第一篇:生态修复技术在水体污染治理中的应用
湖南农业大学课程论文
学 院:资源环境学院 班 级:09级环工一班 姓 名: 聂 坚 学 号:200940408114 课程设计题目: 水体中生态修复技术的应用 课程名称: 课程论文 评阅成绩: 评阅意见:
成绩评定教师签名: 日期: 2011年12月4日
水体中生态修复技术的应用
聂坚
200940408114
2009级环工1班
【摘要】:生态修复技术是一项正在不断得到研究和发展的新技术,具有广阔的前景。本文简要介绍目前主要的几种生态修复技术的概念,原理及其在水体污染治理中的应用。
关键词:生态修复,水体污染治理
前 言: 目前我国水生态系统受损严重,超过6O%的河流、湖泊和湿地生态系统的结构和功能遭到不同程度的破坏。随着水生态修复理论的不断完善和深入。近年来生态修复技术在水体污染治理这个方面发展较快。水体污染的生态修复技术是生态工程技术的一个分支,其基本含义是根据水生生态学及恢复生态学基本原理,对受损的水生态系统的结构进行修复,促进良性的生态演替。达到恢复受损生态系统生态完整性的一种技术措施。根据水生态系统所受胁迫的主要类型。水生态修复技术大体可划分为两类, 第一类是利用生物生态方法治理和修复受污染水体的技术。第二类是与生态友好的水利工程技术。这两类水生态修复技术目前在我国都有应用。并且已产生了较好的经济社会和环境效益。也为新时期水利科技发展奠定了基础[1][2][3]。
1.生态修复的概念
1.1生态修复(Ecological Remediation):
所谓生态修复是指对生态系统停止人为干扰,以减轻负荷压力,依靠生态系统的自我调节能力与自组织能力使其向有序的方向进行演化,或者利用生态系统的这种自我恢复能力,辅以人工措施,使遭到破坏的生态系统逐步恢复或使生态系统向良性循环方向发展;主要指致力于那些在自然突变和人类活动活动影响下受到破坏的自然生态系统的恢复与重建工作,恢复生态系统原本的面貌,比如砍伐的森林要种植上,退耕还林,让动物回到原来的生活环境中。这样,生态系统得到了更好的恢复,称为“生态修复”。
2.污染水体中生态修复的方法
2.1河流水体污染治理 在河流存在的生物包括浮游生物、底栖动物、附着植物、巨型植物。污染河流的生态修复就是充分利用河流中的这些生物和河流的理化特征如流速、溶解氧等来恢复河流生态[4] 这些方法有:(1)河道补水技术。通过抽水贮存措施,或者由水工构筑物合理运行来加大枯水流量,增加河流的稀释能力,从生态工程的角度,则应在流域内种草植树,增加地下水的涵养量。贮水工程应优先考虑地下工程,以减少水分蒸发损失。
(2)人工增氧。增氧是近年来污染河流中一种应急方法,尤其对城市水环境的整治起到了一定的作用。从生态工程学的角度,应当充分利用天然水坝的跌水、水闸泻流等人工水上娱乐设施进行增氧。河流水域应设计以人工增氧为主的梯级复氧来改善水环境质量,对滞流区域可采取人工曝气的方法进行,如可用曝气机进行曝气[5]。
(3)修建净水湖。把天然河道功能进行专门的限定,设置一些专门用来承纳污水的河道和一些人工净化湖,对承污河道和人工净化湖则采用以稳定塘为基础的逐极净化技术进行水质恢复。
(4)生态工程技术。恢复河岸植被,利用芦苇等水生植物提高水域进化能力,恢复河道天然湿地。利用生物膜自净原理在河道内铺设一些卵石,进而改变水环境生态链结构的单一性。
(5)底泥疏浚。将水体中的污染底泥直接从河道取出,进而解决内原释放而造成的二次污染。将取出污泥进行浓缩,然后施用于农田作肥料,改善土质[6]。.2 湖泊水库污染治理
湖泊水库有一定的环境容量,对外界的污染缓冲作用很强。其水动力学过程决定着水体内部各种物质和能量的输移转化过程,在很大程度上影响着湖泊水库的水质变化过程。
(1)利用浮床陆生植物治理富营养化水域。浮游陆生植物采用生物调控法,利用水上植物技术,在以富营养化为主体的污染水域水面种植植物、蔬菜、花卉或绿色植物等各种适宜的陆生植物,通过植物根系的吸收和吸附作用,富集N、P等元素,降解、富集其他有害有毒物质,并以收获植物的形式将其搬离水体[7]。
(2)建立环湖湿地保护带
构建滨岸渔带水生植被工程包括两大部份:一是湖岸湿地保护带工程,二是滨岸带高等水生植物恢复和控制工程。湿地和水生高等植物能起物理阻制作用,削浪,促使沉积,降低沉积物再悬浮,大量吸收水体和沉积物中的营养盐,改变水生网络结构同时又有资源利用价值[8]。
(3)底泥生态疏浚。湖泊底泥是水生态系统的重要组成部份,是湖泊营养物质循环的中心环节,也是水土界面物质积极交换带。生态疏浚目的在于清除高营养盐的表层沉积物质,在对底泥进行疏浚时,采用特殊技术和装置密闭以及抽吸是关键,以免扰动底泥,降低疏浚效果。
(4)生物操纵法:生物操纵的对象主要集中于鱼类,特别是浮游生物食性的鱼类,即通过去除食浮游生物者或添加食鱼动物降低浮游生物食性鱼的数量,使浮游动物的生物量增加和体型增大,从而提高浮游动物对浮游植物的摄食效率,降低浮游植物的数量,具体方法为:(1)投放鱼食性鱼类间接控藻;(2)人工去除浮游动物食性鱼类以间接控藻,解决水体富营养化的问题[9]。
2.3 地下水污染治理
地下水污染有有机污染和无机污染,无机污染主要由一些重金属引起,有机污染主要来自一些化工生产。污染物在土壤中可能以4种不同的形式存在:自由状态、土壤空隙中的蒸汽状态,溶于孔隙水中和吸附于土壤颗粒表面。4种形式之间存在着互相转换和平衡关系[10][11]。
