本發(fā)明涉及污染治理、環(huán)境生態(tài)保育和碳增匯領(lǐng)域，尤其涉及一種利用紅樹林處理沿海工廠溫排水的方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著社會經(jīng)濟發(fā)展及生活水平的提高，人們對能耗的需求也不斷提高。世界上很多國家都在沿海建設(shè)大型電廠，包括核電站和火力發(fā)電廠。在發(fā)電過程中，能量除了轉(zhuǎn)換成電力外，還有相當部分的熱能需要通過水冷卻系統(tǒng)以溫水(熱液)排出。

此外，鋼鐵、石油、化工、造紙等工廠排出的廢水中也含有大量廢熱液，這些廢熱液排入地面水體之后，使水溫升高、水中溶解氧減少，促使水生植物大量繁殖，魚類等生物的生存條件受到破壞，造成環(huán)境熱污染和生態(tài)災(zāi)害。

同時，在生產(chǎn)過程中，為了防止生物附著在水冷卻系統(tǒng)中，會在該冷卻系統(tǒng)中添加除生劑，例如氯氣。因此，在排放的冷卻熱液中往往有殘留的除生劑，如余氯。這對排放區(qū)域水體中水生生物又產(chǎn)生新的毒害，破壞水體生態(tài)環(huán)境。

紅樹林是生長在熱帶、亞熱帶低能海岸潮間帶上部，受周期性潮水浸淹，以紅樹植物為主體的常綠灌木或喬木組成的潮灘濕地木本生物群落。紅樹林根系極其發(fā)達，能在海水中生長，分布在陸地與海洋交界帶的灘涂淺灘，具有強大的消浪護堤作用和很高的固碳能力。

紅樹林在生態(tài)環(huán)境方面的功效更是顯著，包括過濾和吸收n、p等營養(yǎng)物，降解污染物，為海洋動植物提供棲息地等。紅樹林區(qū)還是候鳥的越冬場和遷徙中轉(zhuǎn)站，是各種海鳥覓食棲息、生產(chǎn)繁殖的場所。因此，應(yīng)在全球范圍內(nèi)大力提倡恢復(fù)紅樹林生態(tài)系統(tǒng)和擴大紅樹林種植區(qū)域。

然而，紅樹林對溫度和生長環(huán)境的特殊需求又在很大程度上限制了其生長和可拓展的范圍，急需適合的溫度和更多的海岸潮間帶來幫助其生長。

目前，我國浙江省溫州市是紅樹林種植的北緣。溫州以北，由于溫度較低，紅樹林生長緩慢，而且極易受到凍害破壞，通常沒有種植。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種利用紅樹林處理沿海工廠溫排水的方法。在解決了工廠溫排水污染所導(dǎo)致的生態(tài)環(huán)境問題的同時，又提高了局域的環(huán)境溫度，有助于紅樹林的生長，可拓展紅樹林的種植區(qū)域。

一種利用紅樹林處理沿海工廠溫排水的方法，包括以下步驟：

(1)獲取工廠溫排水的水量和水溫信息；

(2)在工廠排水口周邊選取適合紅樹林生長的紅樹林種植區(qū)域或者人工構(gòu)建適合紅樹林生長的紅樹林種植區(qū)域，根據(jù)工廠溫排水的水量信息估算所述紅樹林種植區(qū)域的面積；

(3)設(shè)計、鋪設(shè)工廠溫排水在紅樹林種植區(qū)域內(nèi)的輸放管道、溝渠網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，用于溫排水的輸運和分配；

(4)根據(jù)工廠溫排水的水溫信息選擇適合的季節(jié)和紅樹林品種種植于所述紅樹林種植區(qū)域，并進行紅樹林常規(guī)的養(yǎng)護；

(5)將工廠溫排水通過輸放管道和溝渠網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)均勻排放到所述紅樹林種植區(qū)域，工廠溫排水流經(jīng)紅樹林種植區(qū)域，經(jīng)熱耗散、降溫后，再由紅樹林媒介過濾，排放到鄰近海域。

紅樹林生長在熱帶、亞熱帶低能海岸潮間帶上部，是以紅樹植物為主體的常綠灌木或喬木組成的潮灘濕地木本生物群落。我國溫州市通常是紅樹能夠生長的北緣。溫州以北溫度逐漸降低，冬季十分容易遭受凍害，紅樹林通常難以存活。

工廠溫排水含有大量的熱能。本發(fā)明利用工廠溫排水來提高紅樹林種植區(qū)域的局部環(huán)境溫度，使其適宜于紅樹林的生長；同時，工廠溫排水流經(jīng)紅樹林種植區(qū)域后，逐步散熱，水溫降低，達到與周邊水體溫度相近后，再排放到周邊的水體中，消除了熱污染的危害，同時，由于紅樹林生態(tài)系統(tǒng)的過濾、分解作用，工廠溫排水中含有的污染物也可得以消除。

