[講稿]河湖生態(tài)水環(huán)境修復技術

1、講稿河湖生態(tài)水環(huán)境修復技術河湖生態(tài)水環(huán)境修復技術1.1. 河湖水體液固快速混凝、紊凝技術 水中存在懸浮物、膠體等雜質，其在水中都有一定的穩(wěn)定性。根據其顆粒的大 小，可采取不同的處理方法除去。用自然沉降法不能除盡水中的懸浮物，更不能除 去水中的膠體雜質。為了除去這類雜質，必須設法將其顆粒變大，這就需要進行混 凝處理。混凝處理也就是在水中投加適當的化學藥劑，使水中微小的懸浮物以及膠 體結合成大的絮凝體，并在重力作用下沉淀出來。我國絮凝劑的生產和應用雖然起步較晚，但由于不同水處理領域發(fā)展的歷史背 景不同，因此對目前所體現(xiàn)的國內、外差距不能一概而論。整體上看由于我國是 2020 世紀 7 70 0年代

2、后陸續(xù)投產混凝劑的這些產品除少數是我國自行研制的外，大部分 是剖析、仿制或依據國外專利研制的，再加上我國水處理藥劑工業(yè)發(fā)展歷史較短 , , 科研經費有限，因此具有基礎薄弱、技術比較落后、整體水平不高的特點。在有機 高分子混凝劑方面，我國的相關品種單一，聚丙烯酰胺的系列化水平很低，除聚丙 烯酸胺外，只有聚丙烯酸鈉和少量聚胺。高分子質量和超高分子質量品種、低毒品 種和陽離子品種（特別是粉末產品 ）遠落后于國外，在分子質量 ! ! 毒性和速溶性等方 面也體現(xiàn)了質量上的差距。另外，單一混凝劑的使用效果不甚理想，對混凝協(xié)同效 應的研究幾乎是一片空白。開發(fā)新的混凝劑或采用不同混凝劑的組合工藝強化混凝 效果

3、, , 是國內外的混凝理論及混凝劑的開發(fā)與應用的趨勢。本項目采用嵌入式曝氣紊凝水凈化技術，運用高分子聚合物FASFAS 泥沙聚沉劑和傳統(tǒng)絮凝劑經過優(yōu)化時序疊加工藝，再經過嵌入水體內部的曝氣產生的紊動作用進 行均化，進而實現(xiàn)有機、無機污染物的快速高度聚合，使污染物聚合體在重力作用 下疏水，實現(xiàn)固液分離。其作用過程如下 : : 曝氣混凝聚合沉固池，是一條沿湖濱的 長形廊道，沿廊道水流方向，分隔有三個作用單元 : : 曝氣混凝池、聚合重力沉降 池、液固分離裝置。曝氣混凝池，距池底 10-20cm10-20cm 處安設曝氣裝置，由于 FSAFSA 高分子聚合物和曝氣的作用，湖水中無機、有機顆粒處于懸浮

4、狀態(tài)和 隨機接觸狀態(tài)，一方面使得無機極細顆粒聚合絮凝，生成結構較大的絮凝體，另一 方面，絮凝固體顆粒互相摩擦并承受曝氣的剪切力作用，絮凝固體顆粒上附著的有 機污染物能夠得到剝離，有利于形成較為純凈的絮凝固體顆粒。聚合重力沉降池， 沒有曝氣作用，縱橫向流速較小，在低強度紊動作用下，密度較大的絮凝聚合體主 要是砂粒沉入集砂槽。液固分離裝載，密度較小的絮凝聚合體在水流紊動作用下 （ 主要是有機聚合體和無機極細膠質顆粒 ） 隨水流向前流動被吸入分離裝置處理單 元，經過液固分離裝載的物理分離后，湖水中的固態(tài)物質得到較好的去除處理，改 善了湖水水質環(huán)境，有利于后續(xù)處理。 2 2河湖固定自繁衍減泥微生物凈化

5、技術 生物膜處理工藝的原理是使細菌、原生動物、后生動物等附著在濾料或載體上 生長繁殖，并在其上形成膜狀生物污泥生物膜。污水與生物膜接觸，生物膜上 的微生物攝取污水中的有機污染物作為營養(yǎng)物質，污水得到凈化，微生物自生也得 到繁衍增值。生物膜反應器具有以下特征， ? ?微生物相多樣化，生物的食物鏈長， 并能存活世代時間較長的微生物 ;?;?生物量多，處理能力大，凈化功能顯著 ;?;?污泥沉 降性能良好，易于固液分離，剩余污泥量少 ;?;? 耐沖擊負荷，對水量水質變化具有較 強的適應性，并能處理低濃度的污水 ;?;? 易于運行管理，不產生污泥膨脹問題。目前，生物膜處理工藝方法主要有生物廊道、生物濾池

