地表水污染修复

1、地地 表表 水水 污污 染染 修修 复复 工工 程程主要内容主要内容1、中国的地表水污染现状、中国的地表水污染现状2、污染物类型及作用机制、污染物类型及作用机制3、河流湖泊水库污染修复、河流湖泊水库污染修复4、海洋污染修复、海洋污染修复1. 中国的地表水污染现状中国的地表水污染现状 1.1 河流污染现状河流污染现状 1.2 湖泊污染现状湖泊污染现状 1.3 海洋污染现状海洋污染现状1.1 河流污染现状河流污染现状图片摘自图片摘自2011年中国环境状况公报年中国环境状况公报2011年十大水系水质类别比例年十大水系水质类别比例1.2 湖泊污染现状湖泊污染现状图片摘自图片摘自2011年中国环境状况公

2、报年中国环境状况公报2011年重点湖泊（水库）富营养化状态年重点湖泊（水库）富营养化状态2011年，监测的年，监测的26个国控重点湖泊（水库）中，个国控重点湖泊（水库）中，类、类、类和劣类和劣类水质的湖泊（水库）比例分类水质的湖泊（水库）比例分别为别为42.3%、50.0%和和7.7%。主要污染指标为总磷和。主要污染指标为总磷和化学需氧量（总氮不参与水质评价）。化学需氧量（总氮不参与水质评价）。1.3 海洋污染现状海洋污染现状图片摘自图片摘自2011年中国环境状况公报年中国环境状况公报2011年全国近岸海域水质类别比例年全国近岸海域水质类别比例 图片摘自图片摘自2011年中国环境状况公报年中国

3、环境状况公报2011年重要海湾水质类别比例年重要海湾水质类别比例 被污染的河流被污染的河流2007受蓝藻污染的太湖水受蓝藻污染的太湖水海洋污染海洋污染全国环境统计公报全国环境统计公报(2011年年)废水和主要污染物排放量：废水和主要污染物排放量：n2011年，全国废水排放总量为年，全国废水排放总量为652.1亿吨亿吨;n化学需氧量排放总量为化学需氧量排放总量为2499.9万吨，比上年万吨，比上年下降下降2.04%；氨氮排放总量为氨氮排放总量为260.4万吨，比上年下降万吨，比上年下降1.52%。全国环境统计公报全国环境统计公报(2010(2010年年) )侧面反映地表水污染的严重性及治理的紧迫

4、性侧面反映地表水污染的严重性及治理的紧迫性2、污染物类型及作用机制、污染物类型及作用机制2.1 污染物类型污染物类型2.1 污染物作用机制污染物作用机制2.1 污染物类型污染物类型 按污染物性质划分为物理性污染、化学性污按污染物性质划分为物理性污染、化学性污染、生物类污染三类。染、生物类污染三类。物理物理：悬浮物质污染、热污染和放射性污染等。：悬浮物质污染、热污染和放射性污染等。化学化学：无机污染物、无机有毒物质、有机有毒：无机污染物、无机有毒物质、有机有毒 物质、需氧污染物质、植物营养物质和物质、需氧污染物质、植物营养物质和 油类污染物质。油类污染物质。生物生物：由病原微生物、病毒、寄生虫等

5、引起大：由病原微生物、病毒、寄生虫等引起大 的水体污染。的水体污染。2.2 水环境污染物作用机制水环境污染物作用机制 物理机制物理机制 化学机制化学机制 生物学机制生物学机制 综合机制综合机制物理机制物理机制：指外界的污染使生态系统中某些：指外界的污染使生态系统中某些 因子发生改变，从而影响生态系统的因子发生改变，从而影响生态系统的物理环物理环境境，进而影响生态系统的生物环境和生态稳，进而影响生态系统的生物环境和生态稳定性，产生各种生态效应。定性，产生各种生态效应。化学机制化学机制：吸附：吸附/ /解吸过程、固定解吸过程、固定/ /释放过程、释放过程、氧化氧化/ /还原过程、螯合还原过程、螯合

6、/ /解络过程、酸解络过程、酸/ /碱反应碱反应过程、挥发过程、挥发/ /凝结过程、溶解凝结过程、溶解/ /沉淀过程、水沉淀过程、水解过程和脱氧过程等。解过程和脱氧过程等。生物学机制生物学机制：生物体累计、富集机理，生：生物体累计、富集机理，生物吸收、代谢、降解与转化机理。物吸收、代谢、降解与转化机理。综合机制综合机制：协同作用、加和效应、拮抗效：协同作用、加和效应、拮抗效应、竞争效应、保护效应、抑制效应、独立应、竞争效应、保护效应、抑制效应、独立作用效应。作用效应。3. 河流湖泊水库污染修复河流湖泊水库污染修复3.1 物理修复技术物理修复技术3.2 化学修复技术化学修复技术3.3 生物修复技

7、术生物修复技术3.4 生态修复技术生态修复技术3.5 其它修复技术其它修复技术3.1 物理修复技术物理修复技术 物理修复物理修复是指在系统中通过是指在系统中通过物理沉淀、过滤、物理沉淀、过滤、吸附作用吸附作用除去可沉淀的固体、胶体、除去可沉淀的固体、胶体、BOD5、氮、氮、磷、重金属、细菌、病毒及难以溶解的有机物质。磷、重金属、细菌、病毒及难以溶解的有机物质。如如疏挖底泥疏挖底泥、机械除藻机械除藻、引水冲淤引水冲淤等。等。 物理方法操作简单，造价低，但往往物理方法操作简单，造价低，但往往治标不治治标不治本。本。3.1.1 冲刷冲刷/稀释稀释 采取引水冲污采取引水冲污稀释稀释污染水体，增加流域水

8、资污染水体，增加流域水资源量，加快污染水体源量，加快污染水体流动流动，加强水体，加强水体自净自净能力。能力。水体流动性的加强对沉积物水体流动性的加强对沉积物-水体界面物质水体界面物质交换交换也也有一定影响，增加河流下层溶解氧含量，对有一定影响，增加河流下层溶解氧含量，对底泥底泥污染物释放产生一定的抑制作用，有助于水体生污染物释放产生一定的抑制作用，有助于水体生态系统的恢复。态系统的恢复。3.1.2 曝气曝气 污染水体接纳大量的有机污染物后，有机物大量污染水体接纳大量的有机污染物后，有机物大量分解造成水体分解造成水体溶解氧溶解氧浓度急剧降低，甚至出现厌氧状浓度急剧降低，甚至出现厌氧状态，导致态，