(1)气提技术,利用真空泵和井,在受污染区域诱导产生气流,对其进行相的转变,将有机污染物汽化,提到地面,再进行处理。利用气提技术的前提条件是土壤中污染物质具有挥发性,伴随着气体在土壤中的流动,污染物被抽提出来[12][13]。
(2)空气吹脱技术,是在一定的压力条件下,将压缩空气注人受污染的区域,将溶解在地下水中的挥发性化合物,吸附在土壤颗粒表面上的化合物,以及阻塞 在土壤空隙中的化合物驱赶出来[14]。
(3)生物修复技术,是利用微生物降解地下水中污染物,将其最终矿化。生物修复技术分地面生物处理和原位生物修复。地面生物处理是把受污染的土壤挖出来在地面进行处理,原位生物处理是在基本不破坏土壤和地下水自然环境的条件下,原地进行处理。该技术不足之处在于过程缓慢。
(4)植物修复技术,是利用植物的根系,通过植物的生长将污染物进行转化。对于无机污染物例如重金属,植物通过吸收把污染物转化为植物自身的组成,然后通过收割植物将污染物去除。对于有机污染物植物可以通过吸收将其转化为自身组成,也可以通过植物的根系进行降解[15]。
3.总 结:
以上介绍了在不同的受污染水体中几种常用的生态修复技术,并对其原理和应用进行了简要的描述。对受污染的水体进行生态修复已经是经济发展及环境建设的迫切需要
4.参考文献: [1] 郑天柱.污染河道的生态恢复机理研究[J].环境科学动态,2002,3. [2] 董哲仁.受污染水体的生物—生态修复技术[J].水利水电技术,2002, 2.[3] 陈荷生.太湖生态修复治理工程[J].长江流域资源与环境,2001, 3.[4] 张锡辉.水环境修复工程学原理与应用[M].北京:化学工业出版社,2002.[5] 许春华,周琪,宋乐平;人工湿地在农业面源污染控制方面的应用[J];重庆环境科学;2001年03期
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第二篇:水体重金属污染治理技术
水体重金属污染治理技术底泥疏浚
底泥疏浚是一种能够有效降低重金属污染负荷的水污染治理方法,主要控制水体内源污染。国内外目前广泛应用的环保疏浚利用机械疏浚方法来清除江河湖库污染底泥,在挖泥,输送过程中和疏浚工程完成后对环境及周围水体的影响都较小。我国太湖五里湖区生态疏浚工程治理重金属污染效果良好,减少了底泥和水体中的重金属含量。环保疏浚技术是复杂的系统工程,对操作精度要求较高,目前环保疏浚业普遍致力于改造和设计环保疏浚设备,以提高疏浚工程的针对性和高效性。引水截污
减少进入水体的污染物总量是水体修复的前提条件,通过截流河道,截污管道等截污工程将污水引入污水处理厂进行处理,然后循环利用或排入水体,可以有效阻止重金属废水向水体排放。在截污的基础上,通过适当引水,补水缩短河流,湖泊等水体的换水周期,促进水体交换,加快重金属迁移速度,可降低水体中的重金属浓度。引水截污在我国有很多工程实例,水体修复效果良好。生态修复技术
水体生态修复技术利用参与生物修复过程的生物类群,包括微生物,植物,动物以及它们构成的生态系统对污染物进行转移,转化及降解作用,从而使水体得到净化的技术。具有处理效果好,耗能少,工程造价和运行成本低等优点,还可以与绿化环境及景观改善结合起来,实现生态修复的最大效益。目前国际和国内应用的生态修复技术包括人工浮岛,人工湿地,水生植物净化景观化等,其原理是将生态系统结构与功能应用于水体净化,充分利用自然净化与水生植物系统中各类水生生物间功能上相辅相成的协同作用来净化水质。如在水体中适当种植对重金属具有吸附作用的浮水植物和挺水植物,投撒菌种和养殖水生动物,可达到既净化水质,又改善生态环境的目的。生物修复技术符合可持续发展原则,目前已成为全世界普遍关注的水环境修复技术,这种廉价实用的技术也很仕用于我国江河湖库大范围的污水治理。但生态修复技术也存在一些问题,如生长性强的水生植物易形成单优群落,被重金属饱和后的植物以及水生生物排泄物和尸体堆积形成的污泥等会产生负面环境效应等都有待研究解决。
山东思源水业工程有限公司
第三篇:河道治理及水体生态 修复治理工艺
发明名称
河道治理及水体生态修复治理工艺
摘要
本发明涉及河道治理及水体生态修复治理工艺。以水生态物滤装置作为水体中有益微生物生长的良好载体,使水体中的微生物得以聚集,快速挂膜,修复低等生物群腐食食物链;同时对水体曝气增氧,将高效生态修复剂投入污染水体,生态修复剂中活性微生物在充氧的环境中,可去除杂草、水藻;辅以基底修复技术,采用专有填料产品,使水体中土著微生物快速增长繁殖,形成优势种群,可有效地将底泥中内源性污染有机物质分解转化为二氧化碳和水等无机稳定物质,使水体在较短时间内得到修复治理;同时辅以水生动植物(生态浮岛等技术),延长水体环境的食物链,形成完整的生态链,彻底消除恶臭,恢复水体持续自净功能。它在地表水治理尤其是城市河湖的治理具有很大的推广价值。
权利要求书
1、一种地表水的治理工艺,其特征在于:包括由生态坝组成的源头生物生态拦截系统、生物挂膜和曝气充氧及生物多样性生态循环系统为核心的水体生物修复系统。
2、根据权利要求1所述的地表水治理工艺,其特征在于,所述的强化处理系统融合生态坝拦截及生物滤池技术。
3、根据权利要求1所述的地表水治理工艺,其特征在于,所述的水生态物滤装置是在水域中直接设置微生物载体,大量培养土著微生物形成生物膜,利用生物膜截流和捕食藻类并综合降解污染物。
4、根据权利要求1所述的地表水治理工艺,其特征在于,所述的曝气增氧装置可以是雾化曝气软管、或是水处理行业常用的曝气设备如鼓风曝气装置、表面机械曝气装置、射流曝气装置、喷水式曝气装置等中的一种或几种。
