第8章污染水环境修复技术-环境修复原理与技术

第一章绪论第二章污染环境的物理修复原理第三章污染环境的化学修复原理第四章污染环境的生物修复原理第五章污染环境的植物修复原理第六章污染环境修复的生态工程第七章污染土壤的环境修复技术第八章污染水环境修复技术第九章污染大气环境修复技术第十章固体废弃物环境修复技术目录浙江师范大学-林红军第八章污染水环境修复技术8.1污染水体修复技术概述8.2湖泊水库水体修复技术8.3河流水体修复技术8.4地下水水体修复技术浙江师范大学-林红军8.1.1水体污染8.1污染水体修复技术概述概述水体因某种物质介入，而导致其化学、物理、生物或者放射性等方面特征的改变，从而影响水的有效利用的现象概念水的存在形式12地表水污染地下水污染水域12河流污染湖泊污染34水库污染海洋污染污染物种类12汞污染酚污染34有机污染热污染污染物性质12物理性污染化学性污染3生物性污染浙江师范大学-林红军概述浙江师范大学-林红军“营养－浮游植物－浮游动物－鱼类”的“自下而上效应”和“自上而下效应”共同作用的结果；生物多样性的丧失是水生生态系统受损的关键核心水生生态系统的结构和功能：概述水生生态系统物质循环示意图概述黑龙江重大水污染事故黄河流域水污染浙江师范大学-林红军水污染的主要类型及其污染物质概述水污染的主要类型及其污染物质(续表)概述浙江师范大学-林红军形成原因污染物属性污染源的空间分布受纳水体人类社会活动水污染源的分类方法浙江师范大学-林红军8.1.2水体修复8.1污染水体修复技术概述概述利用物理的、化学的、生物的和生态的方法减少水环境中有毒有害物质的浓度或使其完全无害化，使污染了的水环境能部分或完全恢复到原始状态的过程概念整治前整治后成都市府南河综合整治工程8.1.3水体修复的目标与原则8.1污染水体修复技术概述概述在保证水环境结构健康的前提下，满足人类可持续发展对水体功能的要求目标水环境修复目标示意图水环境修复原则水体的地域性生态学原则最小风险和最大效益原则8.1.4水环境修复的基本内容8.1污染水体修复技术概述概述水环境现场调查确定污染程度、包括污染区域位置、大小、污染区域特征、形成历史、污染变化趋势和程度等目的外部污染源的范围和类型；内部污染源的变化规律；底泥土壤环境的形成和性质；水动力学特征内容水环境修复设计浙江师范大学-林红军水环境修复设计(续表)8.1.5水体修复技术8.1污染水体修复技术概述概述物理方法化学方法生物方法生态修复法物理修复方法滇池蓝藻水华治理工艺流程图浙江师范大学-林红军苏州河综合调水工程苏州河综合调水工程通过控制吴淞桥闸的启闭（涨闭落启），将苏州河由潮汐往复流变为单向流，同时控制苏州河上下游支流水闸的启闭，增加上游清洁水的水量，减少污染支流的入流量，改善下游水质化学修复方法见效快，易造成“二次污染”，适合突发性或小范围水污染的修复生物修复方法利用培育的植物或培养、接种的微生物的生命活动，对水中污染刊物转移、转化及降解，从而使水体得到净化的技术概念优点：可原位修复不产生二次污染工程遗留问题少操作简便类型：物种调整植被群落恢复生物除藻浙江师范大学-林红军水生植物：大量吸收水体中的营养物质、提高水体溶解氧生物修复方法浮游动物：摄食浮游藻类，控制藻类密度调整水生动物：大量增加杂食性地栖动物、鱼类或减少食浮游动物及食底栖动物鱼类浙江师范大学-林红军植被作用：有效分配水体营养盐，避免单一优势种种群爆发，保持水体净化能力；对于富营养化的水体，水生植物与藻类竞争氮、磷等营养物，从而抑制藻类的生长生物修复方法恢复目的：摄逐步恢复受损水体的生态系统的结构，在生产者、消费者、分解者等之间建立合理的食物链，促进物质循环，恢复水体的功能。