第12章 污染水體的生物修復(fù)-1

1、第第12章章 污染水體的生物修污染水體的生物修復(fù)復(fù) 第第1節(jié)節(jié) 污染河流的生物修復(fù)污染河流的生物修復(fù)第第2節(jié)節(jié) 污染湖泊的生物修復(fù)污染湖泊的生物修復(fù)第第3節(jié)節(jié) 地下水污染的生物修復(fù)地下水污染的生物修復(fù)第第4節(jié)節(jié) 污染海洋的生物修復(fù)污染海洋的生物修復(fù)第第1節(jié)節(jié) 污染河流的生物修復(fù)污染河流的生物修復(fù)1. 自然凈化修復(fù)與強(qiáng)化自然凈化修復(fù)自然凈化修復(fù)與強(qiáng)化自然凈化修復(fù) 自然凈化（自然凈化（natural purification）:是河流的一個(gè)是河流的一個(gè)重要特征，指河流受到污染后能夠在一定程度上重要特征，指河流受到污染后能夠在一定程度上通過自然凈化使河流恢復(fù)到受污染以前的狀態(tài)。通過自然凈化使河流恢復(fù)

2、到受污染以前的狀態(tài)。 河流自然凈化的關(guān)鍵是有機(jī)物的河流自然凈化的關(guān)鍵是有機(jī)物的好氧生物降好氧生物降解解過程。過程。 強(qiáng)化自然凈化修復(fù)強(qiáng)化自然凈化修復(fù)(enhanced natural purification):指通過采取措施，向河流輸送指通過采取措施，向河流輸送某種形式的能量或物質(zhì)，強(qiáng)化河流固有的某種形式的能量或物質(zhì)，強(qiáng)化河流固有的自我凈化過程，加快河流的修復(fù)過程，是自我凈化過程，加快河流的修復(fù)過程，是一類原位修復(fù)技術(shù)。一類原位修復(fù)技術(shù)。 包括三個(gè)途徑：包括三個(gè)途徑： 河流水體曝氣復(fù)氧技術(shù)河流水體曝氣復(fù)氧技術(shù) 多功能河道生態(tài)工程修復(fù)技術(shù)多功能河道生態(tài)工程修復(fù)技術(shù) 生物試劑添加技術(shù)生物試劑添加

3、技術(shù)河流水體曝氣復(fù)氧技術(shù)河流水體曝氣復(fù)氧技術(shù)aeration of river water 指向河流中進(jìn)行人工復(fù)氧，可以是空氣，指向河流中進(jìn)行人工復(fù)氧，可以是空氣，也可以是純氧。也可以是純氧。 比如，我國于比如，我國于1990年年8-9月亞運(yùn)會期間，有月亞運(yùn)會期間，有關(guān)部門在清河的一個(gè)河段放置關(guān)部門在清河的一個(gè)河段放置8臺臺11.025 kW（15馬力）的馬力）的曝氣曝氣設(shè)備，結(jié)果表明溶解設(shè)備，結(jié)果表明溶解氧的含量從氧的含量從0上升到上升到6 mg/kg。水體。水體BOD5去去除率達(dá)到除率達(dá)到60，河流臭味基本得到消除。，河流臭味基本得到消除。BOD5 The biochemical oxyg

4、en demand of wastewater during decomposition occurring over a 5-day period. A measure of the organic content of wastewater. 多功能河道生態(tài)工程修復(fù)技術(shù)多功能河道生態(tài)工程修復(fù)技術(shù)multifunctional ecological engineering 指將城市河道設(shè)計(jì)成具有多種自然景觀指將城市河道設(shè)計(jì)成具有多種自然景觀和生物類群，景觀于凈化功能并存的多和生物類群，景觀于凈化功能并存的多功能河道凈化系統(tǒng)，是利用多功能河道功能河道凈化系統(tǒng)，是利用多功能河道凈化污水的凈化污水

5、的生態(tài)工程技術(shù)生態(tài)工程技術(shù)。 采用有效附著或微生物的但體替代混凝土采用有效附著或微生物的但體替代混凝土護(hù)坡，并將河道的有用空間有效的利用于護(hù)坡，并將河道的有用空間有效的利用于培植水生生物，以確保河道對污水的有效培植水生生物，以確保河道對污水的有效凈化。凈化。 多功能河道凈化系統(tǒng)中既有水生植物、昆多功能河道凈化系統(tǒng)中既有水生植物、昆蟲、魚類等水生生物，也有鳥類和哺乳類蟲、魚類等水生生物，也有鳥類和哺乳類動物，它們共同構(gòu)成完整的食物鏈，進(jìn)一動物，它們共同構(gòu)成完整的食物鏈，進(jìn)一步強(qiáng)化水體的自凈功能。步強(qiáng)化水體的自凈功能。生物試劑添加技術(shù)生物試劑添加技術(shù) 也稱投菌法（也稱投菌法（biotic addi