5、根据权利要求1或4所述的地表水治理工艺,其特征在于:所述的曝气增氧装置结合了水流营造装置,使水体流动,同时实现水流营造和曝气充氧两种功能。
6、根据权利要求1所述的地表水治理工艺,其特征在于,所述的生态修复剂是包含:芽孢杆菌、巨大芽胞杆菌、低温有机矿化菌、硝化菌、反硝化菌光合菌等。
7、根据权利要求1所述的地表水治理工艺,其特征在于,所述的地表水内部还可以直接种植水生植物,水生植物可以种在水下、岸边或是无土种植在漂浮于水面的浮岛上。
8、根据权利要求1所述的地表水治理工艺,其特征在于,所述的地表水内部还直接放养鱼类、贝类等水生动物。
9、根据权利要求1所述的地表水治理工艺,其特征在于,所述的基底修复是指用特殊的生物填料,使水体中土著微生物快速增长繁殖,形成优势种群,可有效地将底泥中内源性污染有机物质分解转化为二氧化碳和水等无机稳定物质,使水体在较短时间内得到修复治理。
10、根据权利要求1所述的地表水治理工艺,其特征在于,经过上述的处理工艺流程,地表水能够形成持续自净功能的生态系统,从而恢复水体水质。
说明书
河道治理及水体生态修复治理工艺
技术领域
本发明涉及环保行业中对河流、湖泊、水库、海洋港湾、人工河流、人工湖、池塘等地表水域的水质进行处理净化的一种方法。
背景技术
河流、湖泊、水库、海洋港湾、人工河流、人工湖、池塘等地表水域存在着较严重的污染。污染源主要来自于工业污水、生活污水、雨水径流所携带的面源污水、风沙扬尘携污等。可以分为两类:一类是外源污染,及污水的汇入、大气沉降等外部因素;另一类是内源污染,即由于污染物在水体内的停留、沉积而形成的底泥,这些底泥还有大量的污染物质,并不断往水体内释放氮、磷以及有机质。
我国目前对天然的河流、湖泊、水库等地表水域的治理措施基本是依靠市政工程手段,即截污、驳岸、清淤加换水,这些方法对地表水域的水质净化很有好处,这是不容置疑的,但是也存在投资极其巨大、建设周期长的致命弱点,一条小河的治理资金往往需要几十亿元,而且配套管网建设、配套污水处理厂建设极其繁杂,需要数年的工期;同时还存在以下不足:
1、驳岸及清淤的工程量大,成本高,清理出的污泥处理不当易引起二次污染;
2、无法做到完全截污,由于河、湖是开放式系统,类似大气沉降这样的污染源无法做到完全截除;
3、治标不治本,清淤后换水的水质无法保持,由于地表水的微生态系统随着底泥的清除被破坏,河道、湖泊的自净能力下降,一旦遇到外源污染水体将再度恶化;
4、很多地表水域属于封闭性半封闭性水域,如湖泊、水库、海港、大湖湖汊、死河汊、城市死水河道等,由于水体封闭、流动缓慢、与外部交换不畅,呈死水状态,水体的自我净化能力极度低下,即便是较少量的污染源进入水体,由于得不到及时分解净化,日积月累也会使水质逐渐富营养化,进而导致发臭,形成恶性循环。
发明内容
本发明的目的是公开一种河道治理及水体生态修复治理工艺,已解决恶化的地表水体水质及生态恢复的问题,改善人居环境。
本发明的技术解决方案是:
一种河道治理及水体生态修复治理工艺,包括以由生态坝、生物滤池组成的源头生物生态拦截强化处理系统、生物挂膜和曝气充氧生物链重建系统及生物多样性生态循环系统为核心的水体生物修复系统。
源头生物生态拦截强化处理系统由生物滤池及生态坝系统组成。其中生物滤池用于点源污染(污水经排污口进入水体)的控制,在排污口附近设置生物滤池,污水通过生物滤池的作用,可去除大部分邮寄污染物及悬浮物,削减污染负荷。经沉淀后的上清液进入河道旁的生态拦截系统。而生态坝系统用于面源污染(雨污水形成地表径流进入水体)的控制。生物滤池出水及收集的地表径流进入生态坝拦截系统,污水经处理后排入水体,可有效控制进入表面水体的负荷。该系统只需利用河湖的边坡建设,无需额外占地。
生物挂膜和曝气充氧生物链重建系统通过直接在地表水体内部设置微生物附着载体,即水生态物滤装置,促使水域中原有土著微生物在微生物附着载体上大量繁殖,形成生物膜,最终依靠生物膜上的大量微生物分解净化水体中的污染物,实现水质的直接净化。
并同时直接在地表水体内部设置曝气充氧装置进行曝气充氧,提高水体中溶解氧含量;所述的曝气充氧装置是雾化曝气软管,直接敷设在所述地表水体中,并与设置在岸边的压力气源相连接;所述的微生物附着载体设置在所述的雾化曝气软管的上方或附近。
在所述地表水体内部直接设置水流营造装置,使水体充分流动,并使所述曝气充氧装置所充入的溶解氧随水流流向所述的微生物附着载体。
通过投加筛选的生物复合酶及微生物来改善水体的微生态系统,加快恢复水体低等生物腐食食物生物链的建立。所述的生物修复剂:芽孢杆菌、巨大芽胞杆菌、低温有机矿化菌、硝化菌、反硝化菌光合菌等。
生物多样性生态循环系统通过在地表水体内部还直接种植水生植物,水生植物可以种植在水下、岸边,或是无土种植在漂浮在水面的浮岛上。
在所述地表水体内部还直接放养鱼类、贝类等水生动物。
本所述地表水基底修复技术是指在水体底部投加特殊填料,激活土著微生物迅速繁殖,而被激活的数量庞大的微生物菌群及后期投加的微生物群可逐渐分解底泥,进而恢复河道、湖泊的自净能力,从而使水体水质得以改善。
本发明的有益效果是:源头生物处理与生态拦截强化处理系统不仅可以控制进入水体的污染负荷,而且可以美化河道、湖泊护岸,无需额外占地。而生物挂膜和曝气充氧生物链重建系统及生物多样性生态循环系统可以改善水体微生物系统,恢复水体生物多样性,提高水体的自净能力,有效改善水体水质。整个工艺不需要清淤,不会引起二次污染。与传统的治理方法相比,可短时间内消除河道、湖泊的黑臭、富营养化等水质恶化现象,恢复河道、湖泊的自净能力。
