城市河道(黑臭河涌)生态修复技术

  

(一)      单项技术介绍

1、 水体修复生物制剂技术

1)水质改善微生物制剂

技术内容:

依据土著光合细菌能在不耗氧条件下降解有机物、转化氨氮的原理,从河涌水和底泥中富集筛选光合细菌。优化了培养基,研究证明了腐殖酸对光合细菌的促生长作用。研究开发了培养技术。经过放大培养,获得光合细菌菌液。光合细菌菌液浓度达到每毫升10亿个活菌。建立了光合细菌菌液中试培养装置。利用自行研制的光合细菌菌液,开展了净化黑臭河涌水的模拟试验。实验表明该制剂对河涌水中CODcr、氨氮、硫化物去除率分别达到56%48%97%

特点与效果:

采用了生态培养方法获得高浓度复合光合细菌制剂。该制剂在不好氧情况下有效降解水中有机污染物。实验模拟,表明投加光合细菌对水体COD去除率提高20%以上,对水质改善具有明显作用。

2)底质改良技术:

技术内容:

针对底泥有机污染削减,研制了固定化微生物制剂。主要由光合细菌和枯草芽孢杆菌复合,以麸皮、沸石粉、碳酸钙等为固定化载体。利用微生物氧化分解河道淤泥中的有机污染物,并达到固磷作用。下图为底质改良剂样品。

特点与效果:

实验模拟,表明该制剂对底泥有机质的消解率提高20%以上,对底泥削减有一定效果,对上覆水中总磷去除率达25 %以上。

3)藻类生态改善制剂

技术内容:

针对黑臭水体经微生物降解后易演变为藻类过度繁殖的水华水体的问题,研制了抑制水华的藻类生态改善制剂。该制剂主要由有机酸和微量元素组成。下图为藻类生态改善制剂样品

特点与效果:

该制剂有效改善水体营养均衡、增加微量元素生物有效性、增加藻类多样性、避免体积大的蓝藻过渡繁殖。该制剂对抑制水华有明显作用,水中叶绿素含量明显减少(与不投加该制剂相比,水中叶绿素含量降低20%以上)。

2、生物栅与人工水草净水技术

技术内容:

水生植被的恢复与重建是提高和改善富营养水体环境质量的重要手段之一,但由于较高营养水平导致水体透明度过低,光补偿点不能正常维持光合作用,是制约水生植被重建的关键因子。在较高营养水平条件下,寻求一种较快提高水体透明度,以至提高光补偿点的技术,对水生植被的重建和改善水体景观质量有着十分重要意义。生物栅和人工水草正是基于此种目的研发的一种原位水质改善技术。生物栅和人工水草多孔材料具有很大的比表面积,环境安全性好,适合富营养水质的改善。生物栅和人工水草是对现有的多孔高分子材料进行改性、比选、优化而成,如下图所示。

特点与效果

生物栅和人工水草-藻菌生物膜技术是一种可以应用于富营养水体水质改善的原位净化技术,不需要任何动力和能源,具较好的生态安全性;可以明显抑制水体中藻类的生长,遏制或者消除水华,从而迅速提高水体的透明度,改善水体景观质量;该技术可以在不降低水体营养水平的情况下,在较短的时间内显著提高富营养水体透明度,为富营养水体水生植被恢复与重建营造一个适宜的理化环境。

对富营养水体进行的小、中试结果表明:水质改善效果显著,见效时间短,布放一周左右,水体透明度显著提高,水体叶绿素水平显著降低,水体景观质量得到明显改善。小型试验表明经治理后叶绿素下降40-80%CODMn降低20~50%TP 降低20~40%TN 降低20~40%

 

 

 

 

人工水草

 

生物栅

3、生态浮岛与漂浮式人工湿地技术:

技术内容:

生态浮岛技术就是利用人工浮体,在上边栽培水生植物,净化水体,抑制藻类生长。漂浮式人工湿地就是在河道深水区域设计的浮岛载体,利用陶粒、生物碳等填料作为浮体,和水生植物构成可移动的人工湿地。如下图所示。

技术特点:

1)建立生态岛、漂浮湿地独特的透气构造孔便于各种植物生根;(2)脱氮除磷:利用漂浮湿地上的功能植物,吸收和去除水中的NP等富营养化物质;(3景观功能:可根据污染水体治理要求不同,选择挺水、浮水、沉水和陆生植物,也可以进行轮种和套种,形成立体种植、四季种植,景观效果四季延续;4)水质改善:植物,浮体填料,水体修复药剂共同作用,促进悬浮物沉降,削减污染物含量,抑制浮游藻类生长;(5)消浪护岸:通过消浪作用稳定湖滨带,形成有利于水生植物恢复的相对的静水环境;(6造型组装:结构新颖,植物造型与色彩可随意组合,便于管理。

 

漂浮式人工湿地

生态浮岛

 

4、造流曝气技术:

技术内容:

利用“流水不腐,户枢不蠹”的水体自然生态净化原理,在相对封闭、水体流动性差的水域中,设计曝气推流营造水体的循环对流,从而改善水体中的水流流态,促进上下层水体交换,提高水中的溶解氧含量,破坏微鬟藻的生存环境,实现抑制藻类繁殖,激活水体净化机能的目的。