6、tives）,是向被污是向被污染的河流中投加人工培養(yǎng)的微生物，強(qiáng)化染的河流中投加人工培養(yǎng)的微生物，強(qiáng)化河流有機(jī)物的降解。河流有機(jī)物的降解。 投菌法過去被認(rèn)為沒有必要投菌法過去被認(rèn)為沒有必要 美國有多家公司開展篩選天然菌種和人工培美國有多家公司開展篩選天然菌種和人工培養(yǎng)變異菌種。養(yǎng)變異菌種。 著名的有著名的有Alken-Murry公司開發(fā)的公司開發(fā)的Clear-Flo系列菌劑；系列菌劑； GES公司所生產(chǎn)的公司所生產(chǎn)的LLMO(liquid live microorganisms)生物活性液。生物活性液。 這些菌劑在養(yǎng)殖水體凈化、河流修復(fù)及污泥這些菌劑在養(yǎng)殖水體凈化、河流修復(fù)及污泥去除等方面有許

7、多成功案例。去除等方面有許多成功案例。成功案例成功案例 1999年年1012月，由華東師范大學(xué)、美國月，由華東師范大學(xué)、美國Probiotic公司共同采用美國公司共同采用美國Probiotic公司水質(zhì)公司水質(zhì)凈化促生液對上澳塘黑臭水體進(jìn)行了生物修復(fù)凈化促生液對上澳塘黑臭水體進(jìn)行了生物修復(fù)試驗(yàn)，試驗(yàn)表明，在水力負(fù)荷試驗(yàn)，試驗(yàn)表明，在水力負(fù)荷0.2-0.5m河水河水/(m3河道容積河道容積. 天天)，水力停留時(shí)間，水力停留時(shí)間2-5天，水溫天，水溫10-20C，經(jīng)治理后，水體可消除黑臭。，經(jīng)治理后，水體可消除黑臭。 CODCr下降下降50；BOD5下降下降70；水體透明度；水體透明度從從20cm增

8、加到增加到70cm；微生物區(qū)系由厭氧向好；微生物區(qū)系由厭氧向好氧轉(zhuǎn)變，生物種群由低等向高等演替，水體中氧轉(zhuǎn)變，生物種群由低等向高等演替，水體中的多樣性增加。的多樣性增加。修復(fù)前修復(fù)后，微生物處理6周我校微生物湖泊水體修復(fù)技術(shù)我校微生物湖泊水體修復(fù)技術(shù) 通過大量的分離、篩選工作，從土壤、水通過大量的分離、篩選工作，從土壤、水體中選育出枯草芽孢桿菌、光合細(xì)菌、反體中選育出枯草芽孢桿菌、光合細(xì)菌、反硝化芽孢桿菌、貧營養(yǎng)有機(jī)礦化芽孢桿菌、硝化芽孢桿菌、貧營養(yǎng)有機(jī)礦化芽孢桿菌、低溫有機(jī)礦化芽孢桿菌、乳酸芽孢桿菌。低溫有機(jī)礦化芽孢桿菌、乳酸芽孢桿菌。 這些菌株分別具有除氮、降低水體這些菌株分別具有除氮、降

9、低水體COD、除去水體異臭味、凈化水質(zhì)的作用，建立除去水體異臭味、凈化水質(zhì)的作用，建立了較完備的凈水微生物體系。了較完備的凈水微生物體系。 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)建立的凈水微生物體系能華中農(nóng)業(yè)大學(xué)建立的凈水微生物體系能快速消除水體黑臭，增加水體透明度，快速消除水體黑臭，增加水體透明度，顯著消減顯著消減N、P等物質(zhì)，其技術(shù)可行，效等物質(zhì)，其技術(shù)可行，效果顯著，治理費(fèi)用經(jīng)濟(jì)，是一項(xiàng)值得在果顯著，治理費(fèi)用經(jīng)濟(jì)，是一項(xiàng)值得在湖泊景觀水體治理的新成果，具有很好湖泊景觀水體治理的新成果，具有很好的推廣應(yīng)用前景。的推廣應(yīng)用前景。 該技術(shù)成果此前已在北京大觀園景區(qū)、該技術(shù)成果此前已在北京大觀園景區(qū)、廣西桂林桃花江地區(qū)、