9、导致溶解盐释放溶解盐释放以及臭味气体产生。通过人工曝以及臭味气体产生。通过人工曝气，可使水体底层气，可使水体底层溶解氧溶解氧得以恢复，水体中溶解铁、得以恢复，水体中溶解铁、锰、硫化氢、二氧化碳、氨氮以及气体锰、硫化氢、二氧化碳、氨氮以及气体还原还原组分浓度组分浓度大为降低，改善水生生物的生存环境。同时，可有效大为降低，改善水生生物的生存环境。同时，可有效限制底层水体中磷的活化和向上扩散，限制浮游藻类限制底层水体中磷的活化和向上扩散，限制浮游藻类的生产力。的生产力。3.1.3 机械机械/人工除藻人工除藻 收获水体中的藻类，可在短时间内快速收获水体中的藻类，可在短时间内快速有效有效的的去除藻类。在

10、某些特定环境，利用自然动力收获藻去除藻类。在某些特定环境，利用自然动力收获藻类可有效的减轻富营养化的危害。类可有效的减轻富营养化的危害。 机械除藻在过去人工打捞藻类的基础上发展了机械除藻在过去人工打捞藻类的基础上发展了臭氧臭氧/超声波超声波除藻技术，此技术利用超声波的作用使除藻技术，此技术利用超声波的作用使藻类的细胞破裂，打破藻细胞内的气囊，使其失去藻类的细胞破裂，打破藻细胞内的气囊，使其失去浮动能力而沉淀。浮动能力而沉淀。 屠清瑛等人分别于屠清瑛等人分别于2001 年年9月月6-8 日和日和14-20日日在什刹海后海实验区（在什刹海后海实验区（50m50m）进行了两次超）进行了两次超声波声波

11、/ 臭氧复合试验，按每天作业臭氧复合试验，按每天作业7h 计，臭氧计，臭氧/ 超声超声波试验证明对波试验证明对藻类藻类有明显的去除作用。当水中臭氧有明显的去除作用。当水中臭氧浓度浓度5mgL 时，时，1h后藻类的去除率平均在后藻类的去除率平均在30%-50%左右；充入臭氧左右；充入臭氧2h（浓度约（浓度约10mgL)， 藻类藻类去除率平均在去除率平均在80%左右。试验结果证明，左右。试验结果证明，总磷总磷也有也有明显的递减趋势，但是对明显的递减趋势，但是对COD 的作用不甚明显的作用不甚明显.例： 在太湖水环境修复中，利用风力、湖流在在太湖水环境修复中，利用风力、湖流在水源区域建造富集藻类的专

12、门设施来收集藻类，水源区域建造富集藻类的专门设施来收集藻类，避免了避免了“水华水华”阻塞取水口而引起的水质恶化，阻塞取水口而引起的水质恶化，取得良好的效果。取得良好的效果。3.1.4 底泥疏浚底泥疏浚 可降低水体的可降低水体的内源污染内源污染负荷量和底泥污染负荷量和底泥污染物重新物重新释放释放的风险。对于沉积物中的重金属和的风险。对于沉积物中的重金属和持久性有毒有机污染物而言，只能通过环境疏持久性有毒有机污染物而言，只能通过环境疏浚方法从湖泊中去除。浚方法从湖泊中去除。 南明河、苏州河的治理均用到此技术。南明河、苏州河的治理均用到此技术。环境疏浚与工程疏浚的差异：差异：n环境疏浚环境疏浚旨在清

13、除湖泊水体中的污染底泥，并为水生生态系统的恢复创造条件，同时还需要与湖泊综合整治方案相协调。n工程疏浚工程疏浚则主要为某种工程的需要如流通航道、增容等而进行。 n首先应符合一般疏浚的要求:疏浚工程技术规范(GIJ 319-99)。n同时,考虑污染疏浚的要求，对设备进行进一步筛选，包括对常规设备改进和专用环保挖泥船设计。常规设备改进:n耙吸挖泥船耙吸挖泥船 适于沿海和大江而且污染土分布范围较大地区n绞吸挖泥船绞吸挖泥船 应用最广泛,可在陆地拼装后下水, 距离岸边较近,适于湖泊污染土清理n抓斗式船抓斗式船 可配以泥驳装载，宜在底泥分布集中且厚度较大地区使用环境疏浚设备的选择原则环境疏浚设备的选择原

14、则 n第一，既要考虑一般疏浚工程的条件，又要第一，既要考虑一般疏浚工程的条件，又要考虑污染物与生态等环境保护方面的要求；考虑污染物与生态等环境保护方面的要求；n第二，不同的污染物对疏浚和处置有不同要第二，不同的污染物对疏浚和处置有不同要求，应经济合理地确定控制指标和要求；求，应经济合理地确定控制指标和要求；n 第三第三，如果要求不严，应优先选用现有的如果要求不严，应优先选用现有的一般疏浚设备，或者加以改进以达到经济合一般疏浚设备，或者加以改进以达到经济合理的目标理的目标;n 第四，多方案筛选和比较，选取最优化途第四，多方案筛选和比较，选取最优化途径。径。 p底泥综合利用底泥综合利用n湖滨绿化带

15、湖滨绿化带，使堆场所在地形成绿化带。n填地造景填地造景，将湖泊周围的坑洼废地填平后为开发用地创造了条件，但应避免人为活动加强而引起排污强度提高n林地肥料林地肥料，湖泊底泥富含多种营养元素，还含有普通矿物肥料中所缺少的有机质及多种微量元素n制造聚合物及建筑材料聚合物及建筑材料 3.1.5 光催化技术光催化技术 基于基于纳米材料纳米材料的光催化特性，纳米材料应对的光催化特性，纳米材料应对水华和赤潮藻具有杀伤能力。水华和赤潮藻具有杀伤能力。 纳米材料具有在光照（尤其是紫外光）纳米材料具有在光照（尤其是紫外光） 下可下可以产生以产生羟基自由基羟基自由基及及强还原能力强还原能力的特性，对藻细的特性，对藻