附图说明
图
1、河道治理及水体生态修复治理工艺流程图 图
2、生物滤池剖面示意图 图
3、生物滤池工作示意图
图
4、生态物滤装置、基底填料安装方式 图
5、曝气充氧装置工作方式示意图
具体实施方式
本发明是一种河道治理及水体生态修复治理工艺,如图所示,具体实施方式如下:
(1)源头生物生态拦截强化处理系统
在河道或湖泊岸边的排污口处设置生物滤池,生物滤池包括高效滤料、曝气系统、反冲洗系统、沉淀系统组成。可根据处理量分为钢筋混凝土式(水量大)和玻璃钢一体式(水量小),高效滤料选择适合用于低氮磷浓度的湖水的处理,吸附处理容量大,运行费用低的“F.F”吸附过滤材料;同时具有物理截留(过滤)的作用,过滤水中藻类及悬浮物,提高水体透明度。由上部进水,采用多孔管布水系统,出水经过沉淀池沉淀后排入生态坝拦截系统。
工艺中生态坝拦截系统,包括布水系统,填料床,排水系统,植被等。布水系统为PVC穿孔管布水。填料可由砾石、粗砂、土壤组成。排水系统为设置在填料床底部的PVC穿孔管收集后排水。表面植被可选用挺水植物等。
该系统从源头上控制进入水体的污染源。(2)生物挂膜和曝气充氧生物链重建系统
生物挂膜和曝气充氧生物链重建系统通过直接在地表水体内部设置微生物附着载体,即水生态物滤装置,促使水域中原有土著微生物在微生物附着载体上大量繁殖,形成生物膜。
生物膜由生态基等生物填料组成,主要由编织层和泡沫层组成,在水流中保持漂浮状态,根据水体深度决定生态基的安装深度。
曝气充氧装置由水流营造装置与曝气充氧装置相结合的一体式造流曝气机,由造流曝气机同时实现水流营造和曝气充氧两种功能。
连续曝气10天后,水体溶解氧逐步上升至2mg/L以上时,生态基上已经附着部分微生物,水体逐步改善,产生适合微生物生存的环境,随后开始投加微生物,水体会在50天发生明显变化,逐步构建起适合水生动植物生存的环境。
(3)生物多样性生态循环系统
在河道或湖泊岸边种植水生植物,根据水深不同,分为挺水植物区、浮水植物区、沉水植物区;
挺水植物区:在湖岸周围水深0.5米以内的种植挺水植物。主要种植荷花、香蒲、鸢尾、千屈菜、花叶芦竹、芦苇、再力花、水葱、伞草等植物。
浮水植物区:在湖岸周围水深0.5~1.0米以内的种植浮叶植物。主要种植品种为菱角、睡莲、萍蓬草。
沉水植物区:在湖岸周围水深1.0~1.5米以内的种植沉水植物。主要有沉水植物主要有穗状狐尾藻、轮叶黑藻、篦齿眼子菜、马来眼子菜、五刺金鱼藻、苦草。
鱼类种群、大型无脊椎动物构建。适当放养一定密度的鲢、鳙鱼等,抑制藻类生长,控制蓝绿藻水华发生,为水生植被的全面恢复重建创造条件。大型水生动物是水体自净生态系统生物链中重要的“消费者”,它们吞食水中微小生物或其他生物排泄物和有机残屑,从而在水体净化中发挥作用。为减少底泥中的有机碎屑,进一步改善水质,放养能摄食有机碎屑、腐屑的底栖动物铜锈环纹螺、田螺等。
同时投放专有基底填料,是微生物在基底大量繁殖,对基底底泥起到一定的分解作用,去除湖底内源污染物。
经过上述工艺步骤,水体将会恢复为正常的浅绿色,水体的各项水质指标将逐步提高至地表V类水以上标准;而河道、湖泊的底泥会逐步降解、含水率会大大降低、底泥减少,底泥颜色也逐步由黑色恢复为浅黄色,最终,河道、湖泊的生态系统将得到稳定,持续自净能力恢复。
说明书附图 图
1、河道治理及水体生态修复治理工艺流程图
图
2、生物滤池剖面示意图
图
3、生物滤池工作示意图
图
4、生态物滤装置、基底填料安装方式
图
5、曝气充氧装置工作方式示意图
第四篇:治理水体污染的措施
治理水体污染的措施
近年来,随着工业化进程的不断发展,各种工业废水、废气急剧增加,重大污染事故时有发生,大气、河流、海洋的污染日益严重,森林在萎缩,沙漠在扩大,生物物种在减少,臭氧层正出现越来越大的空洞„„人类的共同家园已千疮百孔,生态环境正在加速恶化,高温、洪涝、干旱、台风、寒害等极端天气频繁发生,这些既是大自然给人类的惩罚,也是大自然向人类敲响的一次次警钟。
“一些工厂和企业经营业主环保意识和法律观念淡薄,为了追逐自己的短期经济效益,不惜以牺牲环境为代价,有的甚至将违法排放废水废气作为降低成本、追求利润的捷径。”据该案二审承办法官季金华介绍,环境保护法、环境影响评价法、建设项目环境保护管理条例都规定了建设项目实行环境影响评价制度,其中环境保护法第二十四条规定:“产生环境污染和其他公害的单位,必须把环境保护工作纳入计划,建立环境保护责任制度;采取有效措施,防治在生产建设或者其他活动中产生的废气、废水、废渣、粉尘、恶臭气体、放射性物质以及噪声、振动、电磁波辐射等对环境的污染和危害。”同时,环境保护法第二十六条第一款规定:“建设项目中防治污染的设施,必须与主体工程同时设计、同时施工、同时投产使用。防治污染的设施必须经原审批环境影响报告书的环境保护行政主管部门验收合格后,该建设项目方可投入生产或者使用。”本案中,资源再生厂经营业主隋某在增加工艺流程、产品类别、新生废物的情况下,应依法重新报批环境影响评价文件,但隋某在未获得批准的情况下依然坚持生产,其行为违反了排污申报登记等相关法律规定,对环境造成了污染,环保局作出的处罚决定适用法律、法规正确,符合法定程序,应予以支持。
“人类的生存与发展离不开良好的生态环境。”季金华法官提醒,各级环保主管部门要切实履行好环保监测职责,依法严惩污染环境的行为;广大生产企业要严格遵守环保法律法规,从思想上提高环境保护意识,共同保护人类赖以生存的环境,还地球一个碧水蓝天
