ESB生态演替式水体修复技术

1、ESB-生态演替式水体修复技术前言水是一座城市的历史,是财富,是资源,是文明素质和文化底蕴的象征.离开了水,城市就 没有灵气.乐水亲水、近水而栖,是人类的天性,由水形成的环境美是一种天然美.然而近二 十年来,随着人口及社会经济的迅速开展,城区内河及相关水体的环境状况越来越差.有关部 门虽然投入了大量的人力物力,实施了包括引流、截污、清淤等一系列整治举措,但是随着城 市污水排放总量的不断增加,污水处理率未能同步增长,使城市内河接纳污染的负荷越来越大,大多数河段淤积严重,水流不畅,纳污容量越来越小,内河水质普遍处于国家地面水水质标准V类及劣V类之间.水体恶臭及由水体富营养化引起的蓝藻水华泛滥,给城

2、市水体景观和居民 身体健康带来了严重威胁.为保证宁波生态城市建设的顺利实施,把宁波建设成具有比拟兴旺的生态经济、优美的生态 环境、宜人的生态人居、人与自然和谐相处的可持续开展城市,市政府经反复论证,提出了以 大力建设工业和生活污水处理设施、市区内河和流域整治为重点的碧水工程建设,其中以营造流畅、水清、岸绿、景美水乡风貌为目标的 千里清水河道综合治理工程,预计在今后5年投入资金达100亿元.为配合宁波生态城市建设,向千里清水河道综合治理工程提供科学、实用的生态治水方案, 开展 河道水污染生物-生态修复技术研究与示范 ,已成为我市生态环境 建设的迫切需要.明内外同步研究现状和开展趋势河道污染是区域

3、人口、经济、社会开展到一定阶段后造成的,污染治理的根本性举措是污染 源的治理.因此,世界各国均把污水截流、废水达标排放和限制排污总量作为河道整治的首要 举措.然而,由于难以铲除的面源污染及内源污染,即使在污水排放得到有效限制的情况下, 河道污染及其富营养化问题仍然十分突出.为此,各地在河道治理中,把污染源治理和强化水 体的自净水平同时作为河道修复的重要目标.纵观国内外河道治理现状,以下几种方法较为引 人关注：1 .引流冲污和综合调水.引流冲污实质上是对水体污染物和浮游藻类的稀释扩散,就局部 而言常被视为解决水体富营养化相对简单、易行和代价较低的方法.如杭州西湖自钱塘江引水 后对延缓水体富营养化

4、发挥了一定的作用.但从整体出发,这种方法实为污染转移,有以邻为 壑之嫌；综合调水不同于引流冲污,主要解决水资源的再分配,利用一定的水利设施合理调活 河网水系,到达 以动制静、以清稀污、以丰补枯、改善水质的目的,尤其对提升水体的自净水平能发挥较好的作用.2 .曝气复氧.曝气复氧对消除水体黑臭的良好效果已被国内一些实验室试验及河流曝气中试所 证实.其原理是进入水体的溶解氧与黑臭物质H2S, FeS等复原物质之间发生了氧化复原反应.对于长期处于缺氧状态的黑臭河流,要使水生态系统恢复到正常状态一般需要一个长期的 过程,水体曝气复氧有助于加快这一过程.由于河道曝气复氧具有效果好、投资与运行费用相 对较低

5、的特点,已成为一些兴旺国家如美国、德国、法国、英国及中等兴旺国家与地区如韩国、 香港等在中小型污染河流污染治理经常采用的方法.3 .底泥疏浚.在污染源限制到达一定程度以后,底泥那么成为水体污染的主要来源.因此清 淤疏浚通常被认为是消除内源污染的重要举措.然而,疏浚技术通常是决定疏浚效果好坏的关 键.从最早的人工挖泥到现在的精确水下吸泥,疏浚过程对环境的影响正在变得越来越小.疏 浚作为水利工程和航道工程举措有重要效用,但作为水质治理目前还存在一些难于克服的问题,如一定程度上引起上覆水污染物浓度增加,疏浚后淤泥以其量大、污染物成分复杂、含水量高 而难以处理等等.4 .化学絮凝处理.化学絮凝处理技术