10、武漢市漢口的西廣西桂林桃花江地區(qū)、武漢市漢口的西北湖以及武昌的東湖風(fēng)景區(qū)的部分景觀北湖以及武昌的東湖風(fēng)景區(qū)的部分景觀水體和湖泊進(jìn)行了實(shí)際的推廣應(yīng)用，獲水體和湖泊進(jìn)行了實(shí)際的推廣應(yīng)用，獲得了較好的治理和修復(fù)效果。得了較好的治理和修復(fù)效果。2 陸生生態(tài)恢復(fù)陸生生態(tài)恢復(fù) 陸生生態(tài)恢復(fù)（陸生生態(tài)恢復(fù)（terrestrial eco-remediation）,也稱也稱土地處理技術(shù)（土地處理技術(shù)（land treatment）,它是利用土壤它是利用土壤植物系統(tǒng)的自我調(diào)控機(jī)制和對污染物的綜合凈化植物系統(tǒng)的自我調(diào)控機(jī)制和對污染物的綜合凈化能力對被污染的河水進(jìn)行易位處理的技術(shù)。能力對被污染的河水進(jìn)行易位處理的技

11、術(shù)。 具體是將污染的河水施于地表，使之在植物土具體是將污染的河水施于地表，使之在植物土壤水分復(fù)合系統(tǒng)中經(jīng)歷自然的物理過程、化學(xué)壤水分復(fù)合系統(tǒng)中經(jīng)歷自然的物理過程、化學(xué)過程和生物學(xué)過程，達(dá)到處理標(biāo)準(zhǔn)。過程和生物學(xué)過程，達(dá)到處理標(biāo)準(zhǔn)。2.1 河水土地滲慮修復(fù)系統(tǒng)河水土地滲慮修復(fù)系統(tǒng)/2.2河水土地滲慮修復(fù)類型河水土地滲慮修復(fù)類型2.1 河水土地滲慮修復(fù)系統(tǒng)河水土地滲慮修復(fù)系統(tǒng)（工程組成）（工程組成） 污染河水的土地滲慮技術(shù)屬于陸生生態(tài)工污染河水的土地滲慮技術(shù)屬于陸生生態(tài)工程范疇，可以劃分為若干子系統(tǒng)，每一子程范疇，可以劃分為若干子系統(tǒng)，每一子系統(tǒng)均具有相對獨(dú)立的結(jié)構(gòu)和功能。系統(tǒng)均具有相對獨(dú)立的結(jié)構(gòu)

12、和功能。 完整的土地滲慮修復(fù)技術(shù)系統(tǒng)由完整的土地滲慮修復(fù)技術(shù)系統(tǒng)由預(yù)處理、預(yù)處理、水量調(diào)節(jié)與儲存、配水與布水、土壤植水量調(diào)節(jié)與儲存、配水與布水、土壤植物田間工程、排水及監(jiān)測物田間工程、排水及監(jiān)測等等6部分組成。部分組成。（1）預(yù)處理系統(tǒng)）預(yù)處理系統(tǒng) 目的：防止泥沙在布水系統(tǒng)中的沉淀和目的：防止泥沙在布水系統(tǒng)中的沉淀和機(jī)械磨損，避免因懸浮固體含量過高而機(jī)械磨損，避免因懸浮固體含量過高而引起土壤堵塞。引起土壤堵塞。 預(yù)處理系統(tǒng)工藝：一級處理或強(qiáng)化一級預(yù)處理系統(tǒng)工藝：一級處理或強(qiáng)化一級處理、混凝沉淀工藝。處理、混凝沉淀工藝。（2）水量調(diào)節(jié)與儲存）水量調(diào)節(jié)與儲存 土地滲慮技術(shù)受氣候影響，不可能完全終土

13、地滲慮技術(shù)受氣候影響，不可能完全終年運(yùn)行（快速和地下滲濾除外），特別是年運(yùn)行（快速和地下滲濾除外），特別是在在寒冷季節(jié)和暴雨季節(jié)，需要降低負(fù)荷在在寒冷季節(jié)和暴雨季節(jié)，需要降低負(fù)荷或者停止運(yùn)行，因此，需要儲存部分河水?；蛘咄Ｖ惯\(yùn)行，因此，需要儲存部分河水。（3）配水和布水）配水和布水 包括泵站、集水池、輸水管道（或明包括泵站、集水池、輸水管道（或明渠），其作用是將河水按工藝要求投配渠），其作用是將河水按工藝要求投配到土壤植物系統(tǒng)。到土壤植物系統(tǒng)。 布水方式有表面布水、低壓布水、高壓布水方式有表面布水、低壓布水、高壓噴灑、亞表面注射等。噴灑、亞表面注射等。（4）土壤植物系統(tǒng)）土壤植物系統(tǒng) 是土地滲

