水環(huán)境的修復技術河流生態(tài)修復.ppt

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1、水環(huán)境的修復技術 河流生態(tài)修復,黃敏娟 黃楚茹 黃少藝 郭銘先,,河流生態(tài)修復的定義： 指使用綜合方法，使河流恢復因人類活動的干擾而喪失或退化的自然功能 河流生態(tài)修復的步驟 制定總體目標; 協(xié)調(diào)分目標 包括分析約束條件 ; 分析目標要素 包括功能指標閾值與功能受損程度 ; 確定修復方案。需要包括四個步驟:明確修復階段 ,排列優(yōu)先次序 ,制定修復措施 ,維護修復成果,河流生態(tài)修復的主要技術方法：,緩沖區(qū)恢復 植被恢復 河道補水 生物 -生態(tài)修復 生境修復 水生生物群落修復技術,,緩沖區(qū)恢復作用： 分蓄和削減洪水 河流與緩沖區(qū)河漫灘之間的水文連通性是影響河流物種多樣性的關鍵因素。 將

2、洪水中污染物沉淀、 過濾、 凈化, 改善水質(zhì); 截留 、過濾暴雨徑流,凈化水體; 提供野生動植物的生息環(huán)境; 保持景觀的自然特征; 為人類提供良好的生活 、休閑空間等。,,植被恢復作用： 植被可以通過影響河流的流動、 河岸抗沖刷強度、 泥沙沉積、河床穩(wěn)定性和河道形態(tài)而對河流產(chǎn)生很大影響。 合理分布的植被還有助于減輕洪水災害、凈化水體,提供景觀休閑場所和多種生態(tài)服務功能。,,河道補水： 水是河流生態(tài)系統(tǒng)中最重要的環(huán)境因素,也是維持河流系統(tǒng)健康的重要因素。不論是規(guī)定水庫最小下泄流量,還是引水、 廢水、回用補水等, 都有利于增加河流流量,提供輸沙 、自凈、 供水和生態(tài)功能需水量。對于水量不能滿足

3、其基本功能的河流,補水措施尤為重要。,,生物 -生態(tài)修復：是生態(tài)修復和構(gòu)建自然環(huán)境和人居環(huán)境和諧統(tǒng)一的主要技術 主要包括 人工曝氣復氧 底泥污染控制 生物強化人