河湖水污染生物生態綜合治理與修復技術
來源： 閱讀：15113 更新(xin)時間：2014-04-18 11:021我國地表水污染現(xian)狀
隨(sui)著經濟社會的快(kuai)速(su)發展，水污(wu)染不斷加(jia)劇,已成為制約(yue)我國經濟社會可持續發展的重大(da)“瓶(ping)頸(jing)”問(wen)題。
目前我(wo)國(guo)七大(da)江(jiang)河流(liu)域均(jun)已受到不同程度的(de)污染，特別(bie)是在全國(guo)138個城市河段中，流(liu)經繁華(hua)區域的(de)絕大(da)部分水體(ti)均(jun)污染嚴重，其中低于(yu)國(guo)家《地表水環境質(zhi)量標準》V類(lei)水體(ti)的(de)占38%（此處添加黑臭、異味、魚類(lei)死(si)亡等(deng)照片）。
2012全年共(gong)監(jian)測(ce)地表水(shui)五大水(shui)系88條河段(duan)，長2048.2公里，IV類(lei)、V類(lei)水(shui)質河長占(zhan)監(jian)測(ce)總長度的4.3%；劣V類(lei)水(shui)質河長占(zhan)監(jian)測(ce)總長度的42.1%。
河湖水(shui)體治(zhi)理修復，是社會(hui)經濟發展及(ji)生態環境(jing)建設(she)的迫切需要(yao)。
2河湖水(shui)污染生(sheng)態修復技術
目前(qian)，國內已廣泛使用的河湖污染水(shui)體生(sheng)態(tai)治理技術(shu)主要(yao)有五項(xiang)：生(sheng)物膜修復技術(shu)、人工濕地技術(shu)、生(sheng)態(tai)浮島技術(shu)、固定化生(sheng)物酶(mei)技術(shu)以及曝氣增氧技術(shu)。
生(sheng)物(wu)膜(mo)修復技術(shu)核心在于微生(sheng)物(wu)生(sheng)境載體材料(liao)(liao)(liao)(liao)的選擇。生(sheng)物(wu)膜(mo)修復材料(liao)(liao)(liao)(liao)一(yi)般(ban)分為孔性材料(liao)(liao)(liao)(liao)、聚合物(wu)膜(mo)材料(liao)(liao)(liao)(liao)、有(you)機(ji)/無機(ji)凝絮劑(ji)(ji)、光(guang)催化(hua)材料(liao)(liao)(liao)(liao)、氧化(hua)劑(ji)(ji)五大類(lei)，市面上常見的有(you)仿(fang)水(shui)草式(shi)填料(liao)(liao)(liao)(liao)、辨帶式(shi)填料(liao)(liao)(liao)(liao)、環狀懸浮式(shi)填料(liao)(liao)(liao)(liao)、懸浮球狀填料(liao)(liao)(liao)(liao)、復合式(shi)填料(liao)(liao)(liao)(liao)等(deng)。
人(ren)工濕地技術主要利(li)用(yong)土壤、人(ren)工介質(zhi)、植(zhi)物、微(wei)生物的物理、化(hua)學(xue)、生物三重協(xie)同(tong)作用(yong)，對污水、污泥進行處理。其作用(yong)機理包括吸附、滯留、過濾、氧化(hua)還(huan)原、沉淀、微(wei)生物分解、轉化(hua)、植(zhi)物遮蔽、殘留物積累、蒸(zheng)騰水分和養分吸收及(ji)各類動物的作用(yong)。
生態浮(fu)島(dao)技術是利用植物生態原(yuan)理來降解(jie)水(shui)中(zhong)的(de)COD、氮、磷的(de)含量(liang)。它能使水(shui)體透明(ming)度(du)大幅度(du)提高，同時水(shui)質指標也得到有效的(de)改善，特別是對藻(zao)類(lei)有很(hen)好(hao)的(de)抑制效果，同時浮(fu)島(dao)植物也營造了水(shui)面的(de)景(jing)觀。
固定化微生(sheng)物(wu)技術是將特選的微生(sheng)物(wu)固定在選證的載體上，使其高度(du)密集并保持生(sheng)物(wu)活性，在適宜條件下能夠快(kuai)速、大量增殖的生(sheng)物(wu)技術。
固定(ding)化酶(mei)(mei)技術(shu)是用(yong)載體把酶(mei)(mei)約束在一定(ding)的(de)區域(yu)中進行催化反應(ying)，使反應(ying)后(hou)的(de)酶(mei)(mei)可以反復使用(yong)的(de)一項技術(shu)。