14、慮技術(shù)的核心部分，修復(fù)河水的主要過是土地滲慮技術(shù)的核心部分，修復(fù)河水的主要過程在這里發(fā)生程在這里發(fā)生，田間表層的顆粒是限制水遷移過，田間表層的顆粒是限制水遷移過程的主要因素。程的主要因素。 在設(shè)計(jì)中要考慮場地的適宜性和植物的適宜性。在設(shè)計(jì)中要考慮場地的適宜性和植物的適宜性。 場地的適宜性包括：地形、地表坡度、土壤性質(zhì)場地的適宜性包括：地形、地表坡度、土壤性質(zhì)（質(zhì)地、結(jié)構(gòu)、滲透性、土層厚度、化學(xué)性質(zhì)）、（質(zhì)地、結(jié)構(gòu)、滲透性、土層厚度、化學(xué)性質(zhì)）、地質(zhì)因素地質(zhì)因素 植物的適應(yīng)性植物的適應(yīng)性（5）排水系統(tǒng)）排水系統(tǒng) 明溝、暗管與豎井方式，其作用是保持土明溝、暗管與豎井方式，其作用是保持土地滲慮系統(tǒng)的

15、修復(fù)效果與水流暢通，保護(hù)地滲慮系統(tǒng)的修復(fù)效果與水流暢通，保護(hù)地下水。地下水。（6）監(jiān)測系統(tǒng)）監(jiān)測系統(tǒng) 是監(jiān)測土地的滲慮效果是否達(dá)到規(guī)定和是監(jiān)測土地的滲慮效果是否達(dá)到規(guī)定和是否需要采取相應(yīng)措施來改善修復(fù)效果。是否需要采取相應(yīng)措施來改善修復(fù)效果。 其內(nèi)容包括其內(nèi)容包括: 進(jìn)水監(jiān)測、出水監(jiān)測、地下水監(jiān)測、土進(jìn)水監(jiān)測、出水監(jiān)測、地下水監(jiān)測、土壤監(jiān)測、植物監(jiān)測。壤監(jiān)測、植物監(jiān)測。2.2 河水土地滲慮修復(fù)類型河水土地滲慮修復(fù)類型 根據(jù)布水方式、水力負(fù)荷的大小、水力根據(jù)布水方式、水力負(fù)荷的大小、水力流動方向、處理水以及回收方式，土地流動方向、處理水以及回收方式，土地滲慮方式可分為滲慮方式可分為慢速滲慮、快速

16、滲慮、慢速滲慮、快速滲慮、地表慢流、地下滲慮地表慢流、地下滲慮等不同類型等不同類型（1） 慢速滲慮修復(fù)慢速滲慮修復(fù) Slow rate system, SR: 將河水投配到覆蓋植物的將河水投配到覆蓋植物的土壤表面，河水在流經(jīng)地表土壤植物系統(tǒng)事得土壤表面，河水在流經(jīng)地表土壤植物系統(tǒng)事得到充分凈化的一種土地處理工藝類型。到充分凈化的一種土地處理工藝類型。 工藝目標(biāo)：工藝目標(biāo)： 修復(fù)被污染的河水；修復(fù)被污染的河水； 利用水資源及營養(yǎng)物質(zhì)生產(chǎn)商品性農(nóng)作物；利用水資源及營養(yǎng)物質(zhì)生產(chǎn)商品性農(nóng)作物； 開發(fā)荒地，發(fā)展草地和林地開發(fā)荒地，發(fā)展草地和林地 當(dāng)以污水處理為目標(biāo)時(shí)，常選擇多年生牧草當(dāng)以污水處理為目標(biāo)時(shí)

17、，常選擇多年生牧草作為覆蓋作物。牧草生長期長，對氮的利用作為覆蓋作物。牧草生長期長，對氮的利用率高，可耐受較高的水力負(fù)荷。率高，可耐受較高的水力負(fù)荷。 森林型的森林型的SR可與污泥利用相結(jié)合?？膳c污泥利用相結(jié)合。（2）快速滲濾修復(fù)）快速滲濾修復(fù) Rapid infiltration system，RI：將污染的河水有：將污染的河水有控制的投配到砂濾型土壤表面，污水向下滲慮控制的投配到砂濾型土壤表面，污水向下滲慮過程中通過生物氧化、硝化、反硝化、過濾、過程中通過生物氧化、硝化、反硝化、過濾、沉淀、還原等一系列作用得到凈化。沉淀、還原等一系列作用得到凈化。 RI具有很高的處理效率，其再生水可以回收

18、利具有很高的處理效率，其再生水可以回收利用。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分為污水處理和再生水回收兩用。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分為污水處理和再生水回收兩個(gè)部分。個(gè)部分。Land biotreatment operation （3）地表慢流修復(fù)）地表慢流修復(fù) Over and flow system，OF：將污水有控：將污水有控制地投配到多年生牧草、坡度和緩、制地投配到多年生牧草、坡度和緩、土土地滲透性能低地滲透性能低的的坡面坡面上，使污水在地表上，使污水在地表沿坡面緩慢流動過程中得到凈化的土地沿坡面緩慢流動過程中得到凈化的土地處理工藝類型。處理工藝類型。Soil and grass filtration for purifi

