水環(huán)境的修復(fù)技術(shù)河流生態(tài)修復(fù)PPT課件

1、l河流生態(tài)修復(fù)的定義： 指使用綜合方法，使河流恢復(fù)因人類活動(dòng)的干擾而喪失或退化的自然功能l 河流生態(tài)修復(fù)的步驟 制定總體目標(biāo); 協(xié)調(diào)分目標(biāo) 包括分析約束條件 ; 分析目標(biāo)要素 包括功能指標(biāo)閾值與功能受損程度 ; 確定修復(fù)方案。需要包括四個(gè)步驟:明確修復(fù)階段 ,排列優(yōu)先次序 ,制定修復(fù)措施 ,維護(hù)修復(fù)成果第1頁/共31頁河流生態(tài)修復(fù)的主要技術(shù)方法： 緩沖區(qū)恢復(fù) 植被恢復(fù) 河道補(bǔ)水 生物 - -生態(tài)修復(fù) 生境修復(fù) 水生生物群落修復(fù)技術(shù) 第2頁/共31頁 緩沖區(qū)恢復(fù)作用： 分蓄和削減洪水 河流與緩沖區(qū)河漫灘之間的水文連通性是影響河流物種多樣性的關(guān)鍵因素。 將洪水中污染物沉淀、 過濾、 凈化, 改善水

2、質(zhì); 截留 、過濾暴雨徑流,凈化水體; 提供野生動(dòng)植物的生息環(huán)境; 保持景觀的自然特征; 為人類提供良好的生活 、休閑空間等。 第3頁/共31頁植被恢復(fù)作用： 植被可以通過影響河流的流動(dòng)、 河岸抗沖刷強(qiáng)度、 泥沙沉積、河床穩(wěn)定性和河道形態(tài)而對河流產(chǎn)生很大影響。 合理分布的植被還有助于減輕洪水災(zāi)害、凈化水體,提供景觀休閑場所和多種生態(tài)服務(wù)功能。第4頁/共31頁 河道補(bǔ)水： 水是河流生態(tài)系統(tǒng)中最重要的環(huán)境因素,也是維持河流系統(tǒng)健康的重要因素。不論是規(guī)定水庫最小下泄流量,還是引水、 廢水、回用補(bǔ)水等, 都有利于增加河流流量,提供輸沙 、自凈、 供水和生態(tài)功能需水量。對于水量不能滿足其基本功能的河流,

3、補(bǔ)水措施尤為重要。第5頁/共31頁生物 - -生態(tài)修復(fù)：是生態(tài)修復(fù)和構(gòu)建自然環(huán)境和人居環(huán)境和諧統(tǒng)一的主要技術(shù)主要包括 人工曝氣復(fù)氧 底泥污染控制 生物強(qiáng)化人工河道 自然河道生態(tài)塘 生態(tài)溝渠 生態(tài)修復(fù)耦合系統(tǒng) 生態(tài)護(hù)岸等技術(shù)，第6頁/共31頁生境修復(fù)： 生境修復(fù)技術(shù)涉及多個(gè)領(lǐng)域的技術(shù) 淺灘深塘結(jié)構(gòu)的再造有助于植被的良好發(fā)育和構(gòu)建多樣性的生物棲息地,還可營造天然的河流景觀。 裁彎河流的恢復(fù)則可利用彎曲河流消耗河流能量 強(qiáng)化河流的自凈功能,同時(shí)恢復(fù)河流的天然景觀, 是實(shí)現(xiàn)流域中河流回歸自然的重要改造措施。 魚道恢復(fù)則是近年來河流系統(tǒng)生態(tài)修復(fù)中最受關(guān)注的問題之一第7頁/共31頁 水生生物群落修復(fù)技術(shù)

4、：水生生物群落修復(fù)技術(shù)利用生態(tài)學(xué)基本原理以及水生生物的基礎(chǔ)生物學(xué)特性,以人工和生物調(diào)控相結(jié)合的方式改善水體生態(tài)與環(huán)境條件,通過引種移植、保護(hù)和生物操縱等技術(shù)措施,系統(tǒng)重建水生生物多樣性 第8頁/共31頁案例分析 鎮(zhèn)江水污染修復(fù)第9頁/共31頁 一 鎮(zhèn)江水系概況第10頁/共31頁二 鎮(zhèn)江城市河流存在主要問題 城市河流河道遭到破壞1.小河流遭到填埋 2.建設(shè)了控制閘壩 3.河流岸坡許多被混凝土或者漿砌石等覆蓋 城市河流水環(huán)境污染嚴(yán)重 1.點(diǎn)源排放 2.面源污染控制較差3.成為生活污水和工業(yè)廢水的受納體4.水體中氮磷污染嚴(yán)重第11頁/共31頁三、城市河道遭到破壞的影響后果： 小河流遭到填埋后，整個(gè)河