6、是一种通过投加化学药剂去除水层污染物以到达改善水质的污水处理技术.近年来,化学絮凝处理技术在强化城市污水一级处理的效果方面得到了 越来越广泛的研究与应用,而随着水体污染形势的日趋严峻,对严重污染的水体如黑臭水体的 治理,化学絮凝处理技术的快速和高效也显示其一定的优越性.但是由于化学絮凝处理的效果 容易受水体环境变化的影响,且必须顾及化学药物对水生生物的毒性及生态系统的二次污染, 这种技术的应用有很大的局限性,一般作为临时应急举措使用.5.生物-生态修复技术.生态一生物方法是近年来开展起来的一种新型环境生物技术.这类技 术主要是利用微生物、植物等生物的生命活动,对水中污染物进行转移、转化及降解作

7、用,从 而使水体得到净化,创造适宜多种生物生息繁衍的环境,重建并恢复水生生态系统.由于这类 技术具有处理效果好、工程造价相对较低、不需耗能或低耗能、运行本钱低廉等优点.同时不 向水体投放药剂,不会形成二次污染,还可以与绿化环境及景观改善相结合,创造人与自然相 融合的优美环境,因此已成为水体污染及富营养化治理的主要开展方向.欧美等兴旺国家对生物-生态修复技术高度重视,并已投入了大量资金进行研究与应用,如美国在1972年就研究利用生物修复技术去除宾夕法尼亚州Ambler管线泄漏的汽油.荷兰在 20世纪80年代就已花费约15亿美元进行土壤的生物修复；1991年3月,在美国圣地亚哥举行的第一届原位生物

8、修复国际研讨会使生物修复技术的推广和应用走上迅猛开展的道路.我国科 技部和云南省于 2000年4月投入5000万元经费,启动了 滇池水污染治理技术研究工程,其 中2370万由中科院水生所专项应用于滇池蓝藻的生物限制；2002年12月,国家“973方案正式启动了湖泊富营养化过程与蓝藻水华爆发机理研究,经费额度达2800万元.中国科学院南京地理与湖泊研究所、同济大学等科研院所也分别在太湖、上海苏州河等污染水体进行了卓有 成效的生物-生态修复试验.2000年宁波大学利用生物操纵技术成功限制了宁波月湖的蓝藻水 华,该项成果在2001年国际蓝藻限制学术会议上得到了国内外同行专家的一致肯定.综观国内外工作

9、,有关生物-生态修复的研究与应用大致可分三个方面.一是以应用微生物为主体的生物 修复技术,美国、日本及国内一些生物工程公司的产品已进入应用试验阶段,在局部区域,特 别是城市内河治理中不乏有成功的例子；其二是应用高等植物为主体的植物-生态修复技术,适用于大面积、低浓度的污染位点,由于植物修复是一个自然的过程,易为公众接受；第三是基 于 寰物链原理的生物操纵技术,应用罗非鱼、鲤鱼及贝类等滤食性动物的放养及水体生物群 落结构的优化,对限制富营养化水体蓝藻水华发挥了明显的作用.由于内河治理的最终目的是河道生态系统功能与结构的恢复,并促使系统的自我维护和自我开展.因此,生物一生态修复技术被认为是 21世

10、纪我国生态环境保护领域最有价值和最具生命 力的生物处理技术.*SB-生态演替式水体修复技术简介ESB水体修复技术生态演替式水体修复技术是一工程前世界上正在兴起的突破性的一种 水体修复技术.ESB水体修复技术是利用培育的植物、动物或培养接种的微生物的生命活动. 对水体污染物进行转移、转化及降解作用,从而使水体得到净化的技术,还可以绿化环境及景 观改善结合起来,在治理区建设休闲和娱乐设施,创造人与自然融合的优美环境.ESB水体修复技术思路是,消除争氧物质,稳定水体的高溶氧状态,快速培植优势好氧微生物,打造生态 根底,并通过水生动、植物定向培养、建立起人工生态,通过人工生态向自然生态演替,恢复 水体