本發(fā)明利用紅樹林來處理沿海工廠溫排水的方法，在解決了工廠溫排水污染所導(dǎo)致的生態(tài)環(huán)境問題的同時，又拓展了紅樹林的生長區(qū)域。

所述的紅樹林種植區(qū)域為海邊潮灘濕地，具有適合紅樹林生長的土壤。

若工廠排水口周邊沒有潮灘濕地，可以人工構(gòu)建適合紅樹林生長的紅樹林種植區(qū)域。

紅樹林作為非常有效的海岸風(fēng)暴潮防護體系，其種植區(qū)域可以圍繞重要目標布設(shè)。

步驟(2)中，根據(jù)當?shù)販囟?，特別是當?shù)囟竞拖募緶囟?，以及冬季和夏季溫排水的溫度，確定適宜在本區(qū)域生長的紅樹林品種。在紅樹林品種確定后，根據(jù)工廠溫排水水量信息，結(jié)合適宜紅樹林生長的溫度區(qū)間，確定紅樹林的種植規(guī)模。

步驟(3)中，根據(jù)具體情況對溫排水輸放溝渠網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進行優(yōu)化，保證將工廠溫排水均勻排放到所述的紅樹林種植區(qū)域，使該區(qū)域的環(huán)境溫度達到所選紅樹林品種的適宜生長溫度。

進一步地，當工廠溫排水使紅樹林種植區(qū)域的環(huán)境溫度高于所選紅樹林品種的耐受溫度時，可將工廠溫排水與附近溪流水或海水混合，適當?shù)亟档蜏囟群?，再輸放到紅樹林種植區(qū)域。例如，在夏季時，環(huán)境溫度較高，可以考慮將工廠溫排水與附近的河水或海水混合降溫后再排放到紅樹林種植區(qū)域，防止紅樹林種植區(qū)域內(nèi)溫度過高，對紅樹林的生長造成熱害。

紅樹林對溫度和生長環(huán)境的需求特殊，步驟(4)中，還包括對紅樹林的養(yǎng)護。

本發(fā)明所述的工廠溫排水包括沿海的發(fā)電廠和鋼鐵廠的冷卻系統(tǒng)排出的熱水，還包括石油、化工、造紙等工廠排出的生產(chǎn)性廢溫水。

本發(fā)明還提供了通過上述方法建立的利用紅樹林處理工廠溫排水的系統(tǒng)，其特征在于，包括：

紅樹林種植區(qū)域，種植有紅樹林；

輸放管道和溝渠網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，與工廠排水口相連，用于將工廠溫排水輸送至并均勻地排放到所述種植區(qū)內(nèi)。

與現(xiàn)有方法技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

(1)利用了工廠溫排水的能量，同時最大程度地減少了熱污染。工廠溫排水直接排放到附近水體，含有大量熱能，這些溫排水排入水體之后使水溫升高，水中溶解氧減少，魚類的生存條件變壞，造成生態(tài)環(huán)境熱污染。溫排水中還含有可能對生物毒害的污染物，更加劇了溫排水的生態(tài)環(huán)境危害。而溫排水進入紅樹林系統(tǒng)，其中的熱能可以用于提升紅樹林種植區(qū)域的溫度，促進植株生長。在溫排水流過紅樹林區(qū)域后，溫度逐漸降低，達到與周邊海域溫度接近后，輸放到附近水體，消除了熱污染危害。同時，溫排水中含有的對動物有毒害的殺生劑，經(jīng)過紅樹林系統(tǒng)的過濾、降解和分解，也能消除大部分危害。

(2)我國沿海有較多的工廠在運行過程中，需要持續(xù)不斷地排放大量熱液，在一些溫度較低、紅樹林較難生長的區(qū)域，正好可被利用于補足紅樹林生長所需的環(huán)境溫度、熱量條件。

(3)紅樹林系統(tǒng)具有非常高效的固定大氣co2功能，具有很強的碳匯能力。

(4)紅樹林具有非常強的消浪、防災(zāi)功效，是構(gòu)筑海岸防護體系的首選。而這些工廠往往地處沿海，具有非常重要的經(jīng)濟、民生或者國防功效，易遭風(fēng)暴潮、海嘯等襲擊，特別需要重點防護，紅樹林正好可以勝任這一角色。

(5)在很多區(qū)域，紅樹林種植和工廠溫排水可以組成互利共贏體。

附圖說明

圖1為本發(fā)明利用紅樹林處理沿海工廠溫排水的方法的基本流程示意圖；

圖2為實施例的詳細流程示意圖；

圖3為紅樹林處理浙江寧波象山港烏沙山火力發(fā)電廠溫排水示意圖。

具體實施方式

如圖1所示，一種利用紅樹林來處理沿海工廠溫排水的方法，包括以下步驟：

(1)獲取工廠溫排水的水量和水溫信息；

(2)在工廠排水口周邊選取適合紅樹林生長的紅樹林種植區(qū)域，或者人工構(gòu)建適合紅樹林生長的紅樹林種植區(qū)域，根據(jù)工廠溫排水的水量信息估算所述紅樹林種植區(qū)域的面積；