首要目标：水生植物，包括沉水植物、挺水植物、浮游植物改善植物生境条件：围隔消浪、促淤、底质改善、降低水位生物修复方法改善水体光照：通过增加水体透明度、水下补光等措施植被人工重建：人为补充植物种类与数量，恢复丧失自动恢复能力水体激活外源微生物：生物修复方法摄外源菌与具有净化功能的土著微生物则会与藻类竞争氮、磷等营养物质包括酵母菌、放线菌、乳酸菌、光合菌等微生物分解污水中的有机物，并代谢出抗氧化物质浙江师范大学-林红军一种资源化技术：生物修复方法降解转化进入塘中的有机污染物；将水生作物、水产作为资源回收；净化后的污染作为再生水资源生物修复方法在一定长宽比及底面有坡度的洼地中，由土壤和填料（如卵石等）混合组成填料床，废水可在床体的填料缝隙中流动，或在床体的表面流动，在床的表面种植处理性能好、成活率高的水生植物（如芦苇等），形成人工水生生态系统，进化流经的水体概念人工湿地示意图浙江师范大学-林红军人工湿地净化污水途径途径：投填料床：过滤和截留去除颗粒物微生物：降解有机污染物，去除水中的氮人工湿地的优点对有机污染物有较强的降解能力，处理后的水质量好可结合景观设计，种植观赏植物改善风景区的水质状况造价和运行费用远低于常规处理技术生态修复方法生态以土地为处理设施，利用土壤－植物系统的吸附、过滤及净化作用和自我调控功能，达到对水净化的目的；土地处理系统可分为快速渗滤、慢速渗滤、地表漫流、湿地处理和地下水渗滤生态处理等形式；实践表明，土地处理系统对于有机化合物包括有机氯和氨氮有较好的去除效果概念第八章污染水环境修复技术8.1污染水体修复技术概述8.2湖泊水库水体修复技术8.3河流水体修复技术8.4地下水水体修复技术8.2.1湖泊水库水环境污染8.2湖泊水库水体修复技术水质污染污染源：工业废水和生活污水中重金属、有机化合物等有毒有害物质主要污染物：COD、TP、NH3-N、挥发酚、汞排入湖泊水库等水体过多的氮、磷等营养性物质，使生产力水平异常提高，破坏了水生生态系统结构和过程概念藻类爆发，水体缺氧，水生动物等水生生物大量死亡；湖泊水库沼泽化；藻类在代谢死亡过程中释放毒理强的藻毒素表现我国富营养化湖泊水库的共同特征：总氮和总磷浓度高透明度差水体叶绿素过高使用化石燃料产生的SO2、NOx被氧化后产生硫酸和硝酸，通过干/湿沉降进入水体概念8.2.1湖泊水库水环境污染8.2湖泊水库水体修复技术湖泊水库萎缩湖泊水库生态结构受损，岸边带湿地破坏，使湖泊水库失去滞留流域非点源污染物的天然屏障，造成湖泊水库的自净能力降低长江中下游湖泊水库面积缩小统计8.2.2湖泊水库水环境修复8.2湖泊水库水体修复技术指通过调控，使受污染损害的湖泊生态系统恢复到受干扰前的自然状态，恢复其合理的结构和功能概念修复的原则整体性遵守自然法则技术类型湖泊水库外源污染控制技术湖泊水库内源污染控制技术水动力学修复技术藻类控制和去除技术污染湖泊水库生态恢复技术点源污染控制非点源污染（面源）污染控制1.湖泊水库外源污染控制技术•生活污染处理技术；•工业废水处理技术•前置库技术通过改变生产和消费方式减少污染物的产生；建设相关处理设施，减少排入湖泊的污染物质的种类和总量概念类型在受保护的湖泊水库水体上游支流，利用天然或人工库（塘）拦截暴雨径流，并通过物理、化学以及生物过程降低径流中污染物浓度工程措施前置库工艺流程湖泊水库外源污染控制技术前置库工程剖面图湖泊水库外源污染控制技术特点：湖泊水体修复中控制难度最大的污染物来源内容：城镇地表径流、农村等地表径流、大气沉降、湖区养殖等，其中农村非点源问题突出工程技术类型：污染物源头控制污染迁移转化的控制污染物净化工程1.湖泊水库外源污染控制技术非点源污染（面源）污染控制湖泊水库外源污染控制技术非点源治理设计程序湖泊水库外源污染控制技术非点源管理技术特征湖泊水库外源污染控制技术非点源工程处理技术特征湖泊水库外源污染控制技术非点源工程处理技术特征(续表)湖泊水库外源污染控制技术拦沙坝实景图湖泊水库外源污染控制技术农业生态工程示意图湖泊水库外源污染控制技术湖泊水库及流域污染控制工程湖泊水库外源污染控制技术2.