对于污水采取的措施主要有:
1: 资金、行政、法律保障措施
(1)资金支持是必不可少的条件
显然,资金支持是污染治理重要的条件之一,没有资金,一切治理措施就无法实施。
(2)政府的支持是后盾
城市水系污染治理涉及面很广,不但涉及到居民,还涉及到外地人员,涉及到部队系统,涉及到少数民族,也会涉及到权利持有者的利益。因此,单靠水利部门是无法解决问题的,即使再加上环保部门,力量依然是苍白无力的。需要市政府的强力支持,市政府也需要中央政府的支持。没有一个强大政府的支持,许多强制性措施就难以行得通。
(3)污染治理需要法制
法律法规是人们共同遵守的准绳,应制定保护城市水环境的地方性法律,让水系管理部门有法可依,依法行政,这样一些事情做起来会容易一些。
2:工程保障措施
(1)必须实施彻底截污、污/雨分流
根据实地调查结果,生活污水是水系最严重的污染源,将生活污水完全截留是治污的根本。另外,由于雨水管经常被用作排污管,所以实施污/雨分流也是重要措施。污水送入污水处理厂处理,雨水则可直接排入自然水体中,降低污水处理厂处理负荷,污水可以通过河道排放。
(2)对老平房区进行搬迁改造
一般来说,城镇新建居民区都有完备的下水道系统,都实施了污/雨分流。但是,老平房区房屋破旧,多数没有下水道系统,而且污/雨不分,是造成河流污染的主要来源。不管从污染治理的角度还是从城市建设的角度,都需要对老平房区进行搬迁改造。
3: 市政管理措施
(1)加强城市卫生综合管理
加强城镇的综合卫生管理,使街面保持干净,减少因风吹、雨水等因素将脏物带入河流。对自由市场、餐馆、外来人口聚居区进行严格的卫生管理,对建设工地卫生实行严格监督,对产生污染的路边小生意、洗车点或进行环境改造、或取缔。
(2)环卫部门应提高管理水平
鉴于环卫部门职工向河道倾倒所收集的垃圾、大粪的情况客观存在,环卫部门应提高管理水平,严格要求职工遵守规矩,教育职工明确自己的责任,对不守规矩、擅自污染环境的职工给与相应的处罚。
(3)合理布置垃圾处理站点、公共厕所
应健全垃圾处理站点网络(尤其是公共场所),让人们垃圾有处可弃,减少因无垃圾站(箱)而导致的垃圾随意丢弃。应在沿河设置一些公共厕所,让在外活动的人们感到方便,减少因为没有厕所而将河沿当厕所的现象。
(4)拆除一切造成污染的违章建筑
对一切形成污染的沿河餐馆、水上游乐厅等应取缔。
4: 水资源调控措施
加强水源调配方面的研究
水资源不足是影响水质的重要因素,河水不流,水质就会恶化。应加强水源调配方面的研究,如何既节约水源又保护水环境是必须研究的课题。建设一批污水处理厂,应加强处理水的应用,处理厂与输水管道应同时规划、同时设计,将处理后的洁净水引入河道,这样既节约水资源又可保护水环境。
记者:水污染对“南水北调”有什么影响?
汪恕诚:南水北调东线的水污染防治是大家十分关注的问题,有三条解决措施:关停严重超标的污染源,隔离污水和输水通道,建设绿色通道(即在南水北调输水线路两侧,种植树、草、绿色无公害作物等,形成一条数百米宽的绿色长廊,来保证调水水质)。今后,湖泊、河流、水源工程都应该进行这种建设。
我有一句话,如果东线的水污染不能解决,中国的发展就没有希望。为什么呢?如果水污染都治不好的话,中国今后怎么可持续发展呢?不管搞不搞南水北调,水污染都要治理,而且一定要治理好。我国的水污染问题已十分严重,其造成的严重后果也不亚于洪灾和旱灾,已经到了迫在眉睫、非解决不可的时候了。
记者:那么,水污染怎么治理呢?
汪恕诚:第一,不同的污染源的防治特点是不同的,点源污染、面源污染、自源污染的防治是不同的,要特别强调水源地的保护。水源地对人类健康的影响最大,要根据不同的污染源采取不同的防治措施。第二,防治的手段有工程手段、经济手段、技术手段、行政手段和法律手段,要综合使用。第三,污水处理要实现市场化运作。第四,培育水域的自我净化能力。
这里特别讲一下污水处理市场化问题。污水处理市场化对于中国来讲是刚起步,但特别重要。全国2400多个县,每个县搞一个污水处理厂得要多少钱?因此污水处理不能全靠国家财政,要将水污染处理费计入生产成本。国外的情况是,在收取水费的同时收取水污染处理费,有的国家收取的治污费是水费的一倍。只要这条路走开了,收益有了保证,就能吸引投资者,只有实行市场化,我国的水污染防治工作才能走上良性发展轨道。实行了这条政策,国外的投资者就会进来,BOT的方式就会采用。因此,污水处理市场化是一项非常重要的措施。
第五篇:荔枝湖治理采用新技术修复受污染城市景观水体
荔枝湖治理采用新技术修复受污染城市景观水体
缪翚 廖理扬 蒋文
摘 要:本文分析了深圳荔枝湖水体污染成因,提出标本兼治思路,先截污后补水,综合运用曝气过滤、湖泊水力推
流、臭氧灭藻、人工湿地净化等水质净化技术,改善湖水水质,为城市受污染景观水体修复提供借鉴。
关键词:综合治理;循环处理;水质净化;新技术 荔枝湖水环境问题分析 1.1 水质现状
荔枝湖流域面积253.3hm2,湖面总面积为10.91万m2,蓄水量为10万m3。不仅具有景观、休闲娱乐的功能,在汛期荔枝湖同时还具有调洪滞洪的作用。近年来,荔枝湖水污染日趋严重,水质监测数据表明,荔枝湖水质达不到地表娱乐景观水质标准要求,水体感官差,透明度低,湖水呈暗绿色,局部出现黑臭现象,藻类散发腥臭味,监测指标多数为劣Ⅳ类,藻类以蓝藻和绿藻为主,属重富营养水体,且呈恶化趋势。1.2 污染原因分析