11、生物多样性,并充分利用自然系统的循环再生、自我修复等特点,实现水生态系统的良性 循环.ESB水体修复技术包括：微生物修复技术、人工湿地技术、浮岛技术、植物操控技术,生态 护提技术,生态复氧技术、生态清淤技术、水生动物恢复和重建技术等.在实际工程应用中, 可根据水体污染程度,水体环境资源现状及业主要求等考虑选用不同的技术组合,以呈现生态 效益和经济效益的双赢. ES欧体修复技术的原理和应用1、ESB生态清淤技术微生物降低内源污染微生物是生态系统的重要组成,它们能将自然界中的动、植物的尸体及残骸分解,将一些有害的污染物质加以吸收和转化,成为无毒害或毒害较小的物质.微生物能分解河床底质中有机碳源及其

12、它营养物质并转化为菌体,促使底泥硝化减少底泥体积,稳定底泥物理、化学性质,阻隔减少内源污染对水体的影响.脱氮微生物通过硝化和反硝化作用能分解氨氮,分解后的硝态氮被植物吸收,使局部氮退出水体循环,进而能净化水质.P ;见2、ESB 生物膜对水体的净化作用生物膜是一种为参与污染物净化的微生物、原生动物、小型浮游动物等提供附着生长条件的 设施.它是在固定支架上设置生物填料,使大量参与污染物净化的生物在此生长,由于其固着 生长而不易被大型水生动物和鱼类吞食,使单位体积的水体中生物数量成几何级数增加,可强 化河湖水体的净化水平.生物膜外表积大,可为微生物提供较大的附着外表,有利于增强对污 染物的降解作用

13、.生物膜其反响过程是：基质向生物膜外表扩散,在生物膜内部扩散,微生物分泌的酵素与催化剂发生化学反响,代谢生成物排出生物膜.生物膜形成示意图生物膜法处理的机理是使工程菌和原生动物、后生动物一类的微型动物附着在填料或某些 载体上生长繁育,形成膜状生物污泥,污水与生物膜接触时,污水中的有机污染物、藻类、氮、 磷等营养物,被生物膜上的微生物所摄取,使微污染水得到净化,微生物自身也得到繁殖.这 种处理方法能够有效的去除污水中有机污染物,降低污染物总量,使水体得到净化,在污水及 微污染水的处理中得到了应用.治理前治理后3、ESB 浮岛的净化作用浮岛原本是指由于湖岸的植物附着泥碳层向上浮起,漂浮在水面上的一

14、种自然现象.本工程的浮岛是一种象筏子的人工浮体,在上边栽培一些芦苇之类的水生植物,漂浮在水面.人工浮岛的水质净化针对富营养化的水质,利用生态工程学原理,降解、吸收水中的COD、氮、磷等.专家普遍认为植物的遮蔽效果在抑制浮游植物繁殖方面起了很大作用.它的主要机能可以归纳为三个方面：水质净化；创造生物鸟类、鱼类的生息空间；改善景观.根据有关研究资料,人工浮岛植物的水质净化要素有以下6个： 植物根茎等外表对藻类的吸附、分解. 植物根系的营养吸收作用. 为原生动物、轮虫、挠足类、枝角类、甲壳类等的摄食、繁衍等提供场所.为滤食性鱼类的摄饵、捕食、产卵繁殖、栖息等活动提供场所.去除悬浮性物质. 日光的遮蔽

