環保技術

 

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城市水生態環境生物修復技術
黑臭河道污水治理新方案


    一、城市水生態環境:

城市水生態環境是城市生存與發展必不可少的要素,在城市及周邊地區經濟發展和生態保護中,都有著十分重要的地位。隨著當今社會城市化和城市現代化步伐的加快,人類創造的財富和人類自身都越來越緊密地向城市集中,城市對水資源的依賴和水患可能給城市造成的災難也越來越嚴重。因此,解決這個問題對城市經濟與環境的協調發展具有重大作用。

    水生態系統是具有一定結構和功能的統一體,從結構上講,包括6個主要組成部分:1、參加物質循環的無機物質;2、聯系生物和非生物的有機化合物;3、氣候條件(溫度、光照及其他物理因素);4、生產者-自養生物,利用簡單的無機物生產有機物;5、大型消費者或吞噬者,主要是食用其他生物或顆粒有機物的動物;6、微型消費者、腐食者或分解者,主要是細菌和真菌,利用或者分解死亡原生質中的有機化合物,吸收某些分解產物和釋放可被生產者利用的無機營養物,同時釋放可供其他生物為能源的有機物質,或者是對其他生物的生長具有抑制或促進作用的有機物質

二、水生態環境的污染:

水生態系統是一個有機整體,污染物進入河流生態系統后,污染物和環境之間以及污染物之間相互作用,以及污染物在食物鏈間的流動,進而產生錯綜復雜的生態效應。由于污染物種類不同以及生態系統物種個體的差異,使得生態效應發生及其機理多樣性。根據污染物的作用機理,可分為以下幾種形式:

    1,物理機制
    物理機制是指外界的污染使生態系統中某些因子的物理性質發生改變,從而影響生態系統的物理環境(非生物環境),進而影響生態系統的生物環境和生態系統的穩定性,產生各種生態效應。

    2,化學機制
    廢污水中含有大量的污染物,包括有機污染物、無機污染物、重金屬等。化學污染物和水體生態系統的環境各要素之間發生化學作用,同時污染物之間也相互作用,導致污染物的存在形式不斷發生變化,污染物對生物的毒性及生態效應也隨之改變。污染物在河流生態系統的不同界面(底泥-水體、水體-大氣、水體-植物等)發生吸附/解吸過程、固定/釋放過程、氧化/還原過程、螯合/解絡過程、酸/堿反應過程、揮發/凝結過程、溶解/沉淀過程以及水解、脫氧過程等,使污染物得到降解或者形態發生改變,進而影響污染的遷移、轉化途徑。

    進入水體中的有毒有機物主要發生水解作用、光解作用等。在水解過程中,化合物減少程度不僅取決于有機化合物的性質,而且與介質溶液有關。許多溶解性有機質能夠堿催化水解反應,而且加速酸催化水解反應,同時腐殖質對某些有機物的分配作用也影響水解速率。有毒有機污染物能發生光解反應,光強和光譜分布是決定光解速率的主要因素。

    3,生物學機制
    污染物進入生物體后,對生物體的生長、新陳代謝、生化過程產生各種影響,如對植物的細胞發育、組織分化以及植物體的吸收機理、光合作用、呼吸作用、蒸騰作用、次生物質代謝等。
    根據污染物的作用機理,可分為生物體累積、富集機理,生物吸收、代謝、降解和轉化機理,其中生物體累積、富集機理指污染物進入生態系統后被一些生物直接吸收而在生物體內累積。污染物通過不同營養級的傳遞、遷移,使頂級生物的污染物富集達到嚴重程度。生物吸收、代謝、降解與轉化機理指污染物進入生物體后,在各種酶的參與下發生氧化、還原、水解及絡合等反應。部分污染物經過上述反應,轉化或降解成無毒物質。生物對污染物的吸收和累積與污染物性質、環境因素和生物因子有關。

    4,綜合機制
    污染物進入生態系統產生污染生態效應,其往往綜合物理、化學和生物學過程,并且是多種污染物共同作用,形成復合污染效應。復合污染效應的發生形式與作用機理具有多樣性,主要包括協同作用、加和效應、拮抗效應等作用。

三、水生態環境治理常規方法:

城市黑臭河道的治理方法,大致可歸結為物理法、化學法以及生物法,目前主要以物理法為主。一般河道的底泥比較厚,且底泥中含有大量的污染物,如有機質、氮、磷等。城市河道大多為開放式,河水主要的污染源有兩類,一為排入河道的污水,另一類是從底泥釋放到河水的污染物。常規的治理河道的方法是清淤和截污,清淤的辦法是利用河道的閘門或人工做圍堰,將河道兩端封閉,再將河水抽干后采用機械的方法將淤泥清理干凈;截污是將排入河道的污染源截流處理。

    清淤包括機械或人工挖泥的方法,前者只能作為簡易的輔助手段,根本不能從根本上解決問題,而且耗費大量人力物力,效果甚微。機械挖泥法雖然能使局部環境短期內得到改善,但這種方法難以全部徹底清除底泥的,而只挖去部分底泥對水質不會發生任何變化,因為剩余的底泥仍會向水中釋放污染物,而且會造成短期內污染物濃度增高的現象,直至達成新的溶解與釋放平衡,水質沒有任何改善。