16、细胞内的胞内的脂类脂类、蛋白蛋白等生物大分子产生等生物大分子产生氧化氧化作用，作用，从而破坏其从而破坏其生物学功能生物学功能最终导致细胞死亡。因此最终导致细胞死亡。因此被认为在消毒杀菌、空气净化、污水处理、海洋被认为在消毒杀菌、空气净化、污水处理、海洋原油污染清除、自清洁材料等方面具有很好的应原油污染清除、自清洁材料等方面具有很好的应用前景，并已得到广泛的研究。用前景，并已得到广泛的研究。3. 2 化学修复技术化学修复技术 化学修复是化学修复是添加化学药剂添加化学药剂和和吸附剂吸附剂改变水体中改变水体中氧化还原电位、氧化还原电位、pH，吸附沉淀水体中悬浮物质和有，吸附沉淀水体中悬浮物质和有机质

17、，是利用污染物的机质，是利用污染物的化学反应化学反应来分离、回收污水来分离、回收污水中的有害物质，或使其转化为无害的物质。中的有害物质，或使其转化为无害的物质。 化学方法操作简单，用量少，见效快，但利用化学方法操作简单，用量少，见效快，但利用化学方法治理污染水体需大量投加化学药剂，化学方法治理污染水体需大量投加化学药剂，成本成本昂贵，昂贵，同时容易引起同时容易引起二次污染。二次污染。3.2.1 化学沉淀法化学沉淀法 通过向水体投加通过向水体投加铁盐或铝盐铁盐或铝盐，通过，通过吸附或絮吸附或絮凝凝作用与水体中的作用与水体中的无机磷酸盐无机磷酸盐产生化学沉淀，降产生化学沉淀，降低水体磷的浓度，控制

18、水体的富营养化。同时，低水体磷的浓度，控制水体的富营养化。同时，铝盐能够形成铝盐能够形成氢氧化铝沉淀氢氧化铝沉淀，在沉积物表层形成，在沉积物表层形成“薄层薄层”，可阻止沉积磷的释放。，可阻止沉积磷的释放。3.2.2 改性硅藻土强化混凝法改性硅藻土强化混凝法 硅藻土是由天然形成的硅藻矿石加工而成，硅藻土是由天然形成的硅藻矿石加工而成，不含有毒化学物质。不含有毒化学物质。 改性硅藻土处理湖水时，直接改性硅藻土处理湖水时，直接吸附吸附、化学、化学沉淀沉淀、脱稳絮凝脱稳絮凝、吸附架桥吸附架桥等作用同时存在，湖等作用同时存在，湖水净化的过程是这些过程共同作用的结果。水净化的过程是这些过程共同作用的结果。

19、 较适用于开放性大型水体的脱磷和除浊。较适用于开放性大型水体的脱磷和除浊。 吴蕾、陈云峰在吴蕾、陈云峰在改性硅藻土用于巢湖水脱磷研究改性硅藻土用于巢湖水脱磷研究中研究了改性硅藻土除磷最适操作条件，并将改性硅藻中研究了改性硅藻土除磷最适操作条件，并将改性硅藻土同几种常规混凝剂的处理效果和其经济性进行了对比，土同几种常规混凝剂的处理效果和其经济性进行了对比，与常规混凝剂相比，改性硅藻土与常规混凝剂相比，改性硅藻土出水出水更为清澈透亮，更为清澈透亮，污污泥沉降性能泥沉降性能好，好，污泥量少污泥量少，在建设成本和运行成本上更，在建设成本和运行成本上更为节省。为节省。3.2.3 化学除藻法化学除藻法 采

20、用各种采用各种化学除藻剂化学除藻剂进行除藻，效果最显著，进行除藻，效果最显著，但也最具有危险性。但也最具有危险性。例如：单一除藻剂有：碘伏、水溶性甲壳素碘等例如：单一除藻剂有：碘伏、水溶性甲壳素碘等 复配除藻剂有：碘伏复配除藻剂有：碘伏- -新洁尔灭、碘伏新洁尔灭、碘伏- -异异噻唑啉酮等噻唑啉酮等3.2.4 酸碱中和法酸碱中和法 向水体中添加石灰进行酸碱中和，调整向水体中添加石灰进行酸碱中和，调整水体水体酸碱度酸碱度，以适应，以适应水生水生态系统的物种生长、态系统的物种生长、繁殖的需要。繁殖的需要。3.3 生物修复技术生物修复技术 狭义定义为：利用生物特别是狭义定义为：利用生物特别是微生物微

21、生物催化降解有催化降解有机污染物，从而修复被污染环境或消除环境中的污染机污染物，从而修复被污染环境或消除环境中的污染物的一个受控或自发进行的过程。物的一个受控或自发进行的过程。 国外学者认为强化的生物修复是一种国外学者认为强化的生物修复是一种加快自然加快自然降解土壤或水体有害物质的过程。而我国学者认为降解土壤或水体有害物质的过程。而我国学者认为生物修复是利用特定的生物修复是利用特定的微生物微生物（包括土著或外援微（包括土著或外援微生物以及植物等）在一定的条件下进行生物以及植物等）在一定的条件下进行消除消除或或富集富集转化转化固定化环境污染物，从而达到被污染的环境进固定化环境污染物，从而达到被污

22、染的环境进行行恢复恢复的生物过程。的生物过程。生物修复技术分类：生物修复技术分类：l按按场地场地划分：原位生物修复和异位生物修复划分：原位生物修复和异位生物修复l按污染物的主要按污染物的主要特点特点划分：生物操纵法、植被群划分：生物操纵法、植被群 落恢复、生物除藻、生态浮床等落恢复、生物除藻、生态浮床等例例：在湖泊管理中，：在湖泊管理中，通过放养凶猛鱼类来通过放养凶猛鱼类来控制食浮游动物鱼类，控制食浮游动物鱼类，减少食藻动物的牧食减少食藻动物的牧食压力，从而控制藻类压力，从而控制藻类的异常繁殖，改善富的异常繁殖，改善富营养化状况。营养化状况。放养放养生物量减少生物量减少浮游动物浮游动物生物量减