装置系统主要由潜水电机、专用推水叶轮、安装支架(分浮水式安装和沉水式安装)、吸气室、吸气管、专用保护开关等组成。在叶轮高速旋转时产生强大的轴向推力和径向搅拌力,将吸入的空气粉碎成细微气泡,在水体中形成强大的气水混合流,同时进一步带动更大的水体流动,从而使整个水体达到曝气和推流搅拌混合的双重作用。它能在较短的时间内迅速提高水中的溶解氧,降低水体的有机物和氨氮等污染指数;与传统的机械式曝气机不同的是叶轮通过潜水电动机直接驱动,最大限度的减少能耗损失。

技术特点:

1)结构简单、体积小、易安装、重量轻,操作简单;(2)可以水下安装,喷射角可在上下60度范围内随意调整;(3)高性能、低损耗,具有节能高效的优点;(4)在使用过程中无噪音污染,不改变水体的景观效果;(4)选用的材料采用不锈钢和高强度工程塑料材质,耐酸、碱及部分有机剂腐蚀。对水体流动性差的河段,布置造流,进行人工造流,保持水体循环、流动,通过水体上下层的交换来提高水体溶解氧。

 

(二)、技术集成与应用试验案例

1、广州芳村A涌翠竹园段水体修复(广东省科技计划项目)

综合技术方法设置堤坝、蓄水、打捞水面垃圾;设置措施造流与曝气装置;投加水体修复药剂(主要是水质改善微生物制剂、底质改善制剂、藻类生态改善制剂)。

治理效果:见下表。

 

水质指标

监测时间

CODcrmg/L

BOD5mg/L

硫化物(mg/L

氨氮(mg/L

总磷(mg/L

溶解氧(mg/L

治理前

2004.3.18

263

124

0.63

45.4

2.03

0.06

治理后

2004.7.23

33

13

-----

1.4

0.20

6.20

2004.10.28

39

20

-----

1.2

0.48

5.00

2004.12.15

45

21

-----

2.1

0.32

4.70

2005.5.20

23

9.8

-----

1.2

1.02

5.00

2005.10.26

36

18

-----

1.0

0.90

4.75

2005.12.16

43

21

-----

1.30

0.65

4.40

2006.7.18

17

5.4

-----

1.60

0.67

6.00

国家地表水V类标准

40

10

1.0

2.0

0.4

2

 

 

 

 

 

 

2、深圳大沙河坪山段水体修复(广东省粤港关键领域项目)

综合技术措施:设置堤坝、蓄水;生态护岸:人工复氧措施;投加水体修复药剂(主要是水质改善微生物制剂、底质改善制剂、藻类生态改善制剂)。

治理效果:经治理后从劣Ⅴ类水演变成Ⅳ-Ⅴ类水。

治理效果照片:

 

3、宁波江东区卧彩江水体修复(横向合作项目)

卧彩江位于宁波市,是典型的重度污染的河道,分散源污染较多。长1186m,平均宽约28m,工程面积约33066m2,水体容积约6.28m3。枯水季黑臭严重。 

综合技术方法采用曝气增氧;投放微生物制剂;架设生物膜(栅)和人工水草;设置人工生态浮岛、引入水生植物等措施。

治理效果:经修复后,水体黑臭、水华暴发得到有效控制。水体透明度明显提高。与工程施工前相比较水体的溶解氧提高了60.9%, COD下降了60%以上,氨氮下降了40.4%,总磷下降了20.5%,总氮下降了51%。

治理效果照片

 

(三)、主要技术经济指标

技术系统集成方法:在河涌水体修复应用实践中主要采取:水位控制——造流增氧——投加生物制剂——植物修复组合技术路线。

技术适用性与成本:对纳污负荷不超过1KgCOD/Km3水体.天的河涌水体,治理后可消除黑臭、水华,达到景观要求(国家地表水Ⅳ-Ⅴ类标准),明显改善水质和景观。治理费用控制在30-50万元/公里(15-25宽)(不含堤岸改造和控水闸建设)。

(四)、相关专利

1、陈繁忠,付广义,余旭禄,一种光合细菌制剂的制备工艺,发明专利,受理号:200810219265

2、陈繁忠,桂红艳,盛彦清,付广义,一种抑制河道水体和底泥恶臭的方法,发明专利,受理号:200710032727.8

3、陈繁忠,徐文新,盛彦清,傅家谟,一种用于控制河道底泥二次污染的固定化复合菌剂的制备方法,发明专利,申请号ZL200410026930.0

4、陈繁忠,盛国英, 傅家谟,徐文新,一种水体浮游生态调节剂及用其控制水体蓝藻过渡繁殖的方法,发明专利,授权号ZL200410050911.1

5、陈繁忠,盛国英,傅家谟,盛彦清,一种池塘底质生态环境改良剂及使用方法,发明专利,授权号ZL03126702.5

6、陈繁忠,盛彦清,一种高浓度有机复合磷肥及用途,发明专利,授权号 ZL03146829.2

7、陈繁忠,水体表面浮渣水华吸除装置,实用新型专利,授权号 ZL200420045018.5

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