荔枝湖是具有调洪滞洪功能的景观湖,现状在湖的北、西、东共有3条雨水箱涵入湖,分别收集着深圳红宝、松园、圆岭、通心岭、百花、上步等片区的雨水,由于这些片区内的经营单位(餐饮、洗车)和住宅楼(阳台改厨房或放洗衣机、洗涤盆)生活污水错排乱接,导致三条雨水涵中有不少污水,虽然在1990和1997年市政府先后两次投资沿湖铺设了2条DN700~DN1500的截污管,对3条箱涵旱季污水进行了完全截流,且截流倍数达到了5倍,但大雨时仍有混流污水和面源污染溢流入湖,污染物的日积月累,特别是氮、磷的累积,导致水体富营养化,再加上湖水不流动,补充交换量小,平日基本上是死水一潭,而深圳的气温又高,导致藻类大量生长繁殖,湖内生态系统失衡,湖水污染日趋严重,达不到景观娱乐水体要求。虽在1989、1990、1997年先后历经三次整治,采用的措施主要是铺设截污管、湖底清淤和增设补水管,3次的整治在一定程度上和一段时间内使荔枝湖的水质得到较好改善,但截污后仍存在下大雨时有混流污水和面源污染溢流入湖问题,而入湖污染物又没有得不到处理清除,日积月累,水质日趋变差;同时荔枝湖虽有补水,但补水量有限,仅够补充湖面蒸发和渗漏损失量,湖水得不到定期更换,再加上湖水不能流动,只是一潭死水,不能达到“流水不腐”,导致湖内生态失衡。2 荔枝湖综合治理工程目标
依据荔枝湖水体的功能要求,荔枝湖综合治理后湖水水质稳定在《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中的Ⅳ类标准,具体水质设计指标见表1。
表1水质设计指标
指标 治理前 治理目标(GB3838-2002)Ⅲ类(GB3838-2002)Ⅳ类 TN(mg/L)4 <1.5 <1.0 <1.5
NH3-N(mg/L)2.0 <1.5 <1.0 <1.5
TP(mg/L)0.35 <0.1 <0.1 <0.1
CODMn(mg/L)<10 <6 <10
BOD5(mg/L)8 <6 <4 <6
DO(mg/m3)<4 >5 >5 >3
Chl-a(mg/m3)150 <10
透明度(cm)<20 >60 荔枝湖综合治理方案 3.1 治理思路
针对荔枝湖为富营养化水体的污染现状和以前3次治理的经验及存在的问题,研究结果表明仅靠截污、清淤和少量补水是难以使湖水的水质改善保持长久的效果,因此需要采取标本兼治的综合治理措施,除在原截污基础上要进一步尽可能减少(由于完全消除入湖污染是基本做不到的,因为入湖雨水涵中的初雨水所带的面源污染始终会存在的)雨季溢流时入湖的污染物总量外,重点对荔枝湖内水质进行综合治理,采用环境工程措施和生态措施,确保湖水水质在改善提高后保持长期稳定效果。目前富营养化水处理的方法较多,但由于富营养化水源水中藻类及其他污染物的多样性和复杂性,藻细胞特性复杂,任何单一工艺都不能达到理想的除藻效果。深圳市环境科学研究所垂直流人工湿地专有技术对N、P及藻类去除能力强,是比较理想的工艺。但考虑到荔枝公园内用地紧张的实际情况,本方案在部分重点区域(如观鱼区等重要区域或死水区)选用人工湿地处理,对于大区域的湖水采用机械过滤+生物法+臭氧灭藻的组合工艺,借鉴“流水不腐”的道理,使湖水实现水力推进循环,保持湖水水质达标的重要手段;同时生态修复措施可建立荔枝湖生态系统良性生态平衡,也是荔枝湖湖水治理的最终目标,因此生态修复是荔枝湖富营养化控制必不可少的措施。
通过以上分析,为使荔枝湖的水体变“活”,湖水变“清”,建立荔枝湖生态系统良性生态平衡,采取五种措施对荔枝湖进行综合治理。包括以下内容:(1)截污与补水;
(2)湖水循环处理系统(水力自动化曝气过滤→生态砾石床→臭氧灭藻);(3)人工湿地湖水净化系统;(4)湖水水力推流循环系统;(5)生态修复工程。3.2 截污与补水
对错排乱接到雨水管涵中的污水进行整改,尽可能减少雨季溢流进湖的污水量,本次设计中共对145个污染点进行了整改,拟可减少进入箱涵污水3.4万t,而对于流域内的住宅阳台整改拟纳入即将开展的小区正本清源中进行。关于湖水蒸发渗漏补充水问题,目前先还利用1997年铺设的DN300原水(有些堵塞需清通)进行适当补充,将来拟利用滨河污水厂中水进行补充。3.3 人工湿地湖水净化系统 垂直流人工湿地专有技术对N、P及藻类有很强的去除能力,是一种理想的工艺。但考虑到荔枝公园内用地的实际情况,本工程将人工湿地采取沿湖岸分散布置,共分为3块,分别建立在不同的死水区域,由提升泵提升湖水进入湿地,出水自流至湖区,提升水量由提升泵控制。总占地面积:824m,处理水量:824m/d。水生植物品种:风车草、芦荻、再力花、纸莎草、美人蕉等,既达到净化污水的目的,又产生美化环境的效果。3.4 湖水循环处理系统
通过对荔枝湖的污染调查和成因分析,及在国内外的类似湖泊治理的基础上,本设计采用水力自动化曝气过滤→生态砾石床处理→臭氧灭藻的湖水大循环处理工艺,利用曝气过滤快速滤除水中悬浮性污染物,生态砾石床去除溶解性污染物,臭氧杀灭水中藻类芽孢,抑制藻类生长。3.4.1 全塑水力自动化曝气滤机
水处理技术发展到今天,过滤设备已开发出多种类型,如虹吸滤池、V型滤池和滤网式微滤机、纤维过滤机等,通常只具有单层滤料或多层滤料,单一的物理过滤功能,分离悬浮物的粒径在10um以上,对大部分藻类去除效率不高,尤其是在有油污存在的运行工况下容易产生堵塞,不大适合于本工程采用。在多次调研考察的基础上,选择北京王清熙水处理技术发展有限公司生产的专利设备——全塑水力自动化曝气滤机作为本工程的湖水循环前处理过滤设备。