23、少生物量减少凶猛鱼类凶猛鱼类 浮游植物浮游植物食浮游生物鱼类食浮游生物鱼类生物量增加生物量增加蚕蚕食食导导致致导导致致控制水体富营养化控制水体富营养化达达到到3.3.1 生物操纵生物操纵利用生物操纵调整利用生物操纵调整营养结构营养结构，促进水质恢复。，促进水质恢复。 在在1975 年，年，Shapiro 等提出了生物操纵理论后，等提出了生物操纵理论后，在该理论的基础上，研究者又提出了在该理论的基础上，研究者又提出了经典生物操纵法经典生物操纵法和和非经典生物操纵法非经典生物操纵法。 经典生物操纵法是指通过化学方法毒杀、捕捞或经典生物操纵法是指通过化学方法毒杀、捕捞或者放养肉食性鱼的方法，调节者放

24、养肉食性鱼的方法，调节浮游动物浮游动物群落结构和种群落结构和种群数量，促进群数量，促进食藻浮游动物食藻浮游动物的增长，特别是枝角类种的增长，特别是枝角类种群的发展，通过它们对藻类的摄食降低藻类生物量。群的发展，通过它们对藻类的摄食降低藻类生物量。 经典生物操纵法适合富营养化程度较轻、以小型经典生物操纵法适合富营养化程度较轻、以小型藻类为主的水域。藻类为主的水域。 非经典生物操纵法依靠提高非经典生物操纵法依靠提高大型滤食性鱼类大型滤食性鱼类的密的密度来控制藻类，如直接放养滤食性鱼类白鲢、鳙等直度来控制藻类，如直接放养滤食性鱼类白鲢、鳙等直接摄食藻类。接摄食藻类。 在藻类水华暴发的富营养湖泊中，必

25、须放养密度在藻类水华暴发的富营养湖泊中，必须放养密度合理的滤食性鱼，才能收到较好的控制效果。合理的滤食性鱼，才能收到较好的控制效果。 例如：例如： 刘建康等在武汉东湖做了刘建康等在武汉东湖做了3 次原地围隔实验，发次原地围隔实验，发现放养现放养4650 gm-3 以浮游生物为食的鲢和鳙，能有以浮游生物为食的鲢和鳙，能有效地遏制微囊藻水华的爆发。效地遏制微囊藻水华的爆发。 郎宇鹏等通过野外模拟试验也发现，投放密度为郎宇鹏等通过野外模拟试验也发现，投放密度为50 gm-3 的鲢鱼，对蓝藻有明显的抑制效果。的鲢鱼，对蓝藻有明显的抑制效果。3.3.2 植被群落恢复植被群落恢复 通过水环境的通过水环境的

26、生境调控生境调控和植被的和植被的人工重建人工重建促促进进水生植被水生植被的自然恢复，逐步恢复受损水体的的自然恢复，逐步恢复受损水体的生生态系统态系统的结构，包括生产者（主要是水生植物）、的结构，包括生产者（主要是水生植物）、消费者（鱼类）、分解者（细菌）等，在生产者、消费者（鱼类）、分解者（细菌）等，在生产者、消费者、分解者之间建立有效的食物链，促进系消费者、分解者之间建立有效的食物链，促进系统的物质恢复，恢复水体的功能，达到水体生态统的物质恢复，恢复水体的功能，达到水体生态系统恢复的目的。系统恢复的目的。 水生水生维管束植物维管束植物高等藻类高等藻类大型水生植物大型水生植物大型水生植物的分类

27、大型水生植物的分类 大型水生植物是一个生态学范畴上的类群，是不同分大型水生植物是一个生态学范畴上的类群，是不同分类群植物通过长期适应水环境而形成的趋同性适应类型。类群植物通过长期适应水环境而形成的趋同性适应类型。有发达的机械组织有发达的机械组织植物个体比较高大植物个体比较高大光合作用利用水中微生物分解光合作用利用水中微生物分解有机物产生的有机物产生的CO2和和NH4+、PO43-等营养物质，并释放出等营养物质，并释放出O2大型水生植物的四种生活型：大型水生植物的四种生活型：大型水生植物的生态功能大型水生植物的生态功能净化所需的能源由光合作用提供净化所需的能源由光合作用提供 具有美学价值，能改善

28、景观生态环境具有美学价值，能改善景观生态环境植物可被收割和利用，创造新的价值植物可被收割和利用，创造新的价值 能固定土壤或底泥中的水分，防止污染源进一步扩散能固定土壤或底泥中的水分，防止污染源进一步扩散 为降解微生物提供了良好的栖息场所为降解微生物提供了良好的栖息场所污染物的去除机制污染物的去除机制植物吸收植物吸收微生物降解微生物降解物理化学作用物理化学作用富集富集吸附吸附沉降沉降植物吸收植物吸收 环境中的重金属和一些有机物并非是植物环境中的重金属和一些有机物并非是植物生长所需要的，并且达到一定程度后具有生长所需要的，并且达到一定程度后具有毒害毒害作用作用。对于此类化合物，一些植物也演化出了。

29、对于此类化合物，一些植物也演化出了特定的生理机制使其脱毒。特定的生理机制使其脱毒。 植物通常是通过植物通常是通过螯合和区室化螯合和区室化等作用，来等作用，来耐受并吸收富集环境中的重金属，这种机制也耐受并吸收富集环境中的重金属，这种机制也存在于许多水生植物中。存在于许多水生植物中。植物吸收植物吸收芦苇芦苇污染物去除功能：去除污染物去除功能：去除BOD、氮、氮生长特点：根系非常发达，生长速度快生长特点：根系非常发达，生长速度快凤眼莲凤眼莲生长特点：生长特点：根系发达，生长速度快，根系发达，生长速度快，分泌克藻物质分泌克藻物质富集镉、铬、铅、汞、砷、硒、富集镉、铬、铅、汞、砷、硒、铜、镍等；铜、镍等

30、；吸收降解酚、氰；吸收降解酚、氰；抑制藻类生长物质。抑制藻类生长物质。污染物去除功能：污染物去除功能：植物吸收植物吸收浮萍浮萍生长特点：生长速度快，分泌克藻物质生长特点：生长速度快，分泌克藻物质污染物去除功能：富集镉、铬、铜、硒污染物去除功能：富集镉、铬、铜、硒;抑制藻类生长抑制藻类生长植物吸收植物吸收狐尾藻狐尾藻生长特点：生长特点：生长速度快生长速度快污染物去除功能：污染物去除功能：吸收吸收TNT、DNT等结构相近化合物等结构相近化合物植物吸收植物吸收微生物降解微生物降解微生物是净化污水的主要微生物是净化污水的主要“执行者执行者”，它们把有机质作，它们把有机质作为丰富的能源，将其转化为营养物