5、流原來的生境遭到完全的破壞，致使河流中的某些河段成為地下狀態(tài) , ,這種做法破壞了河流的生態(tài)景觀 , ,減弱了河流行洪能力 , ,給城市的防洪排澇帶來隱患。 建設(shè)控制閘壩，河流暢通受到影響，閘門關(guān)閉期間，河內(nèi)的水體基本不流動(dòng)，使其成為死水或半死水狀態(tài) , ,加快了河流水質(zhì)惡化 , ,給河流水生生態(tài)系統(tǒng)造成嚴(yán)重破壞。 河流岸坡許多被混凝土或者漿砌石等覆蓋, ,不僅破壞了河流原先的生態(tài)環(huán)境，減少了河流的生物多樣性，還隔絕了河流與地下水的聯(lián)系，阻斷了水循環(huán)( (無底泥層 、水溫迅速升高、阻止河水滲入地下形成漏斗、割裂了水體與土壤的關(guān)系）第12頁/共31頁 針對以上問題的相應(yīng)對策 將規(guī)則化的矩形或梯形

6、河道斷面修整為自然形式（河道空間特征再造）； 拆除河床鋪設(shè)的硬質(zhì)材料及廢舊攔河壩 ,恢復(fù)河底的自然泥沙狀態(tài)，通過河道河底及坡面表層泥面生長的大量微生物、藻類、水生動(dòng)植物形成的自然生物膜凈化水體 , 提高河道本身的自凈能力。 改造原有的河道護(hù)坡護(hù)岸 , 可采用植物、石塊或其他透水材料加固河岸，既保證河岸的穩(wěn)定，又不阻止河道水體中的物種與岸邊物質(zhì)的交換。如：利用活的枝條插入河岸起到固定的作用，采用可透水的材料生態(tài)磚、魚集磚、天然材料墊等。第13頁/共31頁四、針對河流的污染狀況的人工濕地治理試驗(yàn)根據(jù)鎮(zhèn)江水污染狀況，其治理試驗(yàn)濕地構(gòu)型選擇了復(fù)合垂直人工濕地第14頁/共31頁 試驗(yàn)設(shè)計(jì)： 填料：碎石，

7、填入模型池前用自來水反復(fù)清洗，去除污染物質(zhì)，以避免影響試驗(yàn)結(jié)果。 生物：蘆葦，以16株/平方米的密度進(jìn)行移栽。并用水泵抽古運(yùn)河河水，對人工濕地的微生物、植物系統(tǒng)進(jìn)行馴化培養(yǎng)。 蓄水池：為了實(shí)現(xiàn)復(fù)合垂直流人工濕地連續(xù)流的運(yùn)行方式，在人工濕地模型邊構(gòu)建了一個(gè)容積為6m3的蓄水池，一方面可以蓄污染河水，另一方面可以利用蓄水池配置一定濃度的污水。 布管：下行池具有給水管道，在污水進(jìn)入濕地布水系統(tǒng)之前通過流量計(jì)控制流入污水量。上行池填料表面具有集水管路，其管路上的孔徑（0。5cm）比下行池的管路孔徑稍大(0.3cm)，將處理后的水收集排走。第15頁/共31頁試驗(yàn)內(nèi)容 此試驗(yàn)設(shè)在古運(yùn)河京口閘段，古運(yùn)河污染

8、較嚴(yán)重，屬于劣V類水體，其中有機(jī)污染物濃度較低，氮磷污染物濃度較高，C/N比較低（3.54.5）；水體中懸浮態(tài)污染物所占比重較大，懸浮態(tài)磷含量約占總含量的3065。第16頁/共31頁（1）人工濕地對污染河水的去除效果試驗(yàn)：從2005年3月8日至4月30日， CODMn, TN, TP等水質(zhì)指標(biāo)，分析復(fù)合垂直流人工濕地水的處理效果。（2）人工濕地沿程對污染河水的去除機(jī)理試驗(yàn)：人工濕地對污染物的去除率穩(wěn)定后，從4月2日一4月26日，做污染物的沿程去除效果試驗(yàn)， （3）根據(jù)污染河水中懸浮態(tài)污染物較多的特點(diǎn)，從5月1日起，開始進(jìn)行全溶解態(tài)污水的運(yùn)行試驗(yàn)。第17頁/共31頁人工濕地對污水的處理效果 時(shí)間

