生態(tài)系統(tǒng)污染控制與污染生態(tài)工程實用教案

1、q生態(tài)(shngti)工程學(xué)原理 應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)系統(tǒng)原理，模擬生態(tài)系統(tǒng)特點而建成生產(chǎn)工藝體系稱為生態(tài)工程。應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)的自凈功能(gngnng)而建成的環(huán)境污染控制工程就稱為生態(tài)環(huán)境工程。 目前的研究的生態(tài)環(huán)境工程主要集中(jzhng)在土壤-植物系統(tǒng)和水生生態(tài)系統(tǒng)。 污染物進入生態(tài)環(huán)境工程系統(tǒng)后參與系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)，根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動和物質(zhì)循環(huán)再生原理，系統(tǒng)在消除污染物的同時實現(xiàn)系統(tǒng)本身廢物的產(chǎn)生與能量消耗的最小化。 生態(tài)環(huán)境工程系統(tǒng)具有八大特征：穩(wěn)定性、地域性、協(xié)調(diào)性、多樣性、高效性、開放性、剩余性、目標性。污染生態(tài)工程學(xué)原理與方法第1頁/共22頁第一頁，共22頁。q生態(tài)(shngti)

2、工程建設(shè)程序規(guī)劃階段準備(zhnbi)階段設(shè)計階段系統(tǒng)與建設(shè)階段運行階段更新階段第2頁/共22頁第二頁，共22頁。q生態(tài)系統(tǒng)(shn ti x tn)的自凈功能 生態(tài)系統(tǒng)(shn ti x tn)對污染物的凈化作用，它是發(fā)生在系統(tǒng)內(nèi)部且與系統(tǒng)的能流與物質(zhì)循環(huán)緊密聯(lián)系。 生態(tài)系統(tǒng)的自凈功能(gngnng)是建立在生態(tài)系統(tǒng)的兩個基本功能(gngnng)上：各子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能相互聯(lián)系與依存所形成的動態(tài)平衡功能。以多層營養(yǎng)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的物質(zhì)轉(zhuǎn)化、分解富集與再生功能。 生物過程在生態(tài)系統(tǒng)的自凈功能中起重要作用。生態(tài)系統(tǒng)對環(huán)境污染的凈化功能第3頁/共22頁第三頁，共22頁。q土壤-植物系統(tǒng)(xtng)的凈化

3、功能 土壤(trng)-植物系統(tǒng)是陸地生態(tài)系統(tǒng)的主要體系，對外界環(huán)境的干擾有能表現(xiàn)出強大的穩(wěn)定性。 土壤-植物(zhw)系統(tǒng)的凈化功能和作用過程可分解為：土壤物理作用過程土壤化學(xué)作用過程土壤物理化學(xué)作用過程土壤生物學(xué)作用過程植物吸收與代謝過程第4頁/共22頁第四頁，共22頁。Wetlands treatment site after construction of all cells and soil treatment using phytoremediation technologies 第5頁/共22頁第五頁，共22頁。第6頁/共22頁第六頁，共22頁。q水生生態(tài)系統(tǒng)(shn ti x

4、tn)的凈化功能 水生生態(tài)(shngti)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括自然與環(huán)境因素、作為生產(chǎn)者的藻類及水生植物、作為消費者的動物、作為分解者的微生物。 藻類、水生植物以及(yj)微生物對水生生態(tài)系統(tǒng)的凈化功能起重要作用，其中，微生物的作用最為重要。藻類主要有綠藻、藍藻、硅藻和裸藻。水生植物主要有挺水植物、漂浮植物、浮葉植物和沉水植物等。藻類和水生植物可以吸收水體中的污染物，并將其代謝掉。水體中微生物種類繁多，能將水中的有機污染物降解為無機物，并從中獲得自身生長所需的營養(yǎng)物質(zhì)。第7頁/共22頁第七頁，共22頁。q 污水(w shu)生態(tài)工程技術(shù)污水生態(tài)工程的設(shè)計(shj)、運行、管理應(yīng)遵循生態(tài)學(xué)的三大原則：整

5、體優(yōu)化、循環(huán)再生和區(qū)域分異。在嚴格控制重點污染源的基礎(chǔ)上通過低費用、低能耗的生態(tài)工程措施達到社會、經(jīng)濟、生態(tài)效益的統(tǒng)一。目前污水處理生態(tài)工程主要采用土地處理技術(shù)和穩(wěn)定塘技術(shù)。污水處理生態(tài)工程由若干個部分組成。如土地處理系統(tǒng)主要由預(yù)處理、水量調(diào)節(jié)與貯存、配水與布水、田間工程、植物(zhw)、排水及監(jiān)測等七個部分組成。其中田間工程是系統(tǒng)的核心部分，處理污水的主要過程在這里發(fā)生。第8頁/共22頁第八頁，共22頁。污水(w shu)生態(tài)工程方法-土地處理技術(shù)慢速滲濾(shn l)處理系統(tǒng)快速(kui s)滲濾處理系統(tǒng)地表慢流處理系統(tǒng)濕地處理系統(tǒng)地下滲濾處理系統(tǒng)第9頁/共22頁第九頁，共22頁。q污水生