31、质和能量。为丰富的能源，将其转化为营养物质和能量。水生植物的根系常形成一个网络状的结构，并在植物根系附近形成水生植物的根系常形成一个网络状的结构，并在植物根系附近形成好氧、缺氧和厌氧的不同环境，为各种不同微生物的吸附和代谢提好氧、缺氧和厌氧的不同环境，为各种不同微生物的吸附和代谢提供了良好的生存环境，也为人工湿地污水处理系统提供了足够的分供了良好的生存环境，也为人工湿地污水处理系统提供了足够的分解者。解者。植物的根系还可分泌一些有机物从而促进微生物的代谢植物的根系还可分泌一些有机物从而促进微生物的代谢,这样就为好氧微生物群落提供了一个适宜的生长环境这样就为好氧微生物群落提供了一个适宜的生长环境

32、,而而根区以外则适于厌氧微生物群落的生存。根区以外则适于厌氧微生物群落的生存。物理化学作用物理化学作用Page 653.3.3 人工浮岛技术人工浮岛技术 人工浮岛又称人工浮床、生态浮床、生态浮岛。人工浮岛又称人工浮床、生态浮床、生态浮岛。 利用表面积很大的植物利用表面积很大的植物根系根系在水中形成浓密的在水中形成浓密的网，网，吸附吸附水体中大量的水体中大量的悬浮物悬浮物，并通过，并通过光合光合作用使作用使其转化为植物的细胞成分，促进植物生长，最后通其转化为植物的细胞成分，促进植物生长，最后通过过收割收割浮岛植物和捕捞鱼虾减少水中的浮岛植物和捕捞鱼虾减少水中的营养盐营养盐；另；另外通过外通过遮挡

33、阳光遮挡阳光抑制藻类的光合作用，减少浮游植抑制藻类的光合作用，减少浮游植物的生长量，有效防止物的生长量，有效防止水华水华的产生，提高水体的透的产生，提高水体的透明度。明度。浮床单元及植物栽种示意浮床单元及植物栽种示意 生态浮床技术是运用无土栽培技术原理生态浮床技术是运用无土栽培技术原理, 以高分以高分子材料为载体和基质子材料为载体和基质, 采用现代农艺与生态工程措施采用现代农艺与生态工程措施综合集成的水面无土种植植物技术。通过水生植物综合集成的水面无土种植植物技术。通过水生植物根系的截留、吸附、吸收和水生动物的摄食以及微根系的截留、吸附、吸收和水生动物的摄食以及微生物的降解作用生物的降解作用,

34、 达到水质净化的目的达到水质净化的目的, 同时营造景同时营造景观效果。包括观效果。包括植物植物修复和修复和植物植物- 微生物微生物修复两方面。修复两方面。典型实例：典型实例： 2004年年8月至月至2005年年1月格凌国际水研公司在月格凌国际水研公司在昆明滇池进行了植物浮床净化试验，短短昆明滇池进行了植物浮床净化试验，短短6 个月个月时间，大大削减了水中时间，大大削减了水中N、P和和COD、BOD 浓度，浓度，有效改善了水质。有效改善了水质。北京北海人工浮岛实景北京北海人工浮岛实景71日本的人工浮岛日本的人工浮岛Page 76不仅产生经济效益，而且美化景观不仅产生经济效益，而且美化景观4扩大了

35、水面植物可种植范围扩大了水面植物可种植范围1可采用废弃塑料泡沫板作为浮体的载体可采用废弃塑料泡沫板作为浮体的载体2实现污水资源化利用实现污水资源化利用3生态浮床技术特点：Page 77从浮床选材和结构组合方面考虑从浮床选材和结构组合方面考虑, ,能抵抗一定的风能抵抗一定的风浪、水流的冲击而不至于被冲坏。浪、水流的冲击而不至于被冲坏。正确选择浮床材质，保证浮床能历经多年而不会腐正确选择浮床材质，保证浮床能历经多年而不会腐烂，能重复使用。烂，能重复使用。设计过程中要考虑施工、运行、维护的便利性。设计过程中要考虑施工、运行、维护的便利性。浮床技术设计原则浮床技术设计原则: :Page 78生态浮床技

36、术展望生态浮床技术展望1、生态浮床和削减波浪设备的组合：在风浪较大的区域，、生态浮床和削减波浪设备的组合：在风浪较大的区域，如广阔的湖面，可以结合削减波浪的技术如消浪栅、消如广阔的湖面，可以结合削减波浪的技术如消浪栅、消浪排等，营造局部平静的环境，缓解水流、风浪对浮床浪排等，营造局部平静的环境，缓解水流、风浪对浮床的冲击，保证浮床的稳定性。的冲击，保证浮床的稳定性。2、生态浮床和填料、曝气等技术的组合：微生物逐渐在填、生态浮床和填料、曝气等技术的组合：微生物逐渐在填料上形成数量可观的生物膜，可以明显提高水体污染物料上形成数量可观的生物膜，可以明显提高水体污染物的去除率。浮床增加曝气过程，能提高

37、水体溶解氧的含的去除率。浮床增加曝气过程，能提高水体溶解氧的含量，降解水体中耗氧物质。量，降解水体中耗氧物质。3.3.4 人工沉床技术人工沉床技术 人工沉床装置利用人工沉床装置利用载体载体和沉水和沉水基质基质营造适宜水营造适宜水生植物生长的环境条件，并在基质上种植水生植物，生植物生长的环境条件，并在基质上种植水生植物，达到修复受损水体达到修复受损水体生境生境，进而恢复水生生态系统的，进而恢复水生生态系统的目的。该装置利用目的。该装置利用浮力调节系统浮力调节系统人为调控植物在水人为调控植物在水下的深度，解决了水深变化大、透明度低、夏季藻下的深度，解决了水深变化大、透明度低、夏季藻类及浮萍泛滥等不