9、：從2005年3月8日至4月30日，每隔2天取水樣測定進(jìn)出水CODMn, TN, TP等水質(zhì)指標(biāo)，分析復(fù)合垂直流人工濕地水的處理效果。第18頁/共31頁結(jié)果： 從圖3.4 3.6可以看出，濕地系統(tǒng)對污染河水具有穩(wěn)定的去除效果，對CODMn. TN. TP的平均去除率分別可以達(dá)到53.7%，45%， 40.8%左 右。隨著運(yùn)行時(shí)間增加，濕地系統(tǒng)對CODMn, TN的去除率逐步提高，并趨于穩(wěn)定，而對TP的去除率則呈現(xiàn)緩慢下降的趨勢濕地系統(tǒng)對CODMn的去除主要通過填料表面的生物膜及植物根系附著的大量的微生物。隨著生物膜的逐漸形成以及蘆葦?shù)纳L。去除效率有所提高。氮的去除主要靠人工濕地中微生物的硝化

10、反硝化過程，當(dāng)然植物吸收也起到一定的作用。對于磷而言，微生物對磷的同化作用并不是去除磷的主要途徑。因此，可能主要依靠填料的吸附作用，當(dāng)填料的吸附逐漸接近于飽和時(shí)，對磷的去除效果就會(huì)逐漸降低。第19頁/共31頁 結(jié)論：無論是濕地系統(tǒng)對CODMn的去除主要通過填料表面的生物膜的降解作用，還是系統(tǒng)中的填料對磷的吸附作用都正正體現(xiàn)著填料作為微生物的載體作用以及過濾吸附的作用；無論是好氧細(xì)菌對耗氧有機(jī)物的降解，還是消化反消化細(xì)菌對氮的去除，均表現(xiàn)出微生物在系統(tǒng)中的關(guān)鍵作用；無論是因?yàn)樘J葦?shù)耐⑸L與微生物數(shù)量的正相關(guān)關(guān)系，還是因?yàn)楦当砻娣e的增加而對污染物的吸附吸收作用，也反映出植物在濕地系統(tǒng)中的重要作

11、用。第20頁/共31頁人工濕地沿程對污染河水的治理效果與規(guī)律第21頁/共31頁人工濕地沿程對污染河水的治理效果與規(guī)律Conclusion: 在本試驗(yàn)中，復(fù)合垂直流人工濕地對污染河水中污染物的去除主要發(fā)生在下行池，尤其是人工濕地表層，而上行池對污染物沒有能夠發(fā)揮應(yīng)有的去除作用。 第22頁/共31頁人工濕地的凈化機(jī)理 為了區(qū)分出人工濕地對懸浮態(tài)物質(zhì)的物理過濾作用，開始進(jìn)行全溶解態(tài)污水的運(yùn)行試驗(yàn) 試驗(yàn)依據(jù)古運(yùn)河水的CODMn, TN, TP濃度，在蓄水池中配制全溶解態(tài)的污水，其中氮采用NH4HC03，碳源采用葡萄糖，磷采用KH2P04 .通過使用全溶解態(tài)污水運(yùn)行人工濕地，經(jīng)過一周待出水水質(zhì)穩(wěn)定后，開

12、始沿程取樣測試水質(zhì)指標(biāo)。將實(shí)際污染河水的試驗(yàn)數(shù)據(jù)與全部為溶解態(tài)污染物的模擬污水的沿程去除規(guī)律進(jìn)行了比較。污染河水試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用較具代表性的4月26日的數(shù)據(jù)，全溶解態(tài)配水試驗(yàn)采用5月12日的數(shù)據(jù)。 第23頁/共31頁人工濕地的凈化機(jī)理Compare:（1）CODMn, TN和TP在污染河水中的去除明顯地表現(xiàn)為下行池的濃度降低較大，而上行池的濃度降低比較平緩；（2）懸浮態(tài)的污染物基本上在下行池的前30cm基本去除；（3）在全溶解態(tài)的配置污水中，下行池和上行池表現(xiàn)為較為均勻的降低，但是總的來說，表現(xiàn)出上行池對河水溶解態(tài)污染物的去除率較模擬污水低的現(xiàn)象。第24頁/共31頁人工濕地的凈化機(jī)理Possibl

13、e reason: 懸浮污染物的截留 污染河水的低碳氮比 污染物的轉(zhuǎn)化 下行池中的污染物以溶解狀態(tài)進(jìn)入上行池 第25頁/共31頁總結(jié)(1 1）復(fù)合垂直流人工濕地對污染物的去除主要發(fā)生在下行池，尤其是濕地表層30cm范圍?？梢哉J(rèn)為在人工濕地表層，濾料和植物根系對懸浮態(tài)污染物的過濾、吸附等物理截留是主要作用，至于微生物作用則主要表現(xiàn)為將懸浮態(tài)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為溶解態(tài)物質(zhì)。(2)(2)與生活污水不同，復(fù)合垂直流人工濕地對污染河水進(jìn)行處理時(shí)，上行池的作用不夠明顯，可能原因：一是表層懸浮態(tài)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化增加了上行池溶解態(tài)污染物的濃度，抵消了上行池的一部分去除效果。另一方面，由于表層微生物降解有機(jī)物時(shí)消耗了大量的溶氧

