河湖水污染生物生態(tài)綜合治理與修復(fù)技術(shù)
來源： 閱讀：13652 更新時間：2014-04-18 11:021我國地表水污染現(xiàn)狀
隨著經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展，水污染不斷加劇,已成為制約我國經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展的重大“瓶頸”問題。
目前我國七大江河流域均已受到不同程度的污染，特別是在全國138個城市河段中，流經(jīng)繁華區(qū)域的絕大部分水體均污染嚴(yán)重，其中低于國家《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》V類水體的占38%（此處添加黑臭、異味、魚類死亡等照片）。
2012全年共監(jiān)測地表水五大水系88條河段，長2048.2公里，IV類、V類水質(zhì)河長占監(jiān)測總長度的4.3%；劣V類水質(zhì)河長占監(jiān)測總長度的42.1%。
河湖水體治理修復(fù)，是社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展及生態(tài)環(huán)境建設(shè)的迫切需要。
2河湖水污染生態(tài)修復(fù)技術(shù)
目前，國內(nèi)已廣泛使用的河湖污染水體生態(tài)治理技術(shù)主要有五項：生物膜修復(fù)技術(shù)、人工濕地技術(shù)、生態(tài)浮島技術(shù)、固定化生物酶技術(shù)以及曝氣增氧技術(shù)。
生物膜修復(fù)技術(shù)核心在于微生物生境載體材料的選擇。生物膜修復(fù)材料一般分為孔性材料、聚合物膜材料、有機(jī)/無機(jī)凝絮劑、光催化材料、氧化劑五大類，市面上常見的有仿水草式填料、辨帶式填料、環(huán)狀懸浮式填料、懸浮球狀填料、復(fù)合式填料等。
人工濕地技術(shù)主要利用土壤、人工介質(zhì)、植物、微生物的物理、化學(xué)、生物三重協(xié)同作用，對污水、污泥進(jìn)行處理。其作用機(jī)理包括吸附、滯留、過濾、氧化還原、沉淀、微生物分解、轉(zhuǎn)化、植物遮蔽、殘留物積累、蒸騰水分和養(yǎng)分吸收及各類動物的作用。
生態(tài)浮島技術(shù)是利用植物生態(tài)原理來降解水中的COD、氮、磷的含量。它能使水體透明度大幅度提高，同時水質(zhì)指標(biāo)也得到有效的改善，特別是對藻類有很好的抑制效果，同時浮島植物也營造了水面的景觀。
固定化微生物技術(shù)是將特選的微生物固定在選證的載體上，使其高度密集并保持生物活性，在適宜條件下能夠快速、大量增殖的生物技術(shù)。
固定化酶技術(shù)是用載體把酶約束在一定的區(qū)域中進(jìn)行催化反應(yīng)，使反應(yīng)后的酶可以反復(fù)使用的一項技術(shù)。
曝氣增氧是一種增加水中含氧量的方法，河湖曝氣對水體復(fù)氧促進(jìn)上下層水體的混合，使水體保持好氧狀態(tài)，以提高水中的溶解氧含量，加速水體復(fù)氧過程，抑制底泥N、P的釋放，防止水體黑臭現(xiàn)象的發(fā)生；謴(fù)和增強(qiáng)水體中好氧微生物的活力，使水體中的污染物質(zhì)得以凈化，從而改善河湖的水質(zhì)。
3河湖治理關(guān)鍵技術(shù)
北京市水處理環(huán)保材料工程技術(shù)研究中心經(jīng)過多年的技術(shù)研發(fā)和工程實踐，已經(jīng)形成6項河湖治理關(guān)鍵技術(shù)。
（1）碳纖維污水體凈化技術(shù)
中心自主研發(fā)用于水生態(tài)修復(fù)的碳纖維材料，主要是生態(tài)碳纖維復(fù)合材料和高強(qiáng)度生物纖維草兩種，他們具有高比表面積、強(qiáng)吸附能力等特點(diǎn)。經(jīng)實驗研究與工程運(yùn)用證明與美國的阿科蔓生態(tài)基相比較該碳纖維材料具有更好的水處理效果和更低的成本優(yōu)勢。該材料是凈化受污染水域、修復(fù)水環(huán)境生態(tài)的最佳選擇，能夠?qū)崿F(xiàn)環(huán)境零污染與生物安全。
（2）碳纖維雙層平板膜技術(shù)
工程中心通過產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合，研發(fā)HTH系列一體化設(shè)備，該設(shè)備是以膜生物反應(yīng)器工藝為主體的新型污水處理設(shè)備。膜生物反應(yīng)器最大的特點(diǎn)便是用膜組件代替?zhèn)鹘y(tǒng)工藝中的二沉池進(jìn)行固液分離以得到澄清的出水。看似簡單的一加一，其帶來的效應(yīng)卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止二。MBR具有以下明顯優(yōu)勢：
污染物去除率高，出水水質(zhì)好；
負(fù)荷變化適應(yīng)強(qiáng)，耐沖擊負(fù)荷；
污泥排放量；
工藝流程短，系統(tǒng)設(shè)備簡單緊湊，占地省；
易實現(xiàn)自動化控制，維護(hù)簡單，節(jié)省人力；
系統(tǒng)啟動速度快，水質(zhì)可以很快達(dá)到處理要求。
（3）強(qiáng)化人工濕地技術(shù)
強(qiáng)化人工濕地技術(shù)主要包括功能強(qiáng)化、結(jié)構(gòu)強(qiáng)化、填料強(qiáng)化、生物強(qiáng)化、過程強(qiáng)化五個環(huán)節(jié)。
1、功能強(qiáng)化，是指通過對濕地系統(tǒng)的物理作用、化學(xué)作用和生化反應(yīng)的強(qiáng)化，提高濕地去除污染物的凈化功能；2、結(jié)構(gòu)強(qiáng)化，是指濕地防滲、基質(zhì)、腐殖、水生植物和水體等層次結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與預(yù)處理、床體、布水、根系和集水等系統(tǒng)結(jié)構(gòu)動力學(xué)協(xié)同性；3、填料強(qiáng)化，是指強(qiáng)化高爐渣、鋼渣、無煙煤等13種經(jīng)驗填料與碳纖維生態(tài)草等高科技填料的混合吸附能力；4、生物強(qiáng)化，是指以蘆葦?shù)冉?jīng)驗植物去污為基礎(chǔ)，擴(kuò)充浮水、挺水和沉水植物種類，強(qiáng)化根區(qū)微生物在好氧、兼氧、及厭氧條件下對污染物的降解及吸附能力5、凈化過程強(qiáng)化，是指強(qiáng)化基質(zhì)填料-水生植物-根區(qū)微生物凈化過程，包括其厭氧、兼性和好氧三種凈化及沉積、過濾、吸附、降解轉(zhuǎn)化、硝化和反硝化作用。
（4）碳纖維生態(tài)浮島技術(shù)
湖泊、河流等由于面積大等原因只能采用原位生態(tài)修復(fù)法來進(jìn)行改善，利用一般工業(yè)或者生活污水采用的工藝不現(xiàn)實，所以選擇生態(tài)浮島工藝，在凈化水質(zhì)的同時也能起到景觀的效果。由于植物吸收能力有限，再加上根系上微生物量和種類有限等原因，導(dǎo)致這種傳統(tǒng)的浮床工藝處理效果受限。鑒于生物接觸氧化工藝恰到好處能彌補(bǔ)這一點(diǎn)不足，工程中心提出采用人工浮島+生物接觸氧化的組合工藝處理河流、湖泊等微污染水體。本組合工藝有以下幾點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：
生物碳纖維具有高比表面積、吸附性能強(qiáng)、適應(yīng)微生物生長及高強(qiáng)度等特點(diǎn)，完全解決了傳統(tǒng)的生態(tài)浮島存在的問題；
生物碳纖維材料的性狀與水生植物的根系有很好的相似性，利用水生植物和纖維填料附著的生物膜，強(qiáng)化植物與微生物之間的協(xié)同作用，提高微生物對水體的凈化效果；
生物碳纖維與床體的組合中放置于水中的纖維會受到水的牽引力，使得浮島整體不容易移動，提高了浮島的穩(wěn)定性和牢固性。
（5）微生物掛膜菌劑BABRC-1
該產(chǎn)品能夠同時處理污染水體中的有機(jī)物、氨氮及亞硝氮，并能顯著提高碳纖維生物膜反應(yīng)器的掛膜效率和污染物去除率，用于碳纖維水處理可以提高過濾系統(tǒng)掛膜效率，改善水體環(huán)境，降低生產(chǎn)成本。該產(chǎn)品是卓越的活性微生物和酶的混合體。在使用過程中，可以迅速分解有機(jī)物質(zhì)，并且能夠衍生出更多的有用的菌種，減少病原菌和寄生蟲的生成。
（6）微納米曝氣
微納米氣泡技術(shù)有效解決了氣泡在水體中的接觸面積問題，由于微納米氣泡的表面積能有效增大，因此可以大大提高溶氧效率。同時，由于氣泡的細(xì)小且具有良好的氣浮性，可以在污水中長時間停留從而能夠達(dá)到實現(xiàn)較好曝氣效果的目的。
中心在河湖生物生態(tài)修復(fù)領(lǐng)域獲得國家發(fā)明專利若干項，包括生態(tài)碳纖維材料、生物纖維草、生物碳纖維雙層平板膜等技術(shù)專利。多次主持召開河湖生物生態(tài)修復(fù)科技成果鑒定會，并引來相關(guān)媒體的報道。
4工程運(yùn)用
北京市水處理環(huán)保材料工程技術(shù)研究中心在總結(jié)多年的科學(xué)研究和工程經(jīng)驗的基礎(chǔ)之上提出了河湖水污染綜合生態(tài)治理思路。它主要包括源頭強(qiáng)制性達(dá)標(biāo)排放、河道排污口截污、河湖水生態(tài)修復(fù)、河湖斷面水質(zhì)凈化四大部分。
源頭強(qiáng)制性達(dá)標(biāo)排放是針對排污源頭企業(yè)廢水、農(nóng)村污水進(jìn)行物化與生化處理，實現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放；要求COD和氨氮去除率為30-40%。相關(guān)的工程運(yùn)用有企業(yè)污水處理廠穩(wěn)定達(dá)標(biāo)和水質(zhì)提標(biāo)、市政污水處理廠水質(zhì)提標(biāo)工程。
排污口截污針對入河生活排污口、工業(yè)排污口、養(yǎng)殖排污口和混合排污口不同水質(zhì)特性采用生物濾池、人工濕地、碳纖維泛氧化塘、碳纖維一體化膜反應(yīng)器等技術(shù)，實現(xiàn)清水入河，要求COD和氨氮去除率為10-20%。
河湖水生態(tài)修復(fù)通過底泥清理、投放微生物制劑、水生植被栽植與引入螺、貝、魚、蝦類等高級水生動物，實現(xiàn)河湖水生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)，要求COD和氨氮去除率為10-20%。典型工程有吉林四平人工濕地強(qiáng)化、遼寧錦州人工濕地強(qiáng)化、南京幸福河水生態(tài)修復(fù)，幸福河修復(fù)主要包括河流底質(zhì)改造、沉水植物投放和水生動物投放，通過動物、植物和微生物的共同作用來重現(xiàn)清流。
河湖斷面水質(zhì)凈化采用碳纖維浮島進(jìn)行原位-移動修復(fù)，實現(xiàn)河道水質(zhì)達(dá)標(biāo)回用和景觀效益，要求COD和氨氮去除率40%以上。代表性的示范工程有：南京南湖東河生態(tài)浮島示范工程、烏梁素海水質(zhì)凈化工程、博斯騰湖生態(tài)截污綜合治理工程、大山池水質(zhì)提標(biāo)凈化工程以及河北衡水湖湖泊淤泥清理工程等。