19、cation of wastewater:Soil filtration relies on filtration by soil particles and bacteria growing on the surfaces of the soil particles and plants (usually grasses) which take up water and nutrients (nitrogen and phosphorus), reducing the concentration of these nutrients. Soil filtration is used duri

20、ng the dry season. Grass filtration is used in the rainy season when the soil is saturated by water. Grasses can be grazed by livestock.（4）地下滲濾修復(fù)）地下滲濾修復(fù) Subsurface infiltration system， SI：將污染的：將污染的河水投配到具有一定構(gòu)造和良好擴(kuò)散性能的地河水投配到具有一定構(gòu)造和良好擴(kuò)散性能的地下土層中，污水經(jīng)毛管浸潤和在土壤滲濾作用下土層中，污水經(jīng)毛管浸潤和在土壤滲濾作用下向周圍運(yùn)動達(dá)到修復(fù)之目的。下向周圍運(yùn)動達(dá)到修

21、復(fù)之目的。 目標(biāo)：目標(biāo)： 處理污水；處理污水； 在處理污水的同時(shí)，為地表綠地提供水分在處理污水的同時(shí)，為地表綠地提供水分和營養(yǎng)；和營養(yǎng)； 產(chǎn)生優(yōu)質(zhì)再生水供回收利用產(chǎn)生優(yōu)質(zhì)再生水供回收利用土地滲濾修復(fù)設(shè)計(jì) 考慮因素： 1）污染河水的詳盡調(diào)查和檢測，了解組分與排放量，確定優(yōu)先污染物。 2）對場地進(jìn)行適宜性評價(jià)； 3）制定土地滲慮的水質(zhì)要求，確定預(yù)處理的程度和修復(fù)范圍 4）完善的，有效的管理和監(jiān)測系統(tǒng)法規(guī)要求經(jīng)濟(jì)因素水質(zhì)要求場地特性污水特性作物管理作物選擇預(yù)處理水同化容量污染物同化容量作物需水水力負(fù)荷場地面積出水回用土地面積緩沖帶調(diào)節(jié)系統(tǒng)布水系統(tǒng)選擇第一步設(shè)計(jì)一次布水深度布水頻率布水周期布水面積布水

22、時(shí)間布水速度布水系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)流量第二步設(shè)計(jì)地表水排水與徑流控制系統(tǒng)監(jiān)測地下水排水系統(tǒng)第三步設(shè)計(jì)3 水生生態(tài)修復(fù)水生生態(tài)修復(fù) Aquatic eco-remediation, 俗稱氧化塘技俗稱氧化塘技術(shù)（術(shù)（oxidation pond）或穩(wěn)定塘）或穩(wěn)定塘（stabilizations pond）或生物塘技術(shù)）或生物塘技術(shù)（organism pond）,它是利用天然水體的它是利用天然水體的凈化能力，將被污染的河水在一種類似于凈化能力，將被污染的河水在一種類似于池塘的處理設(shè)備內(nèi)經(jīng)長時(shí)間的緩慢流動和池塘的處理設(shè)備內(nèi)經(jīng)長時(shí)間的緩慢流動和停留，通過生物的代謝活動降解有機(jī)污染停留，通過生物的代謝活動降解有

23、機(jī)污染物的修復(fù)技術(shù)。物的修復(fù)技術(shù)。Symbiotic activity between algae and bacteria in a wastewater lagoon to purify sewage:As wastewater flows through a lagoon, bacteria consume the organic carbon in the waste. In assimilating the organic carbon, bacterial respiration produces carbon dioxide (CO2) and takes up oxygen (

24、O2). Algae utilize the carbon dioxide for photosynthesis and in turn produce oxygen required by the bacteria, hence the symbiotic activity. Solids settle to the bottom of the lagoon, and pathogenic bacteria die-off in competition with other bacteria in the lagoon.Several lagoons in series are more e

25、ffective and the last lagoon can be used for aquaculture.菌藻共生系統(tǒng)3.1水生生態(tài)修復(fù)類型水生生態(tài)修復(fù)類型生生物物穩(wěn)穩(wěn)定定塘塘微生物微生物穩(wěn)定塘穩(wěn)定塘水生生水生生物塘物塘好氧塘好氧塘aerobic pond厭氧塘厭氧塘 anaerobic pond曝氣塘曝氣塘 aerated pond兼性塘兼性塘facultative pond水生植物塘水生植物塘 aquatic plant pond養(yǎng)殖塘養(yǎng)殖塘 cultured pond微生物穩(wěn)定塘修復(fù)微生物穩(wěn)定塘修復(fù) 好氧塘好氧塘aerobic pond:是完全依靠藻類光合作用供氧的是完全依靠藻類

