能与河流的行洪功能之间的矛盾等问题，在实践中应予以关注。

3.3.2.3　缓冲带和水陆交错带技术

缓冲带指邻近受纳水体、有一定宽度、具有植被、在管理上与农田分割的地带，缓冲带植被类型和宽度等决定着缓冲区有效去除水中氮、磷和有机污染物的效率。已有研究表明，不同规格缓冲区截留总氮、总磷和泥沙的效率不同。由于河湖滨岸缓冲带的区域地理位置、土壤特性、植物种类、坡度及河岸带过程与生境的侧向影响范围等因素的不同，缓冲带适宜宽度并无确切规范。同时，滨岸缓冲带不应只考虑地表径流，要重视地下水和地表径流的结合。

健康的水陆交错带可以选择性地截留和过滤来水及其所携带的营养物质，人工多水塘系统具有很强的截留来自农田的径流和非点源污染物的生态功能。水陆交错带的芦苇群落和群落间的小沟能有效截留来自上游流域的营养物质。有植被的小沟对地表径流总氮和总磷的截留率分别为42％和65％；芦苇根区土壤对地下径流总氮和总磷的截留率分别为64％和92％，截留最多的是无机态的正磷酸根态磷和铵态氮。

3.3.2.4　水土保持技术

由地表径流和泥沙携入水体的氮、磷在外负荷中占较大的比例，因此，治理水土流失是解决水体富营养化的根本措施。水土保持措施一般分为工程措施、生物措施和农业耕作措施。

梯田是一种重要的工程措施。实验表明，梯田的径流系数为2.9％，同顺坡种植相比，其拦蓄径流率达92.1％，拦沙率达99％，具有显著的水土保持功效。

耕作措施主要通过保护土壤表面来减轻土壤侵蚀，包括保护性耕作（少免耕、作物覆盖）、等高线种植、合理轮作等。保护性耕作能有效减少农田土壤风蚀，研究表明，小麦留茬、玉米留茬及秸秆覆盖能有效减少风蚀（王安等，2013）。而横坡垄作较顺坡垄作可有效控制径流并减少径流无机氮和溶解性磷的输出率。

3.3.2.5　农业生态工程技术

农业生态工程是通过生态学原理，同时应用系统工程方法，生态工程建设与治污工程并举，从根本上减少化肥、农药的投入和降低能源、水资源的消耗，从而减少污染物的排放，达到治理与控制面源污染的目的。在湖区及上游水源区开展农业生态工程建设，有利于减少化肥、农药的施用，将显著改善地区的农业生产状况，有效控制和减少面源污染。此外，农田中由树篱和沟渠形成的人工网络系统具有较高的生态环境价值，草篱减少了耕作情况下的土壤侵蚀，对减少农田施肥后径流中氮的流失具有显著效果。同时，将膜控制释放技术用于农业，开发膜控制释放化肥、膜控制释放农药，能明显地提高化肥和农药的利用率，减轻农用化学物质对水体的污染。