曝氣增(zeng)氧(yang)是一種(zhong)增(zeng)加水(shui)中(zhong)(zhong)含氧(yang)量的(de)(de)(de)方法(fa)，河湖曝氣對(dui)水(shui)體(ti)復氧(yang)促進上下層水(shui)體(ti)的(de)(de)(de)混合，使水(shui)體(ti)保持(chi)好氧(yang)狀態，以提高水(shui)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)溶解氧(yang)含量，加速水(shui)體(ti)復氧(yang)過程，抑(yi)制底泥N、P的(de)(de)(de)釋放，防止水(shui)體(ti)黑(hei)臭現象的(de)(de)(de)發生。恢(hui)復和增(zeng)強水(shui)體(ti)中(zhong)(zhong)好氧(yang)微(wei)生物(wu)的(de)(de)(de)活力，使水(shui)體(ti)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)污染物(wu)質(zhi)得以凈化，從而改(gai)善河湖的(de)(de)(de)水(shui)質(zhi)。
3河湖(hu)治理關(guan)鍵技術(shu)
北京市水處理環保(bao)材料工程技術研究中心(xin)經過(guo)多(duo)年的(de)技術研發和工程實踐，已經形成6項(xiang)河湖治理關鍵(jian)技術。
（1）碳(tan)纖維污水(shui)體凈化技術
中心自主(zhu)(zhu)研發用于水(shui)生(sheng)(sheng)(sheng)態修(xiu)復(fu)的(de)碳(tan)纖維(wei)材料，主(zhu)(zhu)要是生(sheng)(sheng)(sheng)態碳(tan)纖維(wei)復(fu)合(he)材料和(he)高強度生(sheng)(sheng)(sheng)物纖維(wei)草兩種，他們(men)具(ju)有(you)高比(bi)表面積、強吸附能力(li)等特(te)點。經實(shi)驗研究(jiu)與工程運用證明與美國的(de)阿科蔓生(sheng)(sheng)(sheng)態基相比(bi)較(jiao)該(gai)碳(tan)纖維(wei)材料具(ju)有(you)更(geng)(geng)好的(de)水(shui)處理效(xiao)果和(he)更(geng)(geng)低的(de)成(cheng)本優勢(shi)。該(gai)材料是凈化受污染水(shui)域、修(xiu)復(fu)水(shui)環境生(sheng)(sheng)(sheng)態的(de)最佳選擇，能夠實(shi)現環境零污染與生(sheng)(sheng)(sheng)物安(an)全。
（2）碳纖維(wei)雙層(ceng)平板膜技術(shu)
工(gong)程中心通(tong)過產學研(yan)聯合(he)，研(yan)發HTH系列一體(ti)化設(she)(she)備，該(gai)設(she)(she)備是以(yi)膜生(sheng)物(wu)反(fan)應器工(gong)藝(yi)為主體(ti)的(de)新型污水(shui)處理設(she)(she)備。膜生(sheng)物(wu)反(fan)應器最大(da)的(de)特(te)點便(bian)是用膜組件(jian)代替(ti)傳統工(gong)藝(yi)中的(de)二(er)沉池進(jin)行固液分離以(yi)得到澄清的(de)出(chu)水(shui)。看似簡單的(de)一加一，其帶來(lai)的(de)效應卻遠(yuan)遠(yuan)不止二(er)。MBR具有以(yi)下明(ming)顯(xian)優勢：
污(wu)染物去除(chu)率高(gao)，出水水質好；
負荷(he)變化(hua)適(shi)應強，耐沖擊負荷(he)；
污泥排放量小；
工藝(yi)流程短，系(xi)統設備簡單緊湊(cou)，占地省；
易(yi)實現自動化控制，維(wei)護簡單，節省(sheng)人力(li)；
系(xi)統啟動速度快，水質可以很(hen)快達到(dao)處理要求。
（3）強化(hua)人工濕地(di)技術
強(qiang)(qiang)化(hua)(hua)人工濕(shi)地技術(shu)主要(yao)包括功能強(qiang)(qiang)化(hua)(hua)、結構強(qiang)(qiang)化(hua)(hua)、填料(liao)強(qiang)(qiang)化(hua)(hua)、生物強(qiang)(qiang)化(hua)(hua)、過程強(qiang)(qiang)化(hua)(hua)五個環(huan)節。