26、光合作用供氧的穩(wěn)定塘，其穩(wěn)定塘，其水深應(yīng)保證陽光投射到水底水深應(yīng)保證陽光投射到水底，以保證藻類，以保證藻類在每個(gè)深度均能進(jìn)行光合作用，而為凈化有機(jī)污染物在每個(gè)深度均能進(jìn)行光合作用，而為凈化有機(jī)污染物提供足夠氧氣。提供足夠氧氣。 好氧塘在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，一般均須形成一個(gè)塘系統(tǒng)或其好氧塘在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，一般均須形成一個(gè)塘系統(tǒng)或其它修復(fù)技術(shù)結(jié)合形成復(fù)合系統(tǒng)。它修復(fù)技術(shù)結(jié)合形成復(fù)合系統(tǒng)。 好氧塘由一系列的塘組成。在前部的塘稱前置塘（水好氧塘由一系列的塘組成。在前部的塘稱前置塘（水深深0.2-0.3m），接納重度污染水；設(shè)置在后的稱最后），接納重度污染水；設(shè)置在后的稱最后凈化塘或熟化塘凈化塘或熟化塘(水深水深

27、0.5-1m)，接受污染較輕的水。，接受污染較輕的水。微生物穩(wěn)定塘修復(fù)微生物穩(wěn)定塘修復(fù) 兼性塘（兼性塘（facultative pond）,一般水深一般水深0.9-2.4m，由上層好氧區(qū)，中層兼氧區(qū)和底部厭氧區(qū)組成。由上層好氧區(qū)，中層兼氧區(qū)和底部厭氧區(qū)組成。 上層好氧區(qū)主要由好氧菌和藻類構(gòu)成菌藻共生上層好氧區(qū)主要由好氧菌和藻類構(gòu)成菌藻共生系統(tǒng)系統(tǒng) 兼性塘水力停留兼性塘水力停留530天，常用作曝氣塘后作天，常用作曝氣塘后作為二級處理塘使用。為二級處理塘使用。微生物穩(wěn)定塘修復(fù)微生物穩(wěn)定塘修復(fù) 曝氣塘（曝氣塘（aerated pond）, 是采用機(jī)械曝氣裝置是采用機(jī)械曝氣裝置補(bǔ)氧的人工塘，其塘深度一

28、般為補(bǔ)氧的人工塘，其塘深度一般為1.8-4.5m，水，水力停留時(shí)間力停留時(shí)間36天。主要優(yōu)點(diǎn)是所需土地少。天。主要優(yōu)點(diǎn)是所需土地少。 曝氣塘實(shí)際上是沒有污泥回流裝置的活性污泥曝氣塘實(shí)際上是沒有污泥回流裝置的活性污泥污水處理，因而有機(jī)污染負(fù)荷及去除率都很高，污水處理，因而有機(jī)污染負(fù)荷及去除率都很高，且易于操作維護(hù)。缺點(diǎn)是運(yùn)行成本高于其它系且易于操作維護(hù)。缺點(diǎn)是運(yùn)行成本高于其它系統(tǒng)，且出水重懸浮物質(zhì)過高，實(shí)際使用時(shí)，后統(tǒng)，且出水重懸浮物質(zhì)過高，實(shí)際使用時(shí)，后面還要連接兼性塘以改善水質(zhì)。面還要連接兼性塘以改善水質(zhì)。The Advanced Facultative Pond (AFP) The Adv

29、anced Facultative Pond (AFP) is deep to promote sedimentation of wastewater solids and anaerobic decomposition to methane. However the pond is designed so that its surface remains aerobic, thus reducing potential odour problems. Biogas may be collected using a submerged gas canopy and potentially us

30、ed for energy production. Effluent from the AFP flows by gravity to the High Rate Pond and the subsequent ponds.The High Rate Pond (HRP) The High Rate Pond (HRP) is a shallow, continuous raceway around which the wastewater is circulated using a paddlewheel. HRPs promote aerobic decomposition of rema

31、ining dissolved organic matter from the wastewater. In contrast to mechanical aeration, which is very energy intensive, HRPs use microalgae to harness solar energy for photosynthetic oxygen production. The power requirement for a HRP paddlewheel is typically only one tenth of that required for a pon

32、d aerator. Daytime algal photosynthesis can cause supersaturation of oxygen (typically 20 g m-3) compared to mechanical aeration, which operates most efficiently at a concentration of 2 g m-3. HRPs have the additional advantage of removing nutrients (ammoniacal-N and phosphate) that might otherwise

33、cause eutrophication of receiving waters. Algal photosynthesis also raises the pH of the HRP. This, in combination with the shallow depth enhances the rate of sunlight inactivation of faecal microbes, and promotes photo-oxidation of organic contaminants. The high pH further contributes to nutrient r