全塑水力自动化曝气滤机通过曝气、气浮、过滤等单元操作,净化水质,同时不断向水中加入溶解氧。滤料为级配的复合多层滤料,滤料可以去除0.5u以上的大肠杆菌(大小在(0.4~0.7)μm×(1~3)μm)和藻类(个体大小在2~200μm)。
设备反冲洗通过自动定时装置,冲洗历时3分钟左右即可达到反冲洗效果。反冲洗强度可以达到32L/m2·S,在设备反冲洗时,只有一个滤体进行冲洗,其他三个继续工作,设备的清水箱中可以储存10 m3的水,同时其他三个滤体不断补充水源,冲洗历时180s左右,可以保证冲洗所需水量在30 m左右,流量在323169L/s,从而保证了反冲洗强度。本设备反冲洗为自动虹吸,设备冲洗的周期由水质决定。
在高强度的反冲洗条件下,滤层100%膨胀,滤料之间相互摩擦,将表面杂质脱离,随着冲洗水流带走。设备具有滤料防流失装置,滤料在高强度的冲洗下不会流失。从而保证了滤料可以100%再生,不用更换。
该设备在深圳民俗文化村等全国各地已有成功运行的实例,运行时不需投加混凝剂、助凝剂,全系统水力自动化工作,不设专职人员,全部为国家专利产品,性能优于国内外同类产品。
根据调查资料,藻类的生长周期为5天左右,爆发生长期为3天。在高温的雨季,大量的漂浮性和溶解性污染物从雨水排污箱涵流入湖内,需要对湖水进行快速处理才能保证湖水水质不会恶化。根据荔枝湖水环境功能的这一特点,本设计选择过滤处理规模为雨季43200 m/d,旱季21600 m/d。湖水循环周期分别为2.4d和4.7d。选用两台型号为WQX-12A全塑水力自动化曝气滤机,单台处理能力900m3/h。3.4.2 生态砾石床
生态砾石床接触氧化工艺是在水体中按设计放置一定量的砾石做填料层,上层覆土并种植生态草皮或做其它用途均可,使水流断面上微生物附着在填料表面,前半段在鼓风曝气的作用下,通过填料上生物膜分解有机物,去除氨氮、磷,后半段在去除有机物的同时沉淀去除悬浮物,达到水质净化的目的。该工艺为人工生态系统,特别适用于低污染河、湖水的治理,具有造价和运行费用低、水力负荷高的特点。
从荔枝湖水质特点来看,由于其COD指标较低,而总氮、总磷含量较高,因此,特别适合生态砾石床工艺的应用,着重去除湖水中的溶解性污染物。生态砾石床单元处理规模为21600 m3/d,生态砾石床水力有效停留时间2h,有效容积1800m3,有效深度2m,分成回旋廊道式。前半段鼓风曝气,气水比1.5:1,配套罗茨鼓风机两台,一用一备,单台性能:Q=25m3/min,P=0.25kgf/cm2,N=15kW。
333.4.3 灭藻处理系统
对于富营养化的湖泊水污染治理来说,灭藻系统是很有直接效果的处理设施。目前主要的灭藻工艺有臭氧灭藻、紫外线灭藻、化学药剂灭藻,主要在其它处理设施的出水进行灭活处理,杀死藻类芽孢,抑制藻类生长。化学灭藻具有投资省、运行管理简单,但存在运行费用较高,产生二次污染,影响水体生态系统。本工程由于其特殊的地理位置和其作为景观休闲娱乐场所,其安全性和生态系统的平衡是最关键的,因此本工程采用灭藻效果好,无二次污染,有成功实例的臭氧方案。
为了提高臭氧灭藻效率和结合藻类繁殖规律确定灭活周期,本工程藻类灭活周期为4.7d,处理规模为21600 m/d。本臭氧发生器使用空气气源,设计臭氧投加量为2mg/L,采用软管微孔曝气投加,臭氧吸收率90%,臭氧接触时间15min,接触池有效容积225 m3。尾气经尾气破坏器处理后排空,将臭氧对环境的影响减少到最低程度。
本设计采用两套1.5kg/h的臭氧系统,湖水可通过三种途径进入臭氧接触池。
3.5 水力推流循环系统
为了使整个湖区水参与循环,而不形成短路,并保持整个湖区的良好生态功能,本设计将大湖西湖与大湖东部连接间3座桥封住,并在3座桥下设了活动闸门,定时开启。
根据荔枝湖自然格局的特点可以利用水力推流循环的方式,实现荔枝湖的循环流动,提高氧气向水中的传输速率,抑制底泥中氮、磷的释放。本设计已在北湖、西湖通过提升泵形成了大循环,局部死水区有人工湿地小循环。而湖区南面宽阔,容易形成大面积死水区。为了避免这一现象,在南部水域布置了6台WY-1型微氧推流机使湖水循环流动加入湖水大循环处理。
采用的微氧推流机设备为美国原装进口,效率高,浮于水面,便于安装与移动。单台功率2.2kW,过水量15000m3/d,充氧量70kg/d。在南部区域的湖水循环推流周期为约12h。
33.6 生态修复工艺技术
湖泊水体污染实为生态失衡,生态系统的修复是湖泊环境和富营养化水体综合治理的一个重要环节,是总体治理效果的最后实现过程,如果缺少这个环节,总体治理效果将会受到很大的限制。3.6.1 阿科曼生态基系统
阿科曼生态基是利用人工材料和人工技术模拟水体自然生态环境的水体修复技术,该技术融合了水生生态学、材料学和微生物学的前沿理论,采用阿科曼生态基作为自然生态环境中水草的替代品,借助生态基的吸附能力和对浮游生物提供栖息场所和天然食物的优势,重建被破坏的湖内生态体系,使湖水恢复较强的自净功能,从而达到净化水体的效果。
基于湖水的水体流态及污染的可能途径和对湖水治理的要求,阿科曼生态基主要布置在荔枝湖西侧部位和湖面南区部分区域,以避免对湖面游船的影响,阿科曼生态基全部采用水底放置型,对湖泊景观基本不构成影响。
根据现有阿科曼生态基处理负荷的经验值,结合荔枝湖水体和其他参数,荔枝湖采用阿科蔓2100 m2。并根据荔枝湖湖水深度确定阿科曼生物基规格采用2.0m×0.6 m和2.0×1.0m两种。3.6.2 水生植物的应用
结合国内外研究应用成果和多年的实践经验、深圳气候环境及荔枝湖原有的水生生物种类,从水生植物生物学特性、耐污性、对氮、磷去除能力、景观效果等多方面进行分析,筛选出能适应荔枝湖水质现状,同时具有景观效果的物种进行栽种。