1、功能強(qiang)(qiang)化(hua)(hua)(hua)，是(shi)指(zhi)通過對濕地(di)系(xi)統(tong)的(de)(de)物(wu)(wu)理作用(yong)、化(hua)(hua)(hua)學作用(yong)和(he)(he)(he)生(sheng)(sheng)化(hua)(hua)(hua)反應的(de)(de)強(qiang)(qiang)化(hua)(hua)(hua)，提高(gao)濕地(di)去(qu)除污染(ran)物(wu)(wu)的(de)(de)凈化(hua)(hua)(hua)功能；2、結構(gou)強(qiang)(qiang)化(hua)(hua)(hua)，是(shi)指(zhi)濕地(di)防滲(shen)、基質、腐殖(zhi)、水(shui)生(sheng)(sheng)植物(wu)(wu)和(he)(he)(he)水(shui)體等(deng)(deng)層次結構(gou)穩定性與(yu)預(yu)處(chu)理、床(chuang)體、布水(shui)、根系(xi)和(he)(he)(he)集水(shui)等(deng)(deng)系(xi)統(tong)結構(gou)動力學協(xie)同性；3、填料(liao)強(qiang)(qiang)化(hua)(hua)(hua)，是(shi)指(zhi)強(qiang)(qiang)化(hua)(hua)(hua)高(gao)爐渣(zha)、鋼渣(zha)、無煙煤等(deng)(deng)13種經驗(yan)填料(liao)與(yu)碳纖維生(sheng)(sheng)態草等(deng)(deng)高(gao)科技填料(liao)的(de)(de)混合(he)吸(xi)附(fu)能力；4、生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)強(qiang)(qiang)化(hua)(hua)(hua)，是(shi)指(zhi)以蘆葦(wei)等(deng)(deng)經驗(yan)植物(wu)(wu)去(qu)污為(wei)基礎，擴充浮(fu)水(shui)、挺水(shui)和(he)(he)(he)沉水(shui)植物(wu)(wu)種類(lei)，強(qiang)(qiang)化(hua)(hua)(hua)根區微(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)在好氧、兼氧、及(ji)厭氧條(tiao)件下對污染(ran)物(wu)(wu)的(de)(de)降解及(ji)吸(xi)附(fu)能力5、凈化(hua)(hua)(hua)過程強(qiang)(qiang)化(hua)(hua)(hua)，是(shi)指(zhi)強(qiang)(qiang)化(hua)(hua)(hua)基質填料(liao)-水(shui)生(sheng)(sheng)植物(wu)(wu)-根區微(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)凈化(hua)(hua)(hua)過程，包括其厭氧、兼性和(he)(he)(he)好氧三種凈化(hua)(hua)(hua)及(ji)沉積、過濾、吸(xi)附(fu)、降解轉化(hua)(hua)(hua)、硝(xiao)化(hua)(hua)(hua)和(he)(he)(he)反硝(xiao)化(hua)(hua)(hua)作用(yong)。
（4）碳纖維生態浮島技術
湖泊、河(he)流(liu)等(deng)(deng)由于面積大等(deng)(deng)原因只能(neng)(neng)采(cai)用(yong)原位生(sheng)態(tai)(tai)修復法來進(jin)行改(gai)善，利用(yong)一(yi)般(ban)工(gong)(gong)業或者生(sheng)活污(wu)水采(cai)用(yong)的(de)(de)工(gong)(gong)藝(yi)(yi)不(bu)(bu)現(xian)實，所以(yi)選擇生(sheng)態(tai)(tai)浮(fu)島工(gong)(gong)藝(yi)(yi)，在凈(jing)化水質的(de)(de)同(tong)時也能(neng)(neng)起(qi)到景觀的(de)(de)效果(guo)。由于植物吸收能(neng)(neng)力(li)有(you)(you)限(xian)，再加上根系上微(wei)生(sheng)物量和種類有(you)(you)限(xian)等(deng)(deng)原因，導致這種傳統(tong)的(de)(de)浮(fu)床(chuang)工(gong)(gong)藝(yi)(yi)處理效果(guo)受(shou)限(xian)。鑒于生(sheng)物接觸氧化工(gong)(gong)藝(yi)(yi)恰(qia)到好處能(neng)(neng)彌補這一(yi)點不(bu)(bu)足，工(gong)(gong)程中心(xin)提出采(cai)用(yong)人(ren)工(gong)(gong)浮(fu)島+生(sheng)物接觸氧化的(de)(de)組合工(gong)(gong)藝(yi)(yi)處理河(he)流(liu)、湖泊等(deng)(deng)微(wei)污(wu)染水體。本組合工(gong)(gong)藝(yi)(yi)有(you)(you)以(yi)下(xia)幾點優點：