6、、生物接觸氧化池等， 生物膜法對于受有機物及氨氮輕度污染水體有明顯的效果，日本、韓國等都有對江 河大水體修復的工程實例。本項目采用固定繁衍微生物污水減泥凈化技朮集成系統(tǒng)，使用一種采用具有固 定自繁衍微生物通過曝氣養(yǎng)生的一種污水減泥凈化處理技術。該技術以淹沒式生物 膜法（接觸曝氣方式 ）為基礎，在接觸曝氣槽內放置特殊結構的接觸濾材 （簡稱生物 巢） ，且以特別的方式固定在接觸曝氣槽內，讓其被所要處理的污水完全淹沒，在 曝氣環(huán)境中生物巢不斷切割流體，使得生物膜頻繁接觸水體加快微生物獲取營養(yǎng)成 分，進而凈化水體。具體作用過程如下 : : 曝氣生物池，沿湖濱設置一條微生物自寄生、自繁衍、自 給養(yǎng)的微生

7、物廊道，在廊道中沿水流流動方向分隔設置若干個箱式曝氣生物池，包 括若干個“混凝濾液調理池”、“曝氣生物池”。經過上一級混凝技術處理得到的 混凝濾液通過“混凝濾液調理池”調理，使其在混凝濾液水的水溫、流速、有機物 含量、無機物含量等分布均勻，營造一個較好的微生物生存環(huán)境 ; ; “曝氣生物池” 中設置接觸曝氣槽，槽內放置特殊結構的生物巢，以特別的方式固定在接觸曝氣槽 內，讓其被所要處理的污水完全淹沒，在開始調試過程中送入適量的空氣 （ 采用表 曝充氣式 ） ，將專業(yè)開發(fā)培養(yǎng)的微生物菌種 （特色菌種 : : 脫色菌、脫氮菌、脫磷菌假 單胞菌等 ） 植入到生物曝氣池中，調加特別研配制的營養(yǎng)液以促使微

8、生物能容易附 著在生物巢上快速繁殖生長，通過曝氣對污水供氧及產生動力， 污水循環(huán)反復地通 過生物巢， 最終這些優(yōu)勢微生物（ 菌種、菌屬可不同 ） 在生物巢表面共同形成了具有 一定的厚度生物膜，該生物膜實現(xiàn)了對污水同步進行厭氧、好氧處理，使其能在單 一系統(tǒng)內達到脫氮除磷的目的。3 3 河湖自適應生態(tài)植物品行及其凈化效應 生物多樣性是建立健康水環(huán)境最基本的前提。從生態(tài)學角度看 , , 受損水環(huán)境實 質是水生生態(tài)系統(tǒng)結構和功能的退化 , , 本質是生態(tài)元之間的鏈接斷裂或弱化 , , 使系 統(tǒng)網絡結構破碎 , , 生態(tài)鏈斷裂。生物多樣性的喪失是水環(huán)境受損的關鍵和核心 , , 其 典型表現(xiàn)就是富營養(yǎng)化水

9、體發(fā)生的藍藻水華。受損水環(huán)境的修復途徑需從保護和恢 復生物多樣性人手 , , 引入植物和動物 , , 尤其是一些關鍵物種 , , 重建食物鏈結構。生 態(tài)控制法相對成本較低 , , 而且不用機械、能源 , , 不引入化學物質 , , 沒有二次污染 , , 是目前水環(huán)境修復主要趨勢之一。各類飄浮植物、浮葉植物、挺水植物和沉水植物等水生植被的恢復和重建可有 效分配水體營養(yǎng)鹽，避免單一優(yōu)勢種的過度孽生。水生植物在其生長期間可有效吸 收并富集水中和底質中的營養(yǎng)鹽，起著營養(yǎng)泵或營養(yǎng)庫的作用，合理構建并維持水 生植物生物量，不僅可轉移出氮、磷等營養(yǎng)鹽，保持水體凈化能力，還可減少生物 填平作用，延緩沼澤化的進

10、程。4 4 河湖水體凈化動力交換技術 水體滯留時間過長，缺乏外來水源，水量補給不足，是導致很多水體惡化的重 要原因， 如滇池相當于 4 4 年才換 1 1 次水。水動力學控制可根據水體規(guī)模和修復要 求，采用多種技術對受損水環(huán)境進行調控。 (1)(1) 水力調控法稀釋和沖刷可以有效減少污染物的濃度和負荷，減少水體中藻類的濃度， 促 進水體混合，稀釋藻類的有害分泌物和營養(yǎng)物質濃度，使污染物以更快的速度被置 換或者沖洗出水體。同時，體稀釋或置換還會影響污染物質向底泥沉積的速率。在 高速稀釋或沖刷過程中，染物質向底泥沉積的比例會減少，如果稀釋速率選擇不當 污染物濃度可能反而會增加。南京玄武湖、杭州西湖