38、利因素对植物生长的制约。类及浮萍泛滥等不利因素对植物生长的制约。人工沉床结构示意人工沉床结构示意 人工沉床主要由人工沉床主要由基质基质( 填料填料) 、大型水生植物大型水生植物和和附着在基质与植物体表面的附着在基质与植物体表面的微生物微生物三大部分组成三大部分组成 床体结构由以下床体结构由以下4 部分组成部分组成: 受力载体构件受力载体构件; 植物种植箱体及填充基质植物种植箱体及填充基质; 高等水生植物高等水生植物; 浮浮力调节构件力调节构件人工沉床作用机理包括人工沉床作用机理包括: 直接吸收营养物质和富集重金属；直接吸收营养物质和富集重金属； 通过通过物理吸附物理吸附去除悬浮物和高分子有机物

39、，去除悬浮物和高分子有机物， 提高水体透明度提高水体透明度; 释放氧气，提高水体释放氧气，提高水体DO含量；含量； 通过通过植物化感作用植物化感作用抑制藻类和细菌生长；抑制藻类和细菌生长； 为微生物活动提供附着载体和氧源，形成植为微生物活动提供附着载体和氧源，形成植 物物- 微生物的微生物的协同净化。协同净化。3.3.5 生物除藻生物除藻 通过通过灭藻、祛味，降解含大量氮磷营养积累的底灭藻、祛味，降解含大量氮磷营养积累的底泥，彻底消除藻类产生的根源，达到修复水环境的目泥，彻底消除藻类产生的根源，达到修复水环境的目的。的。 生物除藻剂生物除藻剂是目前世界上最先进的生物修复除藻是目前世界上最先进的

40、生物修复除藻产品，包含活性微生物和相应的酶，对水生生物及人产品，包含活性微生物和相应的酶，对水生生物及人类等不产生危害及副作用，微生物迅速激活，与水中类等不产生危害及副作用，微生物迅速激活，与水中藻类竞争营养源，从而使藻类缺乏营养死亡，沉入水藻类竞争营养源，从而使藻类缺乏营养死亡，沉入水底，越来越多的微生物继续降解死亡藻类，直至消灭，底，越来越多的微生物继续降解死亡藻类，直至消灭，使水体变清。使水体变清。3.3.6 微生物强化修复技术微生物强化修复技术 是指用是指用微生物或微生物菌群微生物或微生物菌群来降解水体中的来降解水体中的有机有机物或有毒有害物质物或有毒有害物质，如，如COD、BOD、有

41、机氮或氨氮、有机氮或氨氮、石油类、挥发酚等，或使这些物质变成石油类、挥发酚等，或使这些物质变成无毒的、无害无毒的、无害的的，如二氧化碳、氮气或水等，从而使水质得到改善，如二氧化碳、氮气或水等，从而使水质得到改善，生态得到恢复或修复。生态得到恢复或修复。 另外，向污染水体投加另外，向污染水体投加水体净化促进液（即生物水体净化促进液（即生物促生剂）促生剂）也是一种生物修复技术，对于消除水体黑臭、也是一种生物修复技术，对于消除水体黑臭、增加水体溶解氧作用明显且迅速。增加水体溶解氧作用明显且迅速。 生物促生剂技术是通过对自然界中污染物降解生物促生剂技术是通过对自然界中污染物降解者者土著微生物土著微生物

42、的促生作用，为之创造一个能顺利完的促生作用，为之创造一个能顺利完成自然降解功能的成自然降解功能的环境环境，强化污染环境的自净能力，强化污染环境的自净能力，加速对加速对有机污染物有机污染物的分解。该技术作为微生物修复的分解。该技术作为微生物修复的一个分支，与以往的微生物制剂法不同，它的一个分支，与以往的微生物制剂法不同，它不引不引进外来微生物进外来微生物，而是利用其中含有的多种，而是利用其中含有的多种酶酶和促进和促进微生物生长的微生物生长的营养物质营养物质，微量元素微量元素等成分，刺激污等成分，刺激污染场所土著微生物的生长繁殖，迅速降解有机污染染场所土著微生物的生长繁殖，迅速降解有机污染物，从而

43、达到消除水体黑臭的目的。物，从而达到消除水体黑臭的目的。3.4 生态技术生态技术 包括具有复合生态系统的包括具有复合生态系统的生态塘生态塘处理技术、处理技术、以植物和微生物为主要处理功能体的以植物和微生物为主要处理功能体的湿地湿地处理处理技术和技术和土地土地处理技术。处理技术。3.4.1 稳定塘处理技术稳定塘处理技术 稳定塘旧称氧化塘或生物塘，是一种利用稳定塘旧称氧化塘或生物塘，是一种利用天然天然净化能力对污水进行处理的构筑物的总称。通常是净化能力对污水进行处理的构筑物的总称。通常是将土地进行适当的人工修整，建成池塘，并设置围将土地进行适当的人工修整，建成池塘，并设置围堤和防渗层，依靠塘内生长

44、的堤和防渗层，依靠塘内生长的微生物微生物来处理污水。来处理污水。主要利用主要利用菌藻菌藻的共同作用处理废水中的的共同作用处理废水中的有机有机污染物。污染物。 稳定塘图示稳定塘图示稳定塘运行原理：稳定塘运行原理： 以以太阳能太阳能为初始能量，通过在塘中种植为初始能量，通过在塘中种植水生植水生植物物，进行水产和水禽养殖，形成人工生态系统，在，进行水产和水禽养殖，形成人工生态系统，在太阳能的推动下，通过稳定塘中多条食物链的物质太阳能的推动下，通过稳定塘中多条食物链的物质迁移、转化和能量的逐级传递、转化，将进入塘中迁移、转化和能量的逐级传递、转化，将进入塘中污水的污水的有机污染物有机污染物进行降解和转

45、化，最后不仅去除进行降解和转化，最后不仅去除了污染物，而且以水生植物和水产、水禽的形式作了污染物，而且以水生植物和水产、水禽的形式作为资源回收，净化的污水也可作为再生资源予以回为资源回收，净化的污水也可作为再生资源予以回收再用，使污水处理与利用结合起来，实现污水处收再用，使污水处理与利用结合起来，实现污水处理资源化。理资源化。 稳定塘污水处理系统具有基建投资和运稳定塘污水处理系统具有基建投资和运转转费用低费用低、维护和维修、维护和维修简单简单、便于、便于操作操作、能、能有效去除污水中的有效去除污水中的有机物和病原体有机物和病原体、无需、无需污污泥泥处理等优点。处理等优点。 稳定塘技术可以延长河

