受污染河水的修復(fù)和治理的研究背景

受污染河水的修復(fù)和治理是目前我國(guó)環(huán)境領(lǐng)域的研究重點(diǎn)，相應(yīng)的技術(shù)包括；生態(tài)浮床、人工曝氣復(fù)氧、化學(xué)絮凝、引水沖污、生物接觸氧化等。然而這些方法存在能耗大、治理周期長(zhǎng)、見效慢、效果不佳等不住。污染水體原位生物修復(fù)技術(shù)的而研究在我國(guó)尚處于起步階段。隨著我國(guó)水污染趨勢(shì)的日益加重，除了對(duì)污染物進(jìn)行源頭控制之外，對(duì)已經(jīng)收到污染的水體進(jìn)行原位修復(fù)變得日益迫切。所以，污染水體原位修復(fù)反應(yīng)器的研究與開發(fā)有其必要性和迫切性。大多采用生物膜反應(yīng)器的形式，主要是因?yàn)樯锬ぴ谌コ袡C(jī)物同時(shí)具有脫氮除磷的作用，尤其對(duì)受有機(jī)物和氨氮污染比較嚴(yán)重的河水具有明顯的凈化效果。另外生物膜上還可能大量出現(xiàn)絲狀細(xì)菌、輪蟲、線蟲等，從而進(jìn)一步加強(qiáng)了生物膜對(duì)污染物的凈化能力。目前生物膜載體多用彈性填料為主，這些填料一般成本比較低廉，但生物可附著生長(zhǎng)的表面積比較低，本研究針對(duì)水體原位修復(fù)反應(yīng)器的要求，設(shè)計(jì)開發(fā)一種新型的懸浮載體生物膜反應(yīng)器。人工浮島具有構(gòu)建靈活、運(yùn)行費(fèi)用低、易維護(hù)等特點(diǎn)，作為原位水體生態(tài)修復(fù)技術(shù)的一種，收到越來越廣泛的研究，其形態(tài)也由最初單純植物浮床發(fā)展為加入組合填料的立體浮島。目前人工浮島技術(shù)已用于水體富營(yíng)養(yǎng)化的污染控制和生態(tài)修復(fù)方面。氮研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)人工浮島技術(shù)對(duì)有機(jī)物的去除效果好，對(duì)氮磷的去除能力有限。針對(duì)目前人工浮島脫氮除磷效果差的問題，通過對(duì)比試驗(yàn)研究提出了一種新型復(fù)合基質(zhì)人工浮島技術(shù)，器特點(diǎn)是通過安裝2中不同通水能力的基質(zhì)和材料及曝氣設(shè)備，在人工浮島基質(zhì)內(nèi)部形成不同溶解氧濃度區(qū)域，水在流經(jīng)系統(tǒng)過程中通過填料吸附、微生物降解及植物攝取等實(shí)現(xiàn)對(duì)氮磷的有效去除。長(zhǎng)期受納大量工業(yè)廢水、生活污水、農(nóng)田退水以及污染地表徑流的水體發(fā)黑發(fā)臭、藻華爆發(fā)，城市附近的地表水體這類問題更加嚴(yán)重，由此惡化水體景觀、威脅城鎮(zhèn)供水安全并影響當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。隨著生態(tài)工程的日益興起，一種生態(tài)污水凈化技術(shù)人工浮島逐漸受到人們的中試。這種技術(shù)模仿植物自然生長(zhǎng)規(guī)律，在水面上設(shè)置浮體，將一些喜水植物終止與浮體上，利用植物的根部吸附吸收作用去除氮磷等污染成分。在城市地表水體中，城市內(nèi)河水量大、水體流速慢，停留時(shí)間長(zhǎng)、波浪小，受區(qū)域城市污染物干擾大，容易引起富營(yíng)養(yǎng)化。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)這些水體的污染治理主要通過建立污水處理廠控制污水排放、底泥疏浚等各種治理措施，但這些措施存在建設(shè)周期長(zhǎng)、耗子巨大等問題。人工浮島施工簡(jiǎn)單，工期短，對(duì)周圍環(huán)境影響小，投資小，安裝靈活，在凈化城市內(nèi)河水質(zhì)方面，人工浮島技術(shù)具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)和可操作性型。當(dāng)前環(huán)境問題越來越突出，城市綠化是生態(tài)城市建設(shè)的重要部分，熱工浮島可是水面成為綠化點(diǎn)，提高城市綠化面積，改善城市生態(tài)環(huán)境。人工浮島設(shè)置在水面能有效節(jié)約土地資源，在土地日益緊張的城市更具有現(xiàn)實(shí)意義。人工浮島是一種具有凈化污染，修復(fù)生境，恢復(fù)生態(tài)，改善景觀等多功能的新型生態(tài)環(huán)境技術(shù)，在水體的綜合治理中具有良好的推廣應(yīng)用前景。