城市河流的原位水质净化

城市河流的原位水质净化授课讲师：雷钢LOGOSmallandmediumrivermanagementandecologicalrestorationtechnology01河流原位水质净化在原有河道中建设处理装置,或将污染河水引入紧靠河流的处理装置,处理全量的河水,河水经全量处理后再放回河流的下游。薄层流净化技术砾间接触氧化河道稳定塘人工湿地生态浮岛原有河道中建设处理装置：不通航的河道，且不能影响河道的泄洪功能，多为一些小型河流，如断头浜、盲肠河道的治理；引入岸边处理装置：旁路净化法02河流曝气复氧技术河道曝气复氧一般采用固定式充氧站和移动式充氧平台两种形式的曝气设备。包括叶轮式曝气机、水车式曝气机、射流式曝气机以及曝气复氧船等。河道曝气河道曝气法是在适当位置向河水中进行人工充氧，加速水体复氧过程，使整个河道的自净过程始终处于好氧状态，提高水体好氧微生物活性，从而改善河流水质的过程。02河流曝气复氧技术移动式曝气采用可以快速移动的曝气设备,其优点是可以根据曝气河段水质的变化和航运要求,灵活调整曝气强度和曝气位置,使曝气更为经济、高效。固定式曝气：当河水较深,需要长期曝气复氧,且曝气河段有航运功能要求或有景观功能要求时,一般宜采用固定式充氧站,即在河岸上设置一个固定的鼓风机房或液氧站,通过管道将空气或氧气引入设置在河道底部的曝气扩散系统,达到增加水中溶解氧的目的。02河流曝气复氧技术德国：早在20世纪80年代德国Enscher河进行纯氧曝气复氧;英国:从1850年英国有关部门在泰晤士河中安装大型充气设备，增加水体中的溶解氧;美国：在20世纪70～80年代初期，圣克鲁斯港大量鱼死亡，然后在河口处安装曝气设备，解决了这一问题;澳大利亚：帕斯是澳大利亚西部的最大港口，在河沿岸固定地点进行复氧曝气和河流移动式曝气，来改善当地水质;中国：上海苏州河支流新泾港下游是一条严重污染河道，对其进行纯氧曝气来有效降低黑臭水体中的COD浓度;河道曝气在国内外河道治理中的应用02河流曝气复氧技术温州市龙湾区河道太阳能曝气太阳能驱动河道曝气装置03生物膜法专利号：201010138059.9发明名称：一种净化山地小流域水体的多级生态透水坝本发明针对山地小流域地区河流水体流速快、水深浅、侵蚀严重,非点源污染多伴随水土流失发生的特点,构建适合山地小流域多级生态的透水坝。通过构建多级透水坝的生态工程措施,可有效的增加流经小流域河流水体水深0.5-0.8米,起到减缓浅流小流域河流流速,沉降悬浮固体，增加跌水等作用,削减流经水体中的氮、磷、泥沙等,强化河流的自净能力以改善流经水体水质。03生物膜法透水坝的主要作用是拦蓄径流，初步去除污染物，为后续净化单元提供自流的能力，使得后续系统的无动力运行成为可能，同时保证径流在系统中较长的停留时间，确保系统的净化效果。03生物膜法通过在河流中放置一定量的砾石作为填充层，水中污染物在砾间流动过程中与砾石上附着的生物膜充分接触、沉淀，进而被生物膜作为营养物质而吸附、氧化、分解，从而使水质得到改善。03生物膜法03生物膜法该技术通过在河流中放置一定量的砾石做充填层,使河流断面上微生物的附着膜变为多层,水中污染物在砾间流动过程中与砾石上附着的生物膜接触沉淀。砾间接触氧化技术03生物膜法砾石河床：将泥质河床改造为砾石河床，当水流通过填入砾石河道中时,与砾石充分接触,大大提高了河流的自净能力,03生物膜法实例：韩国良才川水质生物－生态修复设施水质净化设施主体是设于河流一侧的地下生物－生态净化装置。采用卵石接触氧化法。即强化自然状态下河流中的沉淀、吸附及氧化分解现象。净化设施日处理能力为32000吨/日03生物膜法-人工水草1.技术原理03生物膜法生态基由两面蓬松的高分子材料和中间浮力层针刺而成，以阿克曼生态基为代表，生态基是一种新型的人工水质修复和维护的方法。它是一种经过处理的适合微生物生长的“床”，也就是一种新型生物载体（填料）。