本设计植物配植:被截污管隔开的湖岸边及非划船区部分岸边5m宽的种植带。种植面积6000m2,水生植物品种有再力花、花叶芦荻、香蒲、风车草、睡莲、荷花、海芋、美人蕉、蜘蛛兰。3.6.3 鱼类放养 针对荔枝湖富营养化水体,应用生态学原理,通过调整水体食物链结构,控制草食性鱼类,发展滤食性、杂食性鱼类群体,进行多种鱼类、多种规格的混养。
本设计投放鲫鱼40000尾,罗非鱼50000尾,鲮鱼40000尾,鲢鱼35000尾,鳙鱼25000尾,鲤鱼10000尾,规格为4~12cm,目的在于充分利用水体中的浮游生物,悬浮有机碎屑,同时有效地去除水底沉积物,减缓水体富营养化程度,避免藻类过量繁殖,实现水生态系统修复。3.6.4 添加微生物菌
作为水生生态系统中的分解者,微生物占有极其重要的生态位,可将受污染水域中的有机物降解为无机物,这正是污染物质分解转化过程中的第一个步骤,在生物修复中尤其重要。因而,本方案于生态修复措施中采取投加微生物菌作为一种辅助性措施。
本工程微生物菌采用深圳环科所专有产品,以光合菌、放线菌、乳酸菌、酵母菌等微生物为主的、经特殊方法培养而制成的有益微生物制剂。
本工程菌种投加总量6.5t,其中固体微生物菌2.5t,液体微生物菌4t。4 荔枝湖工程调试水质监测结果分析
本工程在2005年12月31日已完成湖区水下工程,景观湖于2006年1月5日开始蓄水。经过单机调试后进行了联动试运行,7、8月份的水质监测结果见表2。
表2 荔枝湖调试水质监测结果
时间 测点编号 泵池进水 月 份 过滤出水 臭氧出水 pH
浊度 NTU
溶解氧 叶绿素a mg/L 6.02 6.28 4.96
μg/L
藻类密度 ×10个/L
6透明度 cm
52COD mg/L 39 22 23 24
NH3-N mg/L 0.02 0.07 0.03 0.07
TN mg/L 0.507 0.596
TP mg/L 0.1437 0.1141 7.30 13.83 7.20 27.9
345.8 40.3 43.3
27.2 24.0 25.8
砾石床出水 7.62 3.16 0.642 0.09291 0.717 0.09715 湿地出水 大湖北 大湖中 南湖 西湖 7.34 0 0.48 5.015 8.58 8.09 7.13
12.48 24.45 50.6 51.0 43.1 37.125 34.9 24.03 21.28 10.73 24.1 43.9 49.9 43.53
7.85 14.85 30.1 30.3 25.6 22.2 20.87 14.57 12.98 6.9 14.62 26.1 29.6 25.90
57 63 54 50
57.2 62 68 62.75
23.75 21.5 31 24 35 14.85 14.847 16 6.01 10.11 8.69 19.4 16.9 18.89
0.09 0.07 0.06
0.01 0.863 0.61.95 0.103 0.484 0.64 0.726 0.82
0.893 0.03082 0.736 0.08868 0.463 0.566 0.528
0.1098 0.1141 0.1098 7.21 9.375 8.23 11.07 8.09 7.98 7.52 14.23
泵池进水 7.265 12.0825 5.17 过滤出水 7.36 10.4
6.32 1.507 10.46 0.4 5.45 8.24 7.04 6.46
0.603 0.09714 0.97 1.175 1.21
0.076 0.029 0.0336 砾石床出水 7.48 0.70 臭氧出水 月 份
湿地出水 大湖北 大湖中 南湖 西湖 7.4 7.23 0 9.0 7.53 3.96
0.615 0.01459 1.061 0.05587 0.866 0.08233 1.047 1.105
0.0788 0.096 7.94 10.32 7.69 6.44 7.51 11.48
从调试结果看,湖水水质得到较大程度的改善,绝大部分水质指标达到地表Ⅳ水质标准,部分指标优于Ⅳ类达到Ⅲ类标准;水质连续监测结果表明,藻类密度较未污水处理系统未建前降低约一个数量级,但目前荔枝湖水最大问题仍是藻类密度较高,叶绿素a浓度大部分时间在30μg/L以上,属富营养化,这也是湖水感官较差的原因,是荔湖治污的难点所在,因为荔湖调洪滞洪功能未变,在高温的雨季,大量的营养物进入湖内,致使藻类疯长,因在调试期臭氧灭藻未正常运行,随着今后臭氧池灭藻工艺的正常运行,和水生生态系统的平衡,水中藻密度会有改善;湿地出水效果很好,除出水溶解氧较低(因从底部厌氧出水),出水水质基本达到Ⅲ类水指标;7月份砾石床出水效果较差,原因为过滤机加次氯酸钠灭藻,余氯杀死砾石床微生物,影响砾石床处理效果。5 结语
荔枝湖治理工程先截污后补水,同时采用强化型生态砾石床技术、水力自动化曝气过滤与湖泊水力推流技术、臭氧灭藻、人工湿地净化等水质净化技术,标本兼治,使湖水水质得到根本改善,恢复了湖泊景观与休闲娱乐功能,是城市受污染景观水体修复的成功案例。下一步,将根据荔枝湖生态系统规划划分湖滨带、浮游区、底栖区,利用不同的生物群落,模拟自然生态环境修复湖泊生态系统,强化生态系统的结构和功能,恢复生态系统的自我调节能力,建立良性循环,控制富营养化,还市民一个湖水清澈、鹭鸟成群、鱼儿欢跃的优美环境。