11、及昆明滇池 , , 都曾采用外流引 水進行稀釋和沖刷。(2)(2) 機械調控法 用機械調控改善水動力學循環(huán)及深水曝氣等技術，是調控深水湖泊水質常用的 技術。深層水抽取技術是主要手段，一般采用虹吸方式。水體水質惡化通常從深層 水開始 , , 通過抽水管將其輸送到表層，使深層水停留時間縮短，以減少其轉為厭氧狀態(tài)的機會及底泥中營養(yǎng)物質、重金屬離子的釋放速率，同時使表層水下沉， 減 少了水體分層，避免污染物從深層向淺層的傳輸。水體循環(huán)可以通過泵、射流或者曝氣實現(xiàn)，該法可防止水體分層或破壞已經形 成的分層，改善好氧生物的生存環(huán)境。通過向水體底部曝氣，還可提高溶解氧濃 度， 調控水體生物數量，控制內源污染

12、，從而達到改善水質的目的。在美國威斯康星州的湖泊治理中，有 2020 個湖泊安裝了空氣壓縮系統(tǒng)， 6 6 個湖泊裝有壓縮射流系統(tǒng)， 3131 個湖泊裝有泵和射流系統(tǒng)， 1 1 個裝有機械葉輪曝氣器。此外，合理規(guī)劃的引水、調水工程也有助于湖泊水環(huán)境的修復。5 5 河湖環(huán)境水體凈化人文景觀融合技術在湖區(qū)沿岸人工濕地建造的濕地系統(tǒng)，湖濱帶濕地生態(tài)恢復和景觀建設以人 工濕地技術為核心，結合水利工程技術和園林景觀技術，恢復湖濱帶的自然條 件和植物類型，形成以濕地為主的濱水景觀，將人工濕地建設成為生態(tài)公園。為了使湖岸景觀與湖濱和陸地緊密結合，將湖岸改造成為不規(guī)則的河灣，延長 湖岸線的長度，在湖岸外側種植闊

13、葉林或高大喬木，減少熱輻射，為湖岸內側的濕 地生物提供良好的生長場所，以河湖水系為基礎，充分體現(xiàn)水文化特色，依照生態(tài) 城市的規(guī)劃原則，保護自然生態(tài)環(huán)境，實現(xiàn)綠色空間的多樣性，將生態(tài)性融入景觀 建設的第一原則是保護景觀元素的原生性。人工景觀構成必需成為自然景觀原生性元素的配角支撐元素。必須加強污水處 理能力，提高水體自凈能力，保護濕地，建議注重水上植物的種植和保留，保證水 及周邊環(huán)境的自然風味。重視綠化地帶的設計和水的連接，實現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)功能的多 樣性，減少對自然、生態(tài)及環(huán)境的負面影響，建立健康的生活和居住環(huán)境。6 6 混凝微生物生態(tài)技術集成系統(tǒng) 混凝微生物生態(tài)技術集成系統(tǒng)是由混凝技術、微生物技術

14、、曝氣技術和生態(tài)生物技術以及水力機械技術有機構成的集成系統(tǒng)。圖1.61.6 為 CMEECMEE 集成系統(tǒng)工藝流程示意圖。江河湖泊水體動力水循環(huán)給養(yǎng)技術混凝技術 微生物技術 水生動植物技術曝氣技術圖 1.61.6 CMEEFCMEEF 集成系統(tǒng)工藝流程示意圖混凝技術：運用高分子聚合物 FASFAS 泥沙聚沉劑和傳統(tǒng)絮凝劑經過優(yōu)化時序疊加 工藝，再經過嵌入水體內部的曝氣產生的紊動作用進行均化，進而實現(xiàn)有機、無機 污染物的快速高度聚合，使污染物聚合體在重力作用下疏水，實現(xiàn)固液分離。曝氣技術 ：包括曝氣沉沙池、 曝氣生物濾池、 景觀曝氣（ 射流式曝氣、 瀑布式曝 氣），促使固液分離、微生物養(yǎng)生、有機物氧解。微生物技術 ： 使用一種采用具有固定自繁衍微生物通過曝氣養(yǎng)生的一種污水減 泥凈化處理技術。該技術以淹沒式生物膜法 （ 接觸曝氣方式 ）為基礎，在接觸曝氣槽 內放置特殊結構的接觸濾材 （簡稱生物巢 ） ，且以特別的方式固定在接觸曝氣槽內， 讓其被所要處理的污水完全淹沒，在曝氣環(huán)境中生物巢不斷切割流體，使得生物膜 頻繁接觸水體加快微生物獲取營養(yǎng)成分，進而凈化水體。水生植物技術 ： 使用生態(tài)環(huán)保營養(yǎng)輕型磚體培植水下生態(tài)植物，構筑水生態(tài)濕 地環(huán)境，進行水質凈化。水生動物技術 ： 水體中投放適當的水生動物可以有效的去除水體中富余營養(yǎng)物 質，控制藻類生長，底棲動物螺螄主要攝食固