46、水滞留时间、截留、降稳定塘技术可以延长河水滞留时间、截留、降解污染物，减少河流污染物总量和浓度。解污染物，减少河流污染物总量和浓度。 稳定塘分为稳定塘分为微生物稳定塘微生物稳定塘和和水生生物塘水生生物塘两大类。两大类。 微生物稳定塘分为：好氧塘、厌氧塘、兼性塘、微生物稳定塘分为：好氧塘、厌氧塘、兼性塘、曝气塘曝气塘 水生生物稳定塘分为：水生植物塘和养殖塘。水生生物稳定塘分为：水生植物塘和养殖塘。3.4.2 人工湿地处理技术人工湿地处理技术 是利用是利用基质基质-微生物微生物-植物植物这个复合生态系统，通过这个复合生态系统，通过物物理、化学和生物理、化学和生物的三重共同作用来实现对污水的净化，的

47、三重共同作用来实现对污水的净化，这种湿地系统是在一定长宽比及底面有坡度的洼地中，这种湿地系统是在一定长宽比及底面有坡度的洼地中，由土壤和填料（如卵石等）混合组成填料床，污染水可由土壤和填料（如卵石等）混合组成填料床，污染水可 以在床体的填料缝隙中曲折地流动，或在床体表面流动。以在床体的填料缝隙中曲折地流动，或在床体表面流动。在床体的表面种植具有处理性能好、成活率高的水生植在床体的表面种植具有处理性能好、成活率高的水生植物（如芦苇等），形成一个独特的动植物生态环境，对物（如芦苇等），形成一个独特的动植物生态环境，对污染水进行处理。污染水进行处理。 人工湿地模拟装置示意人工湿地模拟装置示意水平潜流

48、人工湿地系统结构示意图水平潜流人工湿地系统结构示意图波式流人工湿地结构示意图波式流人工湿地结构示意图人工湿地处理技术的人工湿地处理技术的显著特点显著特点： 对有机污染物有较强的降解能力，出水质量好，对有机污染物有较强的降解能力，出水质量好，可以结合景观设计，种植观赏植物改善风景区的水质可以结合景观设计，种植观赏植物改善风景区的水质状况。其状况。其造价造价和运行费远低于常规处理技术。和运行费远低于常规处理技术。 1996年年9月在奥地利维也纳召开的第四次国际研讨月在奥地利维也纳召开的第四次国际研讨会会, 标志着人工湿地系统作为一种独具特色的新型水处标志着人工湿地系统作为一种独具特色的新型水处理技

49、术正式进入水污染控制领域。理技术正式进入水污染控制领域。复合人工湿地复合人工湿地 复合垂直流人工湿地工艺包括复合垂直流人工湿地工艺包括复合垂直下行复合垂直下行流流、复合垂直上行流复合垂直上行流、垂直下行流与垂直上行流垂直下行流与垂直上行流复合系统复合系统以及以及垂直上行流与垂直下行流复合系统垂直上行流与垂直下行流复合系统4种。复合人工湿地技术比传统单一的人工湿地技种。复合人工湿地技术比传统单一的人工湿地技术有更高效的污染物去除性能，其中以复合垂直术有更高效的污染物去除性能，其中以复合垂直流人工湿地更为突出。流人工湿地更为突出。3.4.3 土地处理技术土地处理技术 以土地为处理设施，利用以土地为

50、处理设施，利用土壤土壤-植物系统植物系统的的吸附吸附、过滤过滤及及净化净化作用和自我调控功能，达到对水净化的目作用和自我调控功能，达到对水净化的目的。可分为快速渗滤、慢速渗滤、地表漫流和地下渗的。可分为快速渗滤、慢速渗滤、地表漫流和地下渗滤生态处理等几种形式。滤生态处理等几种形式。 经验表明，对于有机化合物尤其是经验表明，对于有机化合物尤其是有机氯和氨氮有机氯和氨氮等有较好的去除效果。等有较好的去除效果。3.5.1湖滨陡坎沿岸水域基底修复技术湖滨陡坎沿岸水域基底修复技术 采用采用人工方法人工方法在需要进行大型在需要进行大型水生植物群落水生植物群落恢复恢复的的湖滨陡坎沿岸湖滨陡坎沿岸的水域实施基

51、底修复工程措施，在目的水域实施基底修复工程措施，在目标水域边界标水域边界构筑水下围埝构筑水下围埝，采用绞吸式，采用绞吸式挖泥船挖泥船将疏浚将疏浚的湖泥按设计高程要求吹填至基底修复工程区内，形的湖泥按设计高程要求吹填至基底修复工程区内，形成成缓坡浅滩缓坡浅滩，改善湖泊沿岸带，改善湖泊沿岸带自然条件自然条件，为湖泊沿岸，为湖泊沿岸带生态修复创造良好的带生态修复创造良好的生境条件生境条件。3.5 其它方法其它方法 该技术在国内湖泊富营养化生态修复工程中该技术在国内湖泊富营养化生态修复工程中首次成功应用并已申请专利。首次成功应用并已申请专利。 该技术具有该技术具有结构简单结构简单、体积小体积小、抗风浪

52、抗风浪能力能力强、维护强、维护方便方便、投资及运行、投资及运行费用低费用低等特点，其有等特点，其有利于人工筑堤湖泊天然湿地的恢复，实现湖滨带利于人工筑堤湖泊天然湿地的恢复，实现湖滨带诸多诸多生态功能生态功能的发挥，包括净化水体、抑制湖泊的发挥，包括净化水体、抑制湖泊蓝藻水华、提高生物多样性及景观美学价值等。蓝藻水华、提高生物多样性及景观美学价值等。3.5.2 清洁底泥吹填技术清洁底泥吹填技术工艺流程工艺流程：1、对工程区周边进行勘察，确定泥源；、对工程区周边进行勘察，确定泥源；2、选用合适的疏挖设备按工程区基底修复设计的要、选用合适的疏挖设备按工程区基底修复设计的要 求进行吹填施工；求进行吹填

53、施工；3、在基底修复满足设计要求的前提下实施水生植被、在基底修复满足设计要求的前提下实施水生植被 种植等工程。种植等工程。作用作用：减少水深、改善底质性状、创造多样性地：减少水深、改善底质性状、创造多样性地 形，为水生植被恢复创造有利的生境条件。形，为水生植被恢复创造有利的生境条件。清洁底泥吹填技术工艺流程清洁底泥吹填技术工艺流程3.5.3 复合生态滤床复合生态滤床 是是垂直流人工湿地垂直流人工湿地的改进工艺，成功应用于城的改进工艺，成功应用于城市河道、湖泊等水环境治理。市河道、湖泊等水环境治理。 滤床设置于景观水池一端，依池而建，其上种滤床设置于景观水池一端，依池而建，其上种植菖蒲、风车草等