湖泊水库内源污染控制技术湖泊水库沉积物疏浚湖泊水库沉积物原位处理技术湖泊内污染底泥中污染物重新排入水体的过程概念类型内源污染底泥环境疏浚工艺流程湖泊水库内源污染控制技术机械式疏挖湖泊水库内源污染控制技术•有效降低湖泊水库的重金属、持久性有毒有机物等难降解污染物的浓度优点湖泊水库沉积物疏浚•沉积物疏浚过程中的扰动，造成短时期内水体中污染物浓度升高；对底栖生态环境造成影响，疏浚后新生表层界面暴露，可能出现污染内源回复现象；投入高缺点湖泊水库内源污染控制技术湖泊水库沉积物原位处理技术原位覆盖原位封闭原位钝化原位化学原位生物类型原位覆盖•在污染沉积物表面覆盖一层固体物质，如沙子、卵石和粘土等，依次隔离污染沉积物和水体，将污染封闭在沉积物中，达到控制沉积污染内源的目的湖泊水库内源污染控制技术原位封闭原位钝化原位化学原位生物湖泊水库内源污染控制技术3.水动力学修复技术通过人工措施，防止水体分层或者破坏已经形成的分层，提高湖泊水库水体溶解氧的浓度、控制内源性污染，降低湖泊水库水体污染物的浓度，进而改善水体质量概念引水稀释/冲刷人工曝气人工循环类型引水稀释/冲刷短期效果预测定量描述稀释冲刷效果的经验公式长期效果预测加快水体的交换频率，缩短污染物在湖泊水库中的滞留时间，从而降低污染物浓度水平，水体流动性的加强，增加湖泊水库下层水体的溶解氧含量，从而抑制沉积物中污染物的活化释放水动力学修复技术人工曝气水动力学修复技术4.藻类控制和去除技术物理法化学法生物法类型物理法藻类控制和去除技术人工解层混凝沉淀机械打捞藻类控制和去除技术化学法•操作简便，一次性使用成本低优点•不能长期投用一种药；可能对环境产生二次污染缺点利用杀藻剂杀死藻类，从而消除湖面水华藻类控制和去除技术生物法利用水生动、植物、藻类病原菌、病毒来抑制和杀死藻类利用藻类病原菌控制藻类生长通过竞争作用抑制藻类生长酶处理技术类型5.污染湖泊水库生态恢复技术湖滨带生态恢复水生植被恢复生物操纵技术类型湖滨带生态恢复污染湖泊水库生态恢复技术主要内容•湖滨带物理基底的修复•水生植物组建水生植物群落的优化湖滨带生态恢复水生植被恢复技术污染湖泊水库生态恢复技术人工辅助措施•改善植物生长条件•改善湖底光照•增加水体透明度•补充植物繁殖体生物操纵技术污染湖泊水库生态恢复技术通过对湖泊水库生物群及其栖息地的一系列调节，增强其中的某些相互作用，促使生产者结构合理经典生物操纵理论非经典生物操纵理论控制高级消费型鱼类及放养食浮游生物的鱼类直接消费蓝藻第八章污染水环境修复技术8.1污染水体修复技术概述8.2湖泊水库水体修复技术8.3河流水体修复技术8.4地下水水体修复技术8.3.1河流污染8.3河流水体修复技术8.3.2河流水环境修复8.3.3河流水环境修复技术8.3.1河流污染8.3河流水体修复技术由于人类的活动，使得河流中某些物质的浓度增加，当排入河流中的物质的量超过自净能力对其降解、转化的量，改变了河流原有生态系统的能量交换和物质循环过程，破坏了河流生态系统的结构与功能，影响了人类对河流的可持续利用时，便形成了污染概念河流污染现状世界自然基金会2007年3月公布亚洲五在河流已成为世界上遭受破坏最严重的河流，包括长江、萨尔温江（怒江）、印度河、恒河、湄公河中国七大河流污染程度由重到轻的顺序：海河、辽河、黄河、淮河、松花江、长江和珠江河流污染参数氨氮、化学需氧量、高锰酸盐、五日生化需氧量、溶解氧、挥发酚河流污染源的分类根据污染来源：外部污染源、内部污染源根据排入水体的方式：点污染源和面污染源根据污染物的类型：物理性污染、化学性污染和生物性污染8.3.2河流水环境修复8.3河流水体修复技术将受污染的河流恢复到原来没有受污染的状态，或者恢复到某种合适的状态概念河流水环境修复的四个发展阶段河流水环境修复目标保证水体结构合理与其环境健康的前提下满足人类可持续发展对水体的要求河流水环境修复原则系统规划和综合治理突出重点和逐步实施因地制宜和就地取材监测和管理河流水环境修复一般程序明确河流的基本情况诊断河流生态系统退化的原因确定修复目标和评价标准制定河流修复计划监控和调整修复过程维护8.3.3河流水环境修复技术8.3河流水体修复技术引水冲污/换水稀释强化自