1、生态基03生物膜法生态基一旦放置于水中，立即会吸附水中各种水生生物到其表面，随着时间的推移生态基表面会附着生长微生物和藻类，这些微生物和藻类对于富营养化水体起到生物过滤和生物转换的关键作用。附着在生态基上的微生物相非常丰富，主要由细菌、真菌、藻类、原生动物和后生动物等构成复杂的生态系统。微生物体系通过自身的新陈代谢分解水中的有机物，生态基上生长的微生物可吸附水体中的富营养成分，如氮、磷、硫、碳等物质，并将这些富营养成分富集，通过不同的微生物作用，转化成为二氧化碳、水和氮气等，从而夺取了蓝绿藻生长所需的营养物质，抑制了蓝绿藻的滋生，水质逐渐得到改善。1、生态基03生物膜法-生物填料1）辫带式生物填料该填料是新一代环保型生物活性填料，由特殊材料、特殊工艺织造而成，亲水、亲油、对气泡有很好的切割作用，有储氧功能，吸附能力强。用于污水处理场中的生物膜反映池中用于污染河道、湖泊中03生物膜法组合填料组合填料具有散热性能高，阻力小，布水、布气性能好，易长膜，有切割气泡作用，氧气利用率高。用于污水、废水处理工程，配套于接触氧化塔、氧化池氧化槽等设备，是一种生物接触氧化法和厌氧发酵法处理废水的生物载体。2）组合填料03生物膜法软性填料软性纤维填料以醛化纤纶为基本材料，模拟天然水草形态加工而成。软性填料具有比表面积大、利用率高、空隙可变不堵塞、适用范围广、造价低、运费少等优点，近年来已广泛地用于印染、丝绸、毛纺、食品、制药、石油化工、造纸、麻纺、医院、含氰废水处理中。3）软性填料03生物膜法半软性填料半软性填料具有散热性能高，阻力小，布水、布气性能好，易长膜，又有切泡作用。它所用的材料有聚丙烯、聚乙烯制成。4）半软性填料03生物膜法立体弹性填料立体弹性填料筛选了聚烯烃类和聚酰胺中的几种耐腐、耐温、耐老化的优质品种，混合以亲水、吸附、抗热氧等助剂，采用特殊的拉丝，丝条制毛工艺，将丝条穿插固着在耐腐、高强度的中心绳上，由于选材和工艺配方精良，刚柔适度，使丝条呈立体均匀排列辐射状态，制成了悬挂式立体弹性填料的单体，填料在有效区域内能立体全方位均匀舒展满布，使气、水、生物膜得到充分混渗接触交换，生物膜不仅能均匀的着床在每一根丝条上，保持良好的活性和空隙可变性，而且能在运行过程中获得愈来愈大的比表面积，又能进行良好的新陈代谢，这一特征与现象是国内目前其他填料不可比拟的。5）立体弹性填料03生物膜法球形悬浮填料球形悬浮填料，又称多孔旋转球形悬浮填料，是对国内处理污水、生物膜法处理技术采用的多种填料中开发的最新系列产品。在污水的生化处理中具有全立体结构，比表面积大，直接投放，无须固定，易挂膜，不堵塞。6）悬浮填料环状悬浮填料03生物膜法3、碳素纤维生态草碳素纤维生态草碳素纤维是通过特殊热处理工艺，将丙烯酸纤维进行碳化制成“具有微细石墨结晶结构的纤维状碳物质”。碳素纤维生态草是用于生态性水处理的高科技材料，是世界领先的水处理技术产品，由日本水利用工法研究会会长、日本群马工业学校小岛昭教授发明，并已成功应用于世界各地的水体生态环境修复和水污染防治领域。03生物膜法人工生态草的应用领域包括：1、天然水体：包括河流、湖泊、池塘、海水等2、城市废水：包括化粪池、高度处理池等3、工厂有机废水：包括食品行业、酿酒行业、化学行业等4、畜产有机废水：包括粪尿、挤奶等5、生活排水及厨房排水在河道生态治理中，人工水草应选用比表面积大、性价比高、使用寿命长、高表面吸附性强，微生物易附着，且易挂膜、脱膜的产品。04生态浮床1.技术原理又称生态浮岛、人工浮床或人工浮岛，综合现代农艺和生态工程措施对水体进行生态修复或重建，主要通过水生植物根系的截留、吸附、吸收和水生动物的摄食以及微生物的降解作用，达到水质净化的目的。生态浮床技术原理图04生态浮床把具有净水、观赏及经济价值的高等水生植物或经改良驯化后的陆生草本、木本植物移栽到富营养化水体的水面种植，利用可漂浮在水面并能够承受较大重量的生态浮板作为载体，通过植物深入水中强大根系的吸收、吸附、截留作用（挺水植物如美人蕉、梭鱼草等，浮水植物如水金钱、狐尾藻等），物种竞争相克的机理，以及微生物的生化降解等作用，削减富营养化水体中的N、P及有机物质，并以收获植物体的形式将其搬离水体，从而达到净化水质的效果，是一种行之有效的原位生态修复技术。