某江水体生态治理项目关键点难点及解决措施

3.1、水生态修复关键技术 13.2、DPA微生物驯化富氧净水技术 23.3、沉水植物水质净化技术 73.4、水生动物多样性构建技术 93.5、水生态系统集成技术 123.1、水生态修复关键技术本工程采取DPA微生物驯化富氧净水技术工艺，根据需要辅以水生植物种植。DPA微生物驯化富氧净水技术在透明度、CODMn、TP等指标上可快速达标，在生境的改善上作用明显。而微生物和沉水植物主要是通过创造适宜多种生物生息繁衍的环境，重建并恢复水生态系统，恢复水体生物多样性，并充分利用生态系统的循环再生、自我修复等特点，实现水生态系统的良性循环。生境改善：在河道治理中，对内源中河水的治理技术归纳为生物环境改善技术即生态环境改善技术，目前是一类较难的领域。常规技术是单纯生物浮岛、水生植物、微生物菌群、生物湿地等，但没有较高的去除效率和明显的改观，时间处理周期也较长。DPA微生物驯化富氧净水技术在透明度、CODMn、TP等指标上可快速达标，在生境的改善上作用明显。复合生态：由于在进行河道治理时，尤其是对地表水体进行治理，必须考虑到与整个生态环境的融合，本技术在河水通过DPA微生物高分子材料吸附后，水体自净能力明显提高，水生动物生存活跃，氨氮、总氮、总磷指标有明显下降，与自然界的生态结合紧密，达到多种技术的复合，对水体从物理的吸附到自然生态的修复都有极高的组合效应。机械装置辅助：通过增加机械装置改善水体流动性，在封闭水体内建立内循环，及时打捞清除河道垃圾及污染物，增加水溶氧，可以更快恢复水生态。3.2、DPA微生物驯化富氧净水技术2.1、技术原理通过往河道中投加专门研发的DPA微生物高分子纳米材料，形成富氧驯化生物膜，高效“抓取”水体中的污染物质，达到净化水体的目的（图2）。1、以碳氢链为骨架，用多种功能基团，通过多元胶束共聚，形成单一组分的两性DPA微生物高分子富氧驯化生物膜。2、R为嫁接于DPA微生物高分子碳氢链上的功能基团，主要为带有表面活性的非离子基团、阴离子基团、阳离子基团，也包括不带活性但有其他功能的基团，聚合后形成两性DPA微生物高分子富氧驯化生物膜。反应过程2.2、技术特性DPA微生物驯化富氧净水技术（富氧驯化生物膜技术）是一项着眼于水生态系统建设的综合性生态修复技术。该技术以恢复生态链为主体，提升水质的同时，形成微生物与水体藻共生互作功能团，利用水生动、植物及生态系统食物链摄取原理和生物相生相克关系，改善水体生物结构及多样性，提升水体自净能力，并终修复或者重建完整的、功能健全的、良性的水生态系统。该技术有助于提高水生态系统的自我调节能力与自组织能力向有序的方向进行演化。富氧驯化生物膜技术的定制功能DPA微生物高分子材料在污水中会形成纳米尺寸的富氧驯化生物膜，可迅速“抓取”、“团聚”，“分离”水体中的污染物质，游离细菌，藻类等，提升水质的同时，构建并利用微生物与水体藻互作共生功能团进一步去除水体中的污染物。不仅可在短时间内迅速改善COD,TP,透明度等指标还可利用形成的微生物与水体藻互作共生功能团持续性提升水质，改善水生态。微生物与水体藻互作共生功能团指作为生产者的藻类可利用细菌分解产生的二氧化碳，盐类等物质进行光合作用，其光合作用生成的氧气，有机物又可供细菌生长。此外，微生物与水体藻互作共生功能团还有效得结合了藻类对污水中的氮磷营养物质，重金属离子等污染物的强大摄取功能及细菌对污染物的强效降解能力。因此，微生物与水体藻互作共生不仅是物质及能量交换上的复杂互作关系，而且在水污染物处理上起着相辅相成的作用。