6、態(tài)工程方法-土地處理技術(shù)(jsh)的凈化機理BOD的去除：土壤吸附(xf)和生物氧化作用。SS的去除：土壤吸附、土壤過濾、沉淀和生物的殘留(cnli)作用。氮磷的去除：氮可通過土壤吸附、植物吸收、氨揮發(fā)和反硝化作用生成氮氣。磷的去除主要通過植物吸收和土壤吸附。重金屬的去除：通過土壤吸附、陽離子交換、沉淀和植物吸收。痕量有機物的去除：主要通過揮發(fā)、光解和生物降解。病原體的去除：主要通過吸附、干燥、輻射、過濾和生物性吞噬作用。第10頁/共22頁第十頁，共22頁。第11頁/共22頁第十一頁，共22頁。q污水生態(tài)(shngti)工程方法-污水穩(wěn)定塘處理技術(shù)通過物理和生物過程處理有機廢水的池塘稱為污水穩(wěn)

7、定塘。主要包括(boku)下列幾類：兼性塘厭氧塘暴氣塘：采用(ciyng)機械裝置補氧的人工塘耗氧塘水生植物塘生態(tài)系統(tǒng)塘第12頁/共22頁第十二頁，共22頁。第13頁/共22頁第十三頁，共22頁。q 固體廢棄物處理(chl)生態(tài)工程 固體廢棄物包括(boku)被丟棄的固體、泥狀物，以及從廢水、廢氣中分離出來的固體顆粒等。固體廢棄物的無害化和資源化是目前的研究熱點。肥料化：將固體廢棄物轉(zhuǎn)化為肥料或土壤改良劑。如：城市生活垃圾堆肥、城市垃圾蚯蚓處理和污水污泥(w n)堆肥等。在固體廢棄物的生態(tài)處理過程中，微生物和生物起著極為重要的作用。飼料化：將固體廢棄物轉(zhuǎn)化為養(yǎng)殖業(yè)所需的飼料。原料替代化：用固體

8、廢棄物替代部分部分生產(chǎn)活動中的寶貴資源。能源化：用固體廢棄物產(chǎn)生沼氣，發(fā)酵殘留物可用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。第14頁/共22頁第十四頁，共22頁。q 大氣污染生態(tài)(shngti)工程大氣污染是指大氣中的污染物濃度達到了有害的程度，以致破壞生態(tài)系統(tǒng)(shn ti x tn)和人類正常的發(fā)展條件而造成危害的現(xiàn)象。大氣污染(d q w rn)生態(tài)工程主要利用綠色植物來凈化空氣，植物可以吸附和吸收空氣中的化學(xué)、物理和生物性的污染物。在大氣污染生態(tài)工程中，用來凈化空氣的綠色植物是經(jīng)過篩選出來的。第15頁/共22頁第十五頁，共22頁。q 礦山(kungshn)生態(tài)恢復(fù)工程礦山開采過程對生態(tài)的影響可分為(fn wi)三

9、種類型：景觀破壞型、生物破壞型和環(huán)境質(zhì)量破壞型。礦山的生態(tài)恢復(fù)就是對這三種破壞類型的恢復(fù)和重建。礦山(kungshn)生態(tài)恢復(fù)的技術(shù)穩(wěn)定化技術(shù)植被恢復(fù)技術(shù)第16頁/共22頁第十六頁，共22頁。q生態(tài)系統(tǒng)(shn ti x tn)污染綜合防治規(guī)劃生態(tài)系統(tǒng)污染(wrn)綜合防治規(guī)劃是針對污染(wrn)引起的環(huán)境問題而編制的。規(guī)劃(guhu)的原則：整體優(yōu)化原則：循環(huán)再生原則：區(qū)域分異原則：生態(tài)經(jīng)濟原則：建設(shè)保護和可持續(xù)發(fā)展原則：第17頁/共22頁第十七頁，共22頁。規(guī)劃(guhu)的依據(jù)：城鄉(xiāng)建設(shè)總體規(guī)劃和社會經(jīng)濟(jngj)發(fā)展規(guī)劃本地區(qū)對 生態(tài)環(huán)境質(zhì)量(zhling)的要求經(jīng)濟技術(shù)等的發(fā)展條件和發(fā)展水平第18頁/共22頁第十八頁，共22頁。q生態(tài)工程系統(tǒng)凈化(jnghu)污染物的生態(tài)學(xué)特征和優(yōu)勢生物學(xué)特征(tzhng)： 優(yōu)勢(yush)：物質(zhì)能量多層分級利用基建與運行費用低廉，良好的處理效果，資源化的有效途徑，方便的運行管理物質(zhì)物質(zhì)轉(zhuǎn)化與再生代謝過程的完整性環(huán)境污染凈化與環(huán)境污染監(jiān)測功能的兼容性第19頁/共22頁第十