34、emoval through promoting volatilisation of ammonia and precipitation of phosphates. Algal rich HRP water is recirculated to the surface of the AFP to provide an oxygen-rich layer that eliminates any major odour problems.The Algae Settling Ponds (ASPs) The Algae Settling Ponds (ASPs) promote natural

35、settling of the algae biomass and provide storage for periodic recovery. Gentle mixing in the HRP promotes the growth of large colonial microalgal species, which tend to flocculate and can be easily settled in the ASP. This differs substantially from conventional pond systems, which tend to be domin

36、ated by motile algae species that are difficult to settle out. Settled algal biomass does not readily decompose and is a non-noxious material unlike (malodorous) sewage sludge. The algal biomass can be recovered for fertilizer since it is rich in nitrogen, phosphorus and potassium. Algae Drying Beds

37、 can be included in the design for on-site processing of the algal solids and use in landscaping. Alternatively, the algal solids may be removed and managed off-site (for example, if they are used as a liquid fertiliser or processed into fertiliser pellets).The Maturation Pond (MP) promotes further

38、solar-UV disinfection and polishing of the wastewater, and enables effluent storage before discharge or subsequent reuse. Algal growth in the MP is minimised by zooplankton grazing and dividing the pond into short residence time cells.Farm Dairy oxidation pond3.2 水生生態(tài)修復(fù)流程水生生態(tài)修復(fù)流程 水生植物塘水生植物塘Aquatic p

39、lant pond通常是由通常是由一種或幾種維管束植物種植于塘中組成，一種或幾種維管束植物種植于塘中組成，植物的作用維同化和儲存污染物，向根植物的作用維同化和儲存污染物，向根區(qū)輸送氧氣，為微生物存活提供條件。區(qū)輸送氧氣，為微生物存活提供條件。 浮水植物凈化塘是當(dāng)前研究和應(yīng)用最廣浮水植物凈化塘是當(dāng)前研究和應(yīng)用最廣泛的植物凈化系統(tǒng)，最常用的是浮水植泛的植物凈化系統(tǒng)，最常用的是浮水植物水葫蘆，其次是水浮蓮。物水葫蘆，其次是水浮蓮。 水葫蘆塘的深度應(yīng)保證其須根分布在大水葫蘆塘的深度應(yīng)保證其須根分布在大部分水體中，水深控制在部分水體中，水深控制在0.9m。水力停。水力停留留57天，一般以串連方式設(shè)計(jì)，串

40、連天，一般以串連方式設(shè)計(jì)，串連數(shù)不超過數(shù)不超過3個(gè)。需經(jīng)常打撈老株體。個(gè)。需經(jīng)常打撈老株體。 缺點(diǎn)：冬天不能運(yùn)行。缺點(diǎn)：冬天不能運(yùn)行。水生生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)南北有差異4 濕地生態(tài)修復(fù)濕地生態(tài)修復(fù) Wetland eco-remediation，俗稱濕地處理，俗稱濕地處理系統(tǒng)，它介于陸生生態(tài)與水生生態(tài)之間，系統(tǒng)，它介于陸生生態(tài)與水生生態(tài)之間，將被污染的河水有控制地投配到生長有將被污染的河水有控制地投配到生長有蘆葦、香蒲等沼澤植物地濕地上，使之蘆葦、香蒲等沼澤植物地濕地上，使之經(jīng)常處于飽和狀態(tài)，污水在沿一定方向經(jīng)常處于飽和狀態(tài)，污水在沿一定方向流動過程中，經(jīng)耐水植物和土壤地作用流動過程中，經(jīng)耐水植物和土

41、壤地作用得到凈化。得到凈化。濕地的定義濕地的定義 濕地公約濕地公約對濕地的定義是國際公認(rèn)的，對濕地的定義是國際公認(rèn)的，即：不問其為天然或人工、長久或暫時(shí)性即：不問其為天然或人工、長久或暫時(shí)性的沼澤地、泥炭地或水域地帶、靜止或流的沼澤地、泥炭地或水域地帶、靜止或流動、淡水、半咸水、咸水體，包括低潮時(shí)動、淡水、半咸水、咸水體，包括低潮時(shí)水深不超過水深不超過6米的水域。米的水域。濕地研究（濕地研究（wetlands）濕地功能濕地功能 滯留營養(yǎng)物。滯留營養(yǎng)物。 由于沼澤能有效地排除水流中的營養(yǎng)物，所以很多天然濕地被用來處由于沼澤能有效地排除水流中的營養(yǎng)物，所以很多天然濕地被用來處理廢水。在美國佛羅里達(dá)

