河湖生態(tài)水環(huán)境修復技術

1、河湖生態(tài)水環(huán)境修復技術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(jù)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?；炷幚硪簿褪窃谒型都舆m當?shù)幕瘜W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(chǎn)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(nèi)、外差距不能一概而論。整體上看由于我國是20世紀70年代后陸續(xù)投產(chǎn)混凝劑的這些產(chǎn)品除少數(shù)是我國自行研制的外，大部分是剖

2、析、仿制或依據(jù)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(jīng)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(chǎn)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,是國內(nèi)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

3、聚合物FAS泥沙聚沉劑和傳統(tǒng)絮凝劑經(jīng)過優(yōu)化時序疊加工藝，再經(jīng)過嵌入水體內(nèi)部的曝氣產(chǎn)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10-20cm處安設曝氣裝置，由于FSA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

4、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(jīng)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 河湖固定自繁衍減泥微生物凈化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

5、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(chǎn)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、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

6、以淹沒式生物膜法（接觸曝氣方式）為基礎，在接觸曝氣槽內(nèi)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(nèi)，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(jīng)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

7、池”中設置接觸曝氣槽，槽內(nèi)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(nèi)，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(chǎn)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(nèi)達到脫氮除磷的目的。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

8、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(wǎng)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

9、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，延緩沼澤化的進程。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年才換1次水。水動力學控制可根據(jù)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）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，

10、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、杭州西湖及昆明滇池,都曾采用外流引水進行稀釋和沖刷。（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(jīng)形成的分層，改善好氧生物的生存環(huán)境。通過向水體底部

11、曝氣，還可提高溶解氧濃度，調控水體生物數(shù)量，控制內(nèi)源污染，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20個湖泊安裝了空氣壓縮系統(tǒng)，6個湖泊裝有壓縮射流系統(tǒng)，31個湖泊裝有泵和射流系統(tǒng)，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 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

12、湖岸外側種植闊葉林或高大喬木，減少熱輻射，為湖岸內(nèi)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 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、曝

13、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1.6為CMEER集成系統(tǒng)工藝流程示意圖。圖1.6CMEER集成系統(tǒng)工藝流程示意圖混凝技術：運用高分子聚合物FAS泥沙聚沉劑和傳統(tǒng)絮凝劑經(jīng)過優(yōu)化時序疊加工藝，再經(jīng)過嵌入水體內(nèi)部的曝氣產(chǎn)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(nèi)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(nèi)，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?shù)乃鷦游锟梢杂行У娜コw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著藻類，同時