14、，造成污水流至上行池時(shí)水中溶氧濃度和C/N過低，從而影響有機(jī)物、TN的降解速率（3）對于含有較多懸浮物、碳氮比較小的鎮(zhèn)江古運(yùn)河污染河水，人工濕地發(fā)揮了較為穩(wěn)定的去除效果，能夠?qū)⒘覸類水處理為IV類水甚至III類水。因此利用人工濕地系統(tǒng)處理污染河水具有技術(shù)上的可行性。第26頁/共31頁第27頁/共31頁人工濕地凈化技術(shù)簡介： 濕地濕地是指被地表水或地下水長期或間斷性地是指被地表水或地下水長期或間斷性地淹沒或飽和，并通常伴生有優(yōu)勢的水生植被與淹沒或飽和，并通常伴生有優(yōu)勢的水生植被與水生生物的地方，具有強(qiáng)大的生態(tài)功能與環(huán)境水生生物的地方，具有強(qiáng)大的生態(tài)功能與環(huán)境容量。而容量。而人工濕地人工濕地則是通

15、過模擬天然濕地的結(jié)則是通過模擬天然濕地的結(jié)構(gòu)與功能，選擇一定的地理位置與地形，根據(jù)構(gòu)與功能，選擇一定的地理位置與地形，根據(jù)人們的需要人為設(shè)計(jì)與建造的濕地，它利用物人們的需要人為設(shè)計(jì)與建造的濕地，它利用物理、化學(xué)和生物的三重協(xié)同作用來實(shí)現(xiàn)污水的理、化學(xué)和生物的三重協(xié)同作用來實(shí)現(xiàn)污水的凈化凈化。 它主要由以下三部分組成它主要由以下三部分組成: :透水性的基質(zhì)透水性的基質(zhì)材料，水生植物材料，水生植物( (主要指挺水植物主要指挺水植物) )，棲息在根，棲息在根系和基質(zhì)材料表面的微生物及原生動(dòng)物。系和基質(zhì)材料表面的微生物及原生動(dòng)物。第28頁/共31頁構(gòu)型構(gòu)型運(yùn)行方式運(yùn)行方式優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)缺點(diǎn)表面流人工表面

16、流人工濕地（濕地（SFW） 污水在填料表面漫污水在填料表面漫流。污染物質(zhì)的去流。污染物質(zhì)的去除主要通過生長在除主要通過生長在植物水下莖桿上的植物水下莖桿上的生物膜來完成。生物膜來完成。 富氧能力較好；利富氧能力較好；利于去除氨氮和耗氧于去除氨氮和耗氧有機(jī)物污染物；有機(jī)物污染物；不不被填料的淤睹問題被填料的淤睹問題所限制所限制 不能充分利用填料不能充分利用填料和植物根系的作用；和植物根系的作用；且衛(wèi)生條件也不好且衛(wèi)生條件也不好 潛流人工濕潛流人工濕地地(SSFW) 污水在濕地床內(nèi)流污水在濕地床內(nèi)流動(dòng)，分為水平潛流動(dòng)，分為水平潛流人工濕地與垂直潛人工濕地與垂直潛流人工濕地（即垂流人工濕地（即垂直流

17、人工濕地）直流人工濕地） 充分利用系統(tǒng)中微充分利用系統(tǒng)中微生物、植物、填料生物、植物、填料的協(xié)同作用降解污的協(xié)同作用降解污染物；因此具有較染物；因此具有較強(qiáng)的凈化能力；保強(qiáng)的凈化能力；保溫性較好、處理效溫性較好、處理效果受氣候影響小、果受氣候影響小、衛(wèi)生條件較好衛(wèi)生條件較好 容易造成管道淤塞容易造成管道淤塞 垂直流人工垂直流人工濕地濕地(VFW) 污水從濕地表面縱污水從濕地表面縱向流向填料床的底向流向填料床的底部；床體處于不飽部；床體處于不飽和狀態(tài)，氧可通過和狀態(tài)，氧可通過大氣擴(kuò)散和植物傳大氣擴(kuò)散和植物傳輸進(jìn)入人工濕地系輸進(jìn)入人工濕地系統(tǒng)。統(tǒng)。 與潛流人工濕地相與潛流人工濕地相比還具有一下有點(diǎn)：比還具有一下有點(diǎn)：硝化能力強(qiáng)；占地硝化能力強(qiáng)；占地面積小。面積小。 控制相對復(fù)雜，建控制相對復(fù)雜，建造要求較高。造要求較高。 第29頁/共31頁人工濕地的凈化原理1，填料作用： 載體作用，載體作用， 過濾吸附作用（