生物碳(tan)纖(xian)維具(ju)有高(gao)比表面積、吸附性(xing)能強、適應微生物生長及高(gao)強度等(deng)特(te)點，完(wan)全解決了傳統的(de)生態浮島存在的(de)問題；
生(sheng)物(wu)(wu)碳纖(xian)維(wei)材(cai)料(liao)的(de)性(xing)(xing)狀與水(shui)生(sheng)植(zhi)物(wu)(wu)的(de)根(gen)系有很好的(de)相(xiang)似性(xing)(xing)，利用(yong)水(shui)生(sheng)植(zhi)物(wu)(wu)和纖(xian)維(wei)填料(liao)附著的(de)生(sheng)物(wu)(wu)膜，強化(hua)植(zhi)物(wu)(wu)與微生(sheng)物(wu)(wu)之間(jian)的(de)協同作(zuo)用(yong)，提高微生(sheng)物(wu)(wu)對水(shui)體的(de)凈化(hua)效果；
生物(wu)碳纖(xian)維與床體(ti)的(de)組合中(zhong)放置于(yu)水中(zhong)的(de)纖(xian)維會受到水的(de)牽引力，使得浮(fu)島(dao)整(zheng)體(ti)不容(rong)易移動，提(ti)高了浮(fu)島(dao)的(de)穩定性和牢固性。
（5）微生物掛(gua)膜菌劑(ji)BABRC-1
該產(chan)(chan)品(pin)能(neng)夠同(tong)時處(chu)理污染(ran)水體中的(de)(de)有(you)機物(wu)(wu)、氨氮及亞(ya)硝氮，并(bing)能(neng)顯著提高(gao)碳(tan)纖(xian)維生物(wu)(wu)膜(mo)(mo)反(fan)應器(qi)的(de)(de)掛(gua)膜(mo)(mo)效率(lv)和(he)(he)污染(ran)物(wu)(wu)去除率(lv)，用于碳(tan)纖(xian)維水處(chu)理可(ke)以提高(gao)過濾系統掛(gua)膜(mo)(mo)效率(lv)，改(gai)善(shan)水體環境(jing)，降低生產(chan)(chan)成(cheng)(cheng)本。該產(chan)(chan)品(pin)是(shi)卓越的(de)(de)活(huo)性微(wei)生物(wu)(wu)和(he)(he)酶的(de)(de)混合體。在使用過程中，可(ke)以迅速(su)分(fen)解(jie)有(you)機物(wu)(wu)質，并(bing)且能(neng)夠衍生出(chu)更多的(de)(de)有(you)用的(de)(de)菌種，減少病(bing)原(yuan)菌和(he)(he)寄生蟲的(de)(de)生成(cheng)(cheng)。
（6）微納米曝氣(qi)
微(wei)納(na)米氣(qi)泡(pao)技術有效(xiao)解(jie)決了氣(qi)泡(pao)在水體中(zhong)的(de)(de)(de)接觸面積問(wen)題，由于微(wei)納(na)米氣(qi)泡(pao)的(de)(de)(de)表面積能有效(xiao)增(zeng)大(da)，因此可(ke)以大(da)大(da)提高溶氧(yang)效(xiao)率。同時(shi)，由于氣(qi)泡(pao)的(de)(de)(de)細小(xiao)且具有良好的(de)(de)(de)氣(qi)浮性(xing)，可(ke)以在污水中(zhong)長時(shi)間(jian)停留從而能夠達(da)到實現較(jiao)好曝氣(qi)效(xiao)果的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)。
中心在河湖(hu)生(sheng)物(wu)生(sheng)態修(xiu)復領(ling)域獲(huo)得(de)國(guo)家發(fa)明專(zhuan)(zhuan)利(li)若干(gan)項，包(bao)括生(sheng)態碳纖(xian)維(wei)材料、生(sheng)物(wu)纖(xian)維(wei)草、生(sheng)物(wu)碳纖(xian)維(wei)雙層平板膜等技術(shu)專(zhuan)(zhuan)利(li)。多(duo)次主持召開河湖(hu)生(sheng)物(wu)生(sheng)態修(xiu)復科技成果(guo)鑒(jian)定(ding)會，并引來相關媒體的報道。