42、洲，人們發(fā)現(xiàn)廢水在進(jìn)入地下之前流經(jīng)一片理廢水。在美國佛羅里達(dá)洲，人們發(fā)現(xiàn)廢水在進(jìn)入地下之前流經(jīng)一片柏樹沼澤地（柏樹沼澤地（cypress swampscypress swamps）后，幾乎）后，幾乎98%98%的氮和的氮和97%97%的磷被凈化排的磷被凈化排除了。這個(gè)過程如此有效，以致于在世界許多地方人們建立人工濕地除了。這個(gè)過程如此有效，以致于在世界許多地方人們建立人工濕地來凈化水源。這些自然系統(tǒng)在建造、操作和維護(hù)方面常規(guī)的人工系統(tǒng)來凈化水源。這些自然系統(tǒng)在建造、操作和維護(hù)方面常規(guī)的人工系統(tǒng)更為便宜。更為便宜。 防止鹽水的侵入。（防止鹽水的侵入。（1 1）地下水）地下水 （2 2）地表水）地

43、表水 防止自然力的破壞。防止自然力的破壞。保護(hù)海岸線及控制侵蝕保護(hù)海岸線及控制侵蝕 防風(fēng)防風(fēng)排除有毒排除有毒物物 流量調(diào)節(jié)。流量調(diào)節(jié)。 在美國，當(dāng)研究表明如果在美國，當(dāng)研究表明如果40%40%的濕地被排干，每年洪的濕地被排干，每年洪水造成的損失將至少增加水造成的損失將至少增加300300萬元時(shí)，就停止了麻省查爾斯河濕地的排萬元時(shí)，就停止了麻省查爾斯河濕地的排水工程。水工程。 滯留沉積物、滯留沉積物滯留沉積物、滯留沉積物4.1 濕地生態(tài)修復(fù)技術(shù)的類型濕地生態(tài)修復(fù)技術(shù)的類型項(xiàng)目自然濕地人工構(gòu)造濕地水面濕地滲慮濕地人工葦床植物碎石床水深/m2-500基質(zhì)原始土壤原始土壤人工基質(zhì)人工基質(zhì)氧來源地表交換

44、地表交換植物傳輸植物傳輸植物傳輸有效處理部位根面土表根區(qū)以上根系以上根系以上布水方式地表布水地表布水地下布水地下布水水流路徑地表推流垂直水平地下潛流地下潛流氣候影響大小小小運(yùn)行方式寒冷關(guān)閉終年運(yùn)行終年運(yùn)行終年運(yùn)行隔水層天然隔水天然隔水人工隔水人工隔水4.2自然濕地修復(fù)技術(shù)自然濕地修復(fù)技術(shù) 包括水面濕地修復(fù)技術(shù)和滲慮濕地修復(fù)技術(shù)包括水面濕地修復(fù)技術(shù)和滲慮濕地修復(fù)技術(shù) 1 水面濕地修復(fù)技術(shù)水面濕地修復(fù)技術(shù) 水面濕地地水力路徑是以地表推流為主，蒸發(fā)水面濕地地水力路徑是以地表推流為主，蒸發(fā)蒸騰和垂直下滲為輔。污水在人工平整的、具蒸騰和垂直下滲為輔。污水在人工平整的、具有一定坡度的處理床表面，以均勻的薄

45、層緩慢有一定坡度的處理床表面，以均勻的薄層緩慢流動，經(jīng)處理床末端的明渠收集排放（類似于流動，經(jīng)處理床末端的明渠收集排放（類似于陸生生態(tài)修復(fù)中地表慢流）。陸生生態(tài)修復(fù)中地表慢流）。 處理床前端處理床前端3040m距離內(nèi)，距離內(nèi)，BOD5和和SS等污等污染物去除效果顯著，達(dá)染物去除效果顯著，達(dá)3050。 2 滲透濕地的水力路徑是以垂直和水平滲透濕地的水力路徑是以垂直和水平入滲（側(cè)滲）為主，蒸發(fā)蒸騰和表面流入滲（側(cè)滲）為主，蒸發(fā)蒸騰和表面流為輔、處理單元有布水區(qū)和積水區(qū)部分為輔、處理單元有布水區(qū)和積水區(qū)部分組成。組成。表面布水區(qū)側(cè)滲集水區(qū)下滲集水區(qū)4.3 構(gòu)造濕地修復(fù)技術(shù)構(gòu)造濕地修復(fù)技術(shù) 從水力學(xué)角

46、度可將構(gòu)造濕地分為： 1 表面構(gòu)造濕地：水推流前進(jìn)，細(xì)長型2 潛沒流構(gòu)造濕地：Constructed wetlands or phytoremediation:This is a technology for treating stormwater or wastewater. A constructed wetland consists of a gravel bed on which suitable wetland plants are grown. As water passes through the substrate, it is purified through the activity of bacteria attached to the gravel, plant roots, soil and other particles.日本渡良瀨蓄水池的人工濕地Submerged water pla