    對于小型的池塘,可以把底泥全部擦凈,并且涂上水泥,短期內也許會有明顯改善,但這樣就徹底破壞了生態平衡,變成一潭死水,如果不及時換水仍會出現更大的環境問題。因此對于擁有多種動植物生存的較為復雜的水生生態系統而言,挖泥法會把湖里的底棲生物,微生物一并帶走,打破水體長期形成的生態平衡,中斷生態系統的生態鏈,這樣將會出現新的而且比挖泥前更嚴重的問題。

    換水的方法也不可取,因為引水水源由于周邊點源和面源污染難于徹底控制,另外原有的底泥仍富集了氮磷營養鹽從而會向水中釋放污染物,結果致使引入的新水在短時間過后又重現黑臭現象。另外換水方法成本較高。

城市黑臭河道的常規處理方法有三方面缺點:
    ◆ 河道清淤的工程量大,周期長、工程成本高;
    ◆ 河道截污管理的難度大,短期內無法實施;
    ◆ 水質改善后難以保持,由于開放式河道難以杜絕控制污染物排入,治理一段時間后,河道又逐漸黑臭,并逐漸形成新的污染底泥。

 四、城市水生態環境生物修復技術

1,生物水處理技術簡介
    生物處理技術是一種生物強化技術(bio-augmentation),它是采用從大自然中篩選的多種類優勢微生物種群,并經過定向馴化培育,用之于污染物的降解的一種高效的污染物生物降解技術。生物處理技術源自大自然的啟示,利用大自然中原本存在的高效能的微生物來降解污染物,這種微生物還具有很強的環境適應能力,對各種難降解的污染物質有較強的氧化分解效果。
    生物處理技術水平國際領先。它采用特殊研究開發的三相流化床生物反應器作為處理單元,使系統處理效果(特別是脫氮、除磷、除臭效果)明顯優于傳統的生物處理方法。

    2,生物處理技術的特點
    與傳統的生物處理技術相比,該項技術主要具有以下特點:
  采用了特殊的多種屬環境自然微生物菌群,污染物分解徹底,處理過程中無剩余污泥產生,防止了二次污染,降低了處理成本;
  處理過程環境、衛生、安全,不會產生硫化氫、氨氮等臭味,有害細菌、病毒因不能適應系統的特殊環境而被優勢種群微生物抑制,處理站不易滋生蚊蠅;
  系統具有很強的脫氮、除磷效果;
  生物處理系統運行管理方便,操作過程及維護簡單,系統運行穩定。

與常規的黑臭河道治理技術相比,采用生物技術治理城市黑臭河道有以下優勢:
    1、短時間內即可消除河道的黑臭,效果立竿見影;
    2、河道不用清淤,多種自然環境微生物可逐漸降解河道淤泥;
    3、不用截污,經過本方法治理后,河道可以降解沿途受納的污染物;
    4、經本方法治理后的河道可逐漸恢復河道固有的自凈能力,河道水質不會再次惡化。
 
    3,水生態生物綜合修復技術原理
    水生態生物綜合修復技術治理城市黑臭河道是利用多種設備和設施構建一個有利于多種環境微生物生長的自然環境,使河道恢復自凈能力。一般來說,水質未受污染的河道都具有自凈能力,這種河道由于自然的復氧作用,水體的溶解氧濃度較高,而污染性有機物濃度不高,對氧的消耗量有限,所以水體中的溶解氧濃度可達到動態平衡,水體中有大量的不同種屬的自然環境微生物,利用這些微生物的降解作用,流入河道的少量的污染物即可被處理,河道中的污染物濃度也可達到動態平衡。當排入河道的污染物明顯增加后,溶解氧的消耗速度大于河面自然復氧的速度,這樣好氧和兼氧微生物逐漸消亡,河道失去自凈能力,河道污染物濃度的動態平衡被破壞,于是就會出現河道的黑臭現象。

    水生態生物綜合修復技術有助于河道溶解氧和污染物濃度實現動態平衡。首先通過曝氣裝置的不斷充氧,提高水體中的溶解氧濃度,使水體的溶解氧達到動態平衡;其次采用土工布等設施構建一個相對良好的環境,利用好氧、兼氧、厭氧自然環境微生物的吸附降解能力來消除黑臭,降低水體污染物的濃度,使河道污染物的濃度達到動態平衡。

    水生態生物綜合修復技術核心是加入特效菌,增加水體的溶解氧。菌群內含多種屬景觀水體凈化菌,如硝化細菌、反硝化菌、光合細菌、硫化細菌等特殊菌,這些菌種均來源于自然界,具有較強的降解能力。

    多種有益微生物協同作用,可在短時間內消除水體黑臭、降低水體有機污染物及氨氮濃度,使水體變清、臭味消除,在后續的保潔過程中可逐步提高水體的自凈能力,從而達到使水體長久保持清澈。

    治理前后的對比:

 

 處理前                                   處理后(30天)
   河道黑、臭,能見度為0                        不黑、不臭,能見度為50cm

            處理前                                                         處理后(30天)
     河道黑、臭,能見度為0                                            不黑、不臭,可以看到水下2.5級臺階

五、水體污染修復常用藥劑

 


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