常规性实践中，光能利用率是限制微生物与水体藻共生系统治污效率及推广的主要因素。但是，富氧驯化生物膜技术形成的纳米尺寸的富氧驯化生物膜同时具有双电性和双亲性，能够对溶液中的多种污染物及微生物与水体藻进行快速吸咐、团聚、沉淀，高效去除水中污染物同时，明显提高的水体透光度提高了微生物与水体藻共生功能团的光能利用率，进而保证了微生物与水体藻共生系统去污能力的稳定性，高效性，持续性。稳定的微生物与水体藻互作共生系统又可进一步提升水体食物链系统的稳定性，并促进水生态系统修复。传统的水污染技术中也不乏具有吸附或分离功能的，但都因其各自的明显缺陷而不适用于以生态修复为目的的大规模市场化推广。比如，传统的利用砂石，砾石进行吸附、虽可去除部分污染物及藻类，改善水体的景观效果，但只适用于悬浮物和藻类较少的景观水体治理，对氮、磷及其他污染物的去除效果不佳。新型研制的将生物降解过程与膜分离技术相结合的膜生物反应器废水处理装置，对富营养化水体氨氮，COD的去除可分别达90%和50%，但因其能源消耗大，处理成本高，易发生膜污染，目前在国内尚难推广。利用微生物与水体藻互作共生系统进行废水处理主要采用高效藻类塘或共固化微生物与水体藻系统。高效藻类塘往往因其占地面积大、光能利用率低，流动性为不易检测和控制等问题不宜推广，尤其在土地紧缺的地区。对于共固化微生物与水体藻系统，载体的性能及成本，以及缺乏成熟渐变的固定化方法是限制该方法应用的主要因素。此外，该方法与传统去污工艺的结合也有待加强。富氧驯化生物膜技术成功融合了富氧驯化生物膜吸附分离作用与微生物与水体藻互作共生作用的优势，相辅相成，摒除了目前市面上应用的污水处理方法现存的较多问题。该技术绿色，环保，低投入，高产出，能有效提升水质，改善生境，是一种促进生态系统修复的综合性水体处理技术。它的主要优势：（1）快速改善生境。利用富氧驯化生物膜同时具有双电性和双亲性的特性，对溶液中的多种污染物及微生物与水体藻进行快速吸咐、团聚、沉淀，构建并利用微生物与水体藻互作共生功能团。提升水质的同时，提高了水体透光度及微生物与水体藻互作共生功能团的光能利用率及去污效率。（2）构建复合生态。在提升水质的前提下，稳定的微生物与水体藻互作共生系统又可进一步提升水体食物链系统的稳定，并促进水生态系统修复提升水体自净能力。（3）无二氧化碳的排放，能有效去除污水中散发的异味。（4）具有较强的安全性。使用的DPA微生物高分子功能材料属于大分子量碳氢有机聚合物具有生物安全性，不但对人体没有危害，而且可以全面清除污水中大肠杆菌等有害菌。此外，通过提高自然界中原本存在的微生物与水体藻互作共生系统进行污水处理，一般无需人为引入自然体系外的物质。（5）“广谱”有效性。水体中污染物成分复杂多变，本技术可根据不同水质，定制化设计材料的分子结构，高效去除水中多种污染物。3.3、沉水植物水质净化技术（1）技术组成及特点在合适的水深范围内，进入水体的营养物质可通过构建多种类型的水生植被进行有效的水质净化。水生植物经过自身直接吸收、附着微生物转化、物理吸附及沉降，可遏制底泥营养盐的释放，抑制藻类生长，起到降低营养盐负荷的作用。本工程采用优选和培育的沉水植物，主要选择净水能力强，景观效果好，能够有效控制、不会恣意泛滥生长的种类，包括苦草、轮叶黑藻、伊乐藻、金鱼藻、菹草等。通过种植轮叶黑藻、伊乐藻等构建沉水植物净化系统，栽植方式以群落形式，以实现水体的自净，提升水域景观效果。沉水植物主要作用包括：物理作用：沉水植物减小风浪扰动，降低水流速度，促进悬浮物沉降，抑制再悬浮。