4工程運用
北京(jing)市水處理(li)(li)環保材料工(gong)程(cheng)技術研(yan)究(jiu)中(zhong)心在總結多(duo)年的科學研(yan)究(jiu)和工(gong)程(cheng)經驗的基(ji)礎之上(shang)提出了河(he)湖(hu)水污染綜合(he)生態(tai)治理(li)(li)思(si)路。它主要(yao)包括源頭強制性達標排(pai)放、河(he)道排(pai)污口(kou)截污、河(he)湖(hu)水生態(tai)修復、河(he)湖(hu)斷(duan)面(mian)水質(zhi)凈化四大部分。
源(yuan)頭強制性(xing)達標(biao)排(pai)(pai)放(fang)是針(zhen)對排(pai)(pai)污(wu)(wu)源(yuan)頭企業廢水(shui)(shui)(shui)、農(nong)村污(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)進(jin)行物化與(yu)生化處理(li)，實(shi)現達標(biao)排(pai)(pai)放(fang)；要求COD和氨氮去除率(lv)為30-40%。相關的(de)工(gong)程(cheng)運用有企業污(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)處理(li)廠穩定達標(biao)和水(shui)(shui)(shui)質(zhi)提標(biao)、市政污(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)處理(li)廠水(shui)(shui)(shui)質(zhi)提標(biao)工(gong)程(cheng)。
排污(wu)口(kou)(kou)截污(wu)針(zhen)對入河生(sheng)活排污(wu)口(kou)(kou)、工業排污(wu)口(kou)(kou)、養(yang)殖(zhi)排污(wu)口(kou)(kou)和混合排污(wu)口(kou)(kou)不同水質特性采用生(sheng)物濾池、人工濕(shi)地(di)、碳(tan)纖(xian)維泛(fan)氧化塘、碳(tan)纖(xian)維一體化膜(mo)反(fan)應器(qi)等技術，實現(xian)清水入河，要(yao)求COD和氨氮去除率為10-20%。
河(he)(he)湖水(shui)生(sheng)態(tai)修復通過(guo)底泥清(qing)理、投(tou)放(fang)(fang)微生(sheng)物制劑、水(shui)生(sheng)植被栽(zai)植與(yu)引入螺(luo)、貝、魚、蝦(xia)類等(deng)高級水(shui)生(sheng)動(dong)(dong)物，實現河(he)(he)湖水(shui)生(sheng)態(tai)系(xi)統恢復，要(yao)求COD和(he)氨(an)氮去除率為10-20%。典型(xing)工(gong)(gong)程有吉林(lin)四平(ping)人工(gong)(gong)濕(shi)(shi)地(di)強(qiang)化、遼(liao)寧錦州人工(gong)(gong)濕(shi)(shi)地(di)強(qiang)化、南京幸福河(he)(he)水(shui)生(sheng)態(tai)修復，幸福河(he)(he)修復主要(yao)包括河(he)(he)流(liu)底質(zhi)改造、沉水(shui)植物投(tou)放(fang)(fang)和(he)水(shui)生(sheng)動(dong)(dong)物投(tou)放(fang)(fang)，通過(guo)動(dong)(dong)物、植物和(he)微生(sheng)物的共同作用來重現清(qing)流(liu)。
河湖(hu)斷面水(shui)質凈(jing)化(hua)采(cai)用碳纖維浮島進行原位-移動(dong)修復，實(shi)現(xian)河道水(shui)質達標回用和景觀效益，要求COD和氨氮去(qu)除率40%以(yi)(yi)上(shang)。代表性的示(shi)范工(gong)(gong)程(cheng)有：南(nan)京南(nan)湖(hu)東河生態浮島示(shi)范工(gong)(gong)程(cheng)、烏梁素海水(shui)質凈(jing)化(hua)工(gong)(gong)程(cheng)、博斯騰湖(hu)生態截污綜合治(zhi)理工(gong)(gong)程(cheng)、大山(shan)池水(shui)質提標凈(jing)化(hua)工(gong)(gong)程(cheng)以(yi)(yi)及河北衡水(shui)湖(hu)湖(hu)泊(bo)淤泥清理工(gong)(gong)程(cheng)等。