15、效果,抑制藻类生长,平衡水温.兴旺晌水生植裳眼系4、ESB 人工湿地岸边涉水植物种植河流沿岸水生植物带人工湿地的水质净化要素有以下8个:1 .植物根茎等外表生物膜对有机物,特别是对藻类的吸附去除；2 .植物根系的营养吸收；3 .昆虫的摄饵、羽化等；4 .鱼类的摄饵、捕食；5 .预防已沉淀的悬浮性物质再次上浮；6 .日光的遮蔽效果；7 .在污泥外表的除磷脱氮；8 .保护河岸作用.岸边种植的植物岸边种植的菱白岸边种植的香蒲扎根水下的挺水植物挺水植物浮水植物错落生长外菜睡莲限制去污水平强,生长速度快的植物的生长范围.同时有利于对该植物物种的治理,预防 造成生态灾难,扩散到相邻水域.通过此种方法可以证

16、实,一些所谓的害草是可以进行环境利 用的.被完全限制在网箱中的凤眼莲6、ESB 水生植物净化景观化应用水生植物技术以生态学原理为指导,将生态系统结构与功能应用于水质净化,充分利用自然 净化与水生植物系统中各类水生生物间功能上相辅相成的协同作用来净化水质,在水体中适当 布置既有欣赏价值又有净化功能的浮水植物和挺水植物,使水体不仅具有自然风貌的景观,而 且增强城市水体的一, .生物净化功能.根据水面的大小 不同布置植物网箱, 以限制水生植物的水面景观综合岸线生长范围,满足景观 空间形态的需求,并 留出维护行船的通景观浮岛美丽 漂亮点缀湖面景观和倒影、水面植 物进行适当的景观组织,形成水面画 卷；植

17、物以防污抗污、具净化水质功能的水生植物为主,并具有较高的欣赏价值,接合植物季节生长特点；其中 水面浮水植物以睡莲、风眼莲为主,岸边挺水植物以芦苇、香蒲、菱白、荷花等,配合四季常 青植物美华景观.既有水景绿化的作用,也起到净化水质、保护鱼类生长环境、保护河流生物 多样性的目的.北京植物园莺尾、睡莲造景北京植物园水聚藻、千屈菜、莺尾造景北京植物园千屈菜、荷花造景北京转河慈菇、菱白治理水体7、ESB 水生动物净化水体水体中投放适当的水生动物可以有效的去除水体中充裕营养物质,限制藻类生长,底栖动物 螺蛔主要摄食固着藻类,同时分泌促絮凝物质,使湖水中悬浮物质絮凝,促使水变清.滤食性 鱼类,如鲫、鳏鱼等可

18、以有效的去除水体中藻类物质使水体的透明度增加.课题水域面积大, 会成为许多有害昆虫如蚊、蝇的滋生场所,在水中投鱼,它可摄食蚊子的幼虫及其它昆虫的幼 虫,预防了水域对周围环境造成的危害.鱼是水生食物链的最高级,在水体内藻类为浮游生物的食物,浮游生物又供作鱼类的饵料,使之成为：菌一藻类一浮游生物一鱼类的食物链.利用食物链关系进行有效的回收和利用资源,取得水质净化和资源化、生态效果等综合效益.附着在草叶上的螺蛔游弋在治理水体的花鲤外来能源市益恸生物底栖动物草食性动物肉食性动物完成养分传递.浮游植物- 食性鱼类.食物链的建立是在生态循环的根底上 境改善.它标志河流生态的恢复,水体生产力的提升,水域环排泄物,有机碎局8、ESB 新生态链建立恢复种植水生高等植物群落为原生动物提供场所,原生动物以微生物为食,消耗水中有机物总量人工恢复生物链害暴北京奥运会配套工程已屈生4年的塌代混凝土堤防迎水坡护砌工程水体生态恢发-生态图9、ESB 生态护堤技术绿化混凝土 绿化混凝土是能够适 应植物生长,可进行植被作 业,具有恢复和保护自然环 境、改善生态条件、保持原 有防护作用功能的