54、景观植物。在滤床内填充具有植菖蒲、风车草等景观植物。在滤床内填充具有吸吸氮聚磷氮聚磷等功能的等功能的填料填料，将水体中的氮、磷等营养物，将水体中的氮、磷等营养物质吸附在多孔介质附近，被种植在多孔介质上的水质吸附在多孔介质附近，被种植在多孔介质上的水生植物吸收利用，将氮、磷等营养物质去除。底部生植物吸收利用，将氮、磷等营养物质去除。底部布设布设集水系统集水系统，水体从上向下通过滤料进入集水支，水体从上向下通过滤料进入集水支管和主管，最后自流进入集水池。管和主管，最后自流进入集水池。复合生态滤床的复合生态滤床的工作原理工作原理： 先由先由滤床基质滤床基质吸附水中的污染物质，再利用吸附水中的污染物质

55、，再利用植植物和微生物物和微生物吸收基质上的污染物质，从而使基质长吸收基质上的污染物质，从而使基质长期保持良好的吸附能力。同时，通过植物的期保持良好的吸附能力。同时，通过植物的根系复根系复氧能力氧能力，使基质得到再生，最终实现生态修复污染，使基质得到再生，最终实现生态修复污染地表水体的目的。地表水体的目的。复合沸石滤床修复北方景观水体的实验研究：复合沸石滤床修复北方景观水体的实验研究： 以以天然矿物质天然矿物质沸石、细砂及煤渣取代传统滤料构沸石、细砂及煤渣取代传统滤料构建建复合基质生态床复合基质生态床, , 表面种植表面种植景观植物景观植物, , 采用采用下向流下向流- -上向流上向流运行方式

56、修复运行方式修复景观水体景观水体。复合基质生态床结构示意图复合基质生态床结构示意图复合生态滤床用于重金属污染地表水体修复：复合生态滤床用于重金属污染地表水体修复： 以以蛭石蛭石为滤床基质，植物根系可以有效地吸收为滤床基质，植物根系可以有效地吸收蛭石吸附的重金属，从而有效提高蛭石的再吸附能蛭石吸附的重金属，从而有效提高蛭石的再吸附能力，延长滤床工作周期。力，延长滤床工作周期。蚯蚓生态滤池对生活污水中氮的去除作用蚯蚓生态滤池对生活污水中氮的去除作用 根据蚯蚓具有提高根据蚯蚓具有提高土壤通气透水性能土壤通气透水性能和促进有和促进有机物质的机物质的分解转化分解转化等生态学功能而设计等生态学功能而设计,

57、 , 实现滤池实现滤池通气供氧和解决滤池堵塞等问题通气供氧和解决滤池堵塞等问题 人工强化引入蚯蚓及对填料进行了适当的改进。人工强化引入蚯蚓及对填料进行了适当的改进。3.5.4 超声波和改性粘土集成技术超声波和改性粘土集成技术超声波作用：将藻类超声波作用：将藻类细胞壁细胞壁和和气囊气囊破碎或破坏其破碎或破坏其生生理功能理功能使其死亡。使其死亡。集成技术：在去除藻类集成技术：在去除藻类气囊气囊而又不影响而又不影响细胞活性细胞活性的的情况下进行絮凝，在提高除藻率的同时防止大量藻情况下进行絮凝，在提高除藻率的同时防止大量藻类突然性死亡，以减少二次污染。类突然性死亡，以减少二次污染。 3.5.5 复合生

58、态滤床和光催化技术复合生态滤床和光催化技术 光催化技术中藻细胞裂解后释放出光催化技术中藻细胞裂解后释放出内溶物内溶物又可加又可加重水体的富营养化，与其它除氮除磷方法如复合生态重水体的富营养化，与其它除氮除磷方法如复合生态滤床一同使用，则可以显著改善应用效果。滤床一同使用，则可以显著改善应用效果。景观水景观水复合生态滤床复合生态滤床光催化设备光催化设备水景水景自流自流自流自流泵泵工艺流程工艺流程4. 海洋污染修复海洋污染修复4.1 2010年我国海洋环境质量总体概况年我国海洋环境质量总体概况4.2 海洋主要污染物种类海洋主要污染物种类4.3 海洋石油修复措施海洋石油修复措施4.4 海洋重金属污染

59、修复海洋重金属污染修复4.5 海洋富营养化治理海洋富营养化治理4.1 2010年我国海洋环境质量总体概况年我国海洋环境质量总体概况 2010年，我国海洋环境质量年，我国海洋环境质量总体总体维持在维持在较好较好水水平，主要海洋功能区环境质量基本满足海域使用要平，主要海洋功能区环境质量基本满足海域使用要求，海洋赤潮和绿潮灾害有所减轻，但求，海洋赤潮和绿潮灾害有所减轻，但江河污染物江河污染物入海量增加，入海量增加，溢油溢油等突发事故灾害对海洋生态环境等突发事故灾害对海洋生态环境的损害严重。近岸局部海域的损害严重。近岸局部海域富营养化、海洋环境灾富营养化、海洋环境灾害频发害频发和和海岸带生境破坏海岸带

60、生境破坏是影响我国海洋环境状况是影响我国海洋环境状况的突出问题。的突出问题。4.2 海洋主要污染物种类海洋主要污染物种类4.2.1 重金属污染重金属污染4.2.2 油污染油污染4.2.3 海水富营养化海水富营养化4.2.4 有机化合物的污染有机化合物的污染4.2.1 重金属污染重金属污染 种类繁多，比较重要的有种类繁多，比较重要的有汞、铜、镉、铅、锌、汞、铜、镉、铅、锌、铬、钴、镍、锰、钒、银、铍铬、钴、镍、锰、钒、银、铍等，等，砷和硒砷和硒是非金属，是非金属，但它的毒性类似于重金属。但它的毒性类似于重金属。 大多通过河川间接或直接排放入海。大多通过河川间接或直接排放入海。来源：来源： （1）