植物的吸收作用：沉水植物可通过根、茎、叶直接吸收利用污水中的营养物质，供其生长发育，并把大量营养盐物质固定在其生物体内。植物的富集作用：许多的沉水植物有较高的耐污能力，能吸附、富集一些有毒有害物质，如重金属铅、镉、汞、砷、钙、铬、镍、铜等，其吸收积累能力为：沉水植物>漂浮植物>挺水植物，不同部位浓缩作用也不同，一般为：根>茎>叶，各器官的累积系数随污水浓度的上升而下降。氧的传输作用：水体中的污染物降解需要的氧主要来自大气自然复氧和植物输氧。有研究表明，水生植物的输氧速率远比依靠空气向液面扩散速率大，特别是沉水植物，其在水体中可释放大量的原生氧，保持水体高溶氧状态，提高水质净化效果。为微生物提供栖息地：微生物是水体净化污水的主要“执行者”，水体中微生物的种类和数量很丰富，因为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供了良好的生存环境，也为水体污水处理系统提供了足够的分解者。研究表明，有植物的水体系统，细菌数量显著高于无植物系统，且植物根部的分泌物还可促进某些嗜磷、氮细菌的生长，促进氮以气态形式释放，磷向无机状态转化、从而间接提高净化率。（2）技术优势：自然生态：通过水生植物构建为水体生态环境构建提供基础，为微生物提供附着基质，有利于快速恢复健康水体生态系统，促进水体自净能力。效果稳定可控：水生植物种类为乡土物种，具有成活率高、净化效果明显、景观效果好、易于管理控制、不会造成物种入侵危害等优点。3.4、水生动物多样性构建技术（1）技术原组成及特点在保护水生植物净水功能的前提下，完善人工生态系统食物链和食物网结构，在水体中放养一定种类和数量杂食性鱼类和底栖动物，提高水生生态系统的稳定性。自然水生生态系统通常由以下两条食物链构成：A、牧食链：肉食性浮游动物肉食性浮游动物肉食性浮鱼类光能触及生产者藻类、水草营养盐植食性底栖动物植食性鱼类B、腐食链：外源有机物外源有机物植物残体动物残体和粪微生物浮游动物滤食性鱼类底栖动物肉食性鱼类图4.16河道生态系统食物链示意图通过人工放养鱼、虾、底栖动物等水生动物，增加食物链顶级消费者，可将水体中的营养盐等转化为人类可以利用的鱼类等产品进行收获，与此同时使水质得到净化。水生动物的放养将充分考虑水生动物物种的配置结构（时空结构和营养结构），科学合理地设计水生动物的放养模式(种类、数量、个体大小、食性、生活习性、放养季节、放养顺序等)。鱼类黑鱼生性凶猛，繁殖力强，胃口奇大，中地区为5~7月，以6月较为集中。繁殖水温为18℃~30℃，最适水温为20℃~25℃。乌鳢有极强的生命力和对环境的适应能力，无论是湖泊、水库、河川、溪沟、塘堰还是水田、渠道，甚至连一般鱼类难以生存的沼泽、积水潭、洼凼等都能生长、繁衍。虾类岸边落叶、河中水草等形成的有机碎屑以及水生动物粪便、尸体等形成的有机物质易污染景观水体，在河中放养一定数量和青虾以摄食有机碎屑，起到净化水质作用。底栖动物底栖动物根据摄食习性选择螺、贝类作为群落调控主要种类。（2）技术优势人工放养适宜生境的水生动物，不仅不会破坏原有水生生态系统，反而会增加生态系统生产力、增加水体生机活力。同时通过人工干预促进食物链的完善，可快速恢复并加长食物链，加快水体中污染物的去除速率，生态、有机的消除水体污染。3.5、水生态系统集成技术健康水生态系统各成分是个完整的有机体，除了必要的非生命类物质基础（阳光、水、空气和土壤等），还需有处于生态平衡状态下的生产者、消费者和分解者。因此，健康水生态系统中有各类水生植物（