04生态浮床04生态浮床浮床植物通过吸收水中的N、P等植物生长所必须的营养元素，植物根系与浮床基质对污染物质的吸附、过滤和沉淀作用，以及水中微生物的生化降解作用，使水中的过剩营养物质大幅度地减少，抑制水中浮游藻类的过量繁殖，使水体变清澈；同时植物的分泌物能大量降解有机污染物，可以加速大分子有机污染物的降解。此外，由于植物与微生物的协同作用，又使对污染物的去除效果得以加强。这种协同作用主要体现在植物可以输送氧气至根区和维持介质的水力传输上，从而为微生物创造了得以大量繁殖的微环境。微生物通过自身的作用，对水中的有机污染物和营养物进行分解，从而进一步改善了水质。此外，植物还起富集水中重金属的作用。04生态浮床2.技术特点2.1将浮床陆生植物作为先锋种植于河湖水面，利用陆生植物生长过程中对大量N、P吸收和光合作用，去除水中N、P，无须施肥，避免肥料对水体污染，且病虫害少，生物生产量高。2.2生态浮床不受光照等条件限制，可避免沉水植物人工种植后，由于光照等生境条件难以保障其正常生育而死亡的现象。浮床植物生物量高且易收割，可实现污水资源化利用2.3陆生植物水上种植后，能形成较大生物量，特别是发达的根系，可吸收大量藻类等浮游生物，根系释出能降解有机污染物的分泌物，加速污染物分解2.4生态浮床可创造一定的经济效益和美化污染水体的水面景观。如种植水生蔬菜等能达到美化景观的功能。造价低、供试植物和浮床载体材料来源广，结构组装方便，较好抗风浪能力，载体可移动拼装，是其经济效益的体现。04生态浮床3.结构和分类生态浮床干式浮床湿式浮床有框湿式浮床无框湿式浮床干式浮床的植物不直接接触水体，可载种大型的本木、园林植物、构成鸟类的栖息地，一般只作为景观布置或防风屏障。有框湿式浮床一般用PVC管作为框架，用聚苯乙烯等材料作为植物种植的床体。无框湿式浮床用椰子纤维缝合作为床体，不单独加框。景观上显得更自然，但强度及使用时间上比有框较差。04生态浮床4.生态修复途径（1）吸收、吸附和富集作用植物在生长过程中，可直接吸收污染水体中过量的氮、磷，以满足自身生长的需要，同时植物根系能对重金属和一些有毒有害物质进行吸附富集，从而实现对水体中营养物质及重金属的去除。（2）输氧作用植物可将光合作用产生的氧气通过根系释放到水体中，提高水体溶解氧含量，促进污染物的快速净化，并能在植物根区形成氧化态的微环境，这种兼具好氧区、兼氧区、厌氧区的环境为根区的好氧、兼性和厌氧微生物提供了各自适宜的小生境，促进硝化、反硝化反应和微生物对磷的过量积累作用。04生态浮床4.生态修复途径（3）分泌有机化合物在生长期间，植物根系可释放出大量能降解有机物的分泌物，为根系微生物提供大量的营养和能量物质，加速有机污染物的分解，从而使水体中DO大量增加，为好氧微生物的繁殖创造条件。（4）物理作用浮床植物的存在可以降低水流速度，当污染水体流过时，水体中的有害物质会被根系吸附而沉淀下来，从而为悬浮物的沉淀创造了良好的条件，并且植物发达的根系具有巨大的表面积，可以为水中悬浮态污染物和各种微生物提供良好附着载体。04生态浮床佛山市里水河位于佛山市里水镇，该河目标铺设浮床段长约1000米，沿两岸铺设。通过铺设生态浮岛，改善河道两岸的硬质驳岸环境，利用植物庞大的根系吸收去除水中的污染物质，降低水体富营养化水平，抑制藻类、水葫芦等的爆发性生长，提高水质的同时美化环境。5.工程案例05微生物强化技术微生物是生态系统的重要组成部分，它们能将自然界中的动、植物尸体及残骸分解，将一些有害的污染物质加以吸收和转化，成为无毒害或毒害较小的物质。同时，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