(3)設(shè)計、鋪設(shè)工廠溫排水在紅樹林種植區(qū)域的輸放管道、溝渠網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，用于溫排水的輸運、分配；

(4)根據(jù)工廠溫排水的水溫信息選擇適合的紅樹林品種種植于所述紅樹林種植區(qū)域；

(5)將工廠溫排水通過輸放管道和溝渠體系，均勻排放到所述紅樹林種植區(qū)域，工廠溫排水流經(jīng)紅樹林種植區(qū)域，經(jīng)熱耗散、降溫后，排放到鄰近海域。

上述方法的具體流程如圖2所示。

本實施例為利用紅樹林來處理工廠溫排水的方法技術(shù)，選擇在浙江寧波象山港烏沙山火力發(fā)電廠(簡稱烏沙山電廠)及其周邊進行，見圖3。本地緯度約為29°39′。冬天的平均氣溫為4.3℃，最低氣溫至-7℃。這種溫度條件下紅樹林難以越冬，故鮮有種植；本地夏天平均氣溫29℃，最高達39℃。

具體實施步驟如下：

1)在烏沙山電廠排水口周邊選取適合紅樹林種植、生長的區(qū)域。

圖3中，用黑線圈起來的區(qū)域，大約長124000米，寬150米。這區(qū)域是現(xiàn)有的潮灘低地，能夠適合紅樹林生長。按照烏沙山電廠的規(guī)模和溫排水量，周邊的潮灘低地均可以利用進行紅樹林種植。

但是，現(xiàn)在潮灘低地生長有互花米草等草本植物，需要先去除這些草本植物?；セ撞轂閷Ξ?shù)厣鷳B(tài)有重要危害的入侵物種，政府、社會正想方設(shè)法去除之。

2)設(shè)計、鋪設(shè)溫排水輸放管道，構(gòu)建溝渠溫排水分布、輸運網(wǎng)絡(luò)體系。

在烏沙山電廠排水口和已選的紅樹林種植區(qū)間鋪設(shè)管道、挖建溝渠，形成主干渠、支渠的分配體系，能夠?qū)嘏潘鶆蜉斔偷秸麄€紅樹林種植區(qū)，保證種植區(qū)內(nèi)紅樹林均可得到足夠的灌溉，滿足其溫度需求。

3)獲得烏沙山電廠熱液溫排水水量和溫度信息。

從烏沙山電廠獲得每日的溫排水排放量及平均溫度，根據(jù)烏沙山電廠熱液溫排水水量信息，設(shè)計熱液溫排水輸放管道大小，鋪設(shè)管道或挖建溝渠。同時，計算排放熱液溫排水能夠保持適當溫度的紅樹林種植區(qū)域面積。按照已有文獻，烏沙山電廠溫排水大體對周邊水體增溫大約4℃，增溫后的區(qū)域溫度大體與溫州市冬季平均溫度相當，能夠滿足紅樹林生長需求。

熱液溫排水的溫度信息用于選擇適合的紅樹林品種。冬季溫度低會導(dǎo)致紅樹林的凍害，但是，人為的灌溉溫排水導(dǎo)致夏天溫度太高，也有可能帶來負面的影響。在本區(qū)域范圍內(nèi)，恰有兩條小溪，若電廠溫排水溫度過高，對紅樹林生長不利，可以引用溪水進行混合、降溫。

4)根據(jù)烏沙山電廠溫排水的溫度范圍，選取適宜的紅樹林品種。

根據(jù)烏沙山電廠熱液溫排水水量和水溫信息，結(jié)合2)中管道體系的分布、長度等，計算溫排水到達紅樹林各個區(qū)域的水量和水溫，同時結(jié)合各個時節(jié)當?shù)氐臍庀髼l件以及各品種紅樹林不同生長期的水量和溫度需求，確定種植紅樹林的品種。按照烏沙山電廠和溫排水溫度信息，種植的紅樹林的品種可以是溫州樂清雁蕩鎮(zhèn)西門島灘涂濕地生長的紅樹林品種“秋茄”。同時，確定紅樹林種植的規(guī)模和具體分布。可對2)中管道設(shè)計進一步調(diào)整、優(yōu)化，保證紅樹林種植的最大規(guī)模和最高存活率。

5)按照紅樹林種植規(guī)律，在適宜的季節(jié)獲取紅樹林種苗，進行種植和適當?shù)酿B(yǎng)護。

根據(jù)4)選取合適的紅樹林“秋茄”的種苗，在合適的季節(jié)進行種植、養(yǎng)護等一系列工作，并調(diào)控溫排水的排放，觀測記錄溫排水對紅樹林種植的作用。

以上所述的實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案和有益效果進行了詳細說明，應(yīng)理解的是以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的原則范圍內(nèi)所做的任何修改、補充和等同替換等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。