近二十年来,随着人口及社会经济的迅速发展,城乡河道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、清淤等一系列整治措施,但是随着城市污水排放总量的不断增加,城乡河道接纳污染的负荷越来越大, 水体自净能力越来越小,河道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,给城乡水体景观和居民身体健康带来了严重威胁。
河道污染是区域人口、经济、社会发展到一定阶段后造成的,污染治理的根本性措施是污染源的治理。因此,国内各地均把污水截流、��水达标排放和控制排污总量作为河道整治的首要措施。然而,由于难以根除的面源污染及内源污染,即使在污水排放得到有效控制的情况下,河道污染及其富营养化问题仍然十分突出。为此,我们在河道治理中,把污染源治理和强化水体的自净能力同时作为河道修复的重要目标。主要采用以下一些方法和技术措施:
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、易行和代价较低的办法。但从整体出发,这种办法实为污染转移,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,达到“以动制静、以清稀污、以丰补枯、改善水质”的目的,对提高水体的自净能力能发挥较好的作用。
2.曝气复氧。曝气复氧对消除水体黑臭的良好效果已被试验及中试所证实。其原理是进入水体的溶解氧与黑臭物质(H2S,FeS等还原物质)之间发生了氧化还原反应。对于长期处于缺氧状态的黑臭河流,水体曝气复氧有助于加快水生态系统恢复到正常状态这一过程,具有效果好、投资与运行费用相对较低的特点。
3.底泥疏浚。在污染源控制达到一定程度以后,底泥则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措施。从*早的人工挖泥到现在的**水下吸泥,疏浚过程对环境的影响正在变得越来越小。但疏浚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。化学絮凝处理技术是一种通过投加化学药剂去除水层污染物以达到改善水质的污水处理技术。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显示了其一定的优越性。但是由于化学絮凝处理的效果必须顾及化学**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,一般作为临时应急措施使用。
5.生物-生态修复技术。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。
由于内河治理的*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发展。因此,生物—生态修复技术是我国目前生态环境保护领域*有价值和*具生命力的生物处理技术。
污染水体生态修复技术包括: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,我们根据水体污染程度,水体环境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。
1、生态清淤技术(微生物降低内源污染)
微生物能分解河床底质中有机碳源及其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,使部分氮退出水体循环,进而能净化水质。
2、生物膜对水体的净化作用
微生物载体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的条件,使大量参与污染物净化的生物在此生长,形成生物膜。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能力。
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.
3、浮岛的净化作用
人工浮岛的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。
4、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.植物根茎等表面生物膜对有机物,特别是对藻类的吸附去除;
2.植物根系的营养吸收;昆虫的摄饵、羽化等;鱼类的摄饵、捕食;
3.防止已沉淀的悬浮性物质再次上浮;
4.在污泥表面的除磷脱氮;
5.保护河岸作用。
5、水生植物操控技术
控制去污能力强,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管理,避免造成生态灾难,扩散到相邻水域。通过此种方法可以证明,一些所谓的害草是可以进行环境利用的。
被完全控制在网箱中的凤眼莲
6、水生植物净化技术景观化应用
水生植物技术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观赏价值又有净化功能的浮水植物和挺水植物,对水面植物进行适当的景观组织,形成水面画卷;使水体不仅具有自然风貌的景观,而且增强城乡水体的生物净化功能。
7、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富余营养物质,控制藻类生长,底栖动物螺蛳主要摄食固着藻类,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、鳙鱼等可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,避免了水域对周围环境造成的危害。
鱼是水生食物链的***,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→藻类→浮游生物→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。
8、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完成养分传递。提高河流生产力,建立水体中的食物链:浮游植物→浮游类(含原生动物)→浮游动物(轮虫、桡足类、枝角类、甲壳类等)→滤食性鱼类。
食物链的建立是在生态循环的基础上,它标志河流生态的恢复,水体生产力的提高,水域环境改善。
自然生物链示意图
人工恢复生物链
9、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混凝土及其制品。即能长草、长花的混凝土,或称混凝土草坪。绿化混凝土是一种较理想的近自然河川防护工程材料,实现了河川**防护与环境的恢复和保护的有机结合。
10、复氧技术
1、机械增氧:微孔曝气机、水下射流机、水景喷泉等设备,对水体进行曝气复氧及造流。复氧曝气和水体造流主要是为了增加水体的溶解氧,提高水体好氧微生物的活性,加快污染有机质的分解。