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市河流、湖泊由于未經(jīng)處理的工業(yè)和生活污水直接排入，營(yíng)養(yǎng)負(fù)荷急劇增加，富營(yíng)養(yǎng)化異常嚴(yán)重。而受污染河流、湖泊的治理是水污染治理中十分棘手而又代價(jià)昂貴的難題，生態(tài)浮床技術(shù)作為一項(xiàng)傳統(tǒng)的富營(yíng)養(yǎng)化水體水質(zhì)改善技術(shù)，由于具有直接從水體中取出污染物，充分利用水面二無需占用土地、適應(yīng)較寬的水深范圍，造價(jià)低廉且運(yùn)行管理相對(duì)容易等有點(diǎn)，研究日益增多。近年來，隨著工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，人類對(duì)水環(huán)境的破壞日益嚴(yán)重，全球出現(xiàn)水資源短缺的信箱，如何有效利用水資源及將污廢水處理回用。隨著人類長(zhǎng)期的生息運(yùn)作，使湖泊及流域熊發(fā)生著巨大變化。我國(guó)水域環(huán)境富營(yíng)養(yǎng)化近年來已呈現(xiàn)出加速惡化的趨勢(shì)，是湖泊生態(tài)系統(tǒng)和水功能受到破壞。如何實(shí)施對(duì)水體富營(yíng)養(yǎng)化的有效控制與政治以保障社會(huì)經(jīng)濟(jì)的無環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)和二次污染；具景觀觀賞價(jià)值，具經(jīng)濟(jì)價(jià)值景觀功能，綠葉紅花相映襯；具備遮蔽渦流飼料效果，可提高生物多樣性；不足：1）超富集植物；2）隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，輸入水體的污染物總量和種類不斷增加，導(dǎo)致我國(guó)的湖泊、河流等水體普遍面臨著水質(zhì)下降、富營(yíng)養(yǎng)化嚴(yán)重、生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)破壞、生態(tài)服務(wù)功能退化等主要環(huán)境問題，已經(jīng)成為制約社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要限制因素。據(jù)《2014年浙江省環(huán)境狀況公報(bào)》，全省221個(gè)省控?cái)嗝妫|(zhì)劣于地表水環(huán)境質(zhì)量Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)的斷面占36.2%。其中，浙江的“母親河”錢塘江劣于Ⅲ類水?dāng)嗝嬲?5.5%，主要污染河段集中在金華市境內(nèi)的金華江、東陽江、南江、武義江和浦陽江浦江段等；鰲江水質(zhì)為Ⅱ-劣Ⅴ類，其中Ⅱ類水?dāng)嗝鎯H占25.0%，主要污染河段為干流中下游，超標(biāo)物為氨氮；京杭運(yùn)河和平原河網(wǎng)仍然污染嚴(yán)重，主要污染指標(biāo)為氨氮、總磷和石油類，水質(zhì)主要為Ⅳ-Ⅴ類和Ⅲ～劣Ⅴ類。我國(guó)城市河道近80%已受污染或嚴(yán)重被污染。根據(jù)我國(guó)環(huán)境狀況公報(bào)顯示：我國(guó)流經(jīng)城市的河段普遍受到污染。大部分河道存在水體富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象，其中主要表現(xiàn)為河道水體黑臭，水體中的氮、磷污染物超標(biāo)，河道底泥因淤積大量污染物呈黑色有害淤泥。因此加強(qiáng)河道生態(tài)修復(fù)治理建設(shè)，營(yíng)造人與水的和諧環(huán)境，已經(jīng)是刻不容緩的緊迫任務(wù)。目前，污染河道水質(zhì)凈化末端治理關(guān)鍵技術(shù)主要為第一代的工程師思維的指導(dǎo)下的技術(shù)，主要為以下幾種：（1）物理方法，通過疏挖底泥、機(jī)械除藻、引水沖淤等來達(dá)到修復(fù)目的；（2）化學(xué)方法，通過加入化學(xué)藥劑殺藻、加入鐵鹽促進(jìn)磷的沉淀、加入石灰脫氮等，但該法易造成二次污染；（3）生態(tài)方法，通過人工干預(yù)，重建水生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)，利用自然界自身的凈化能力修復(fù)被污染水體。河道水體富營(yíng)養(yǎng)化主要表現(xiàn)在河道水體氨氮、總磷污染物濃度超標(biāo)，藻類豐富，水體透明度低，水體溶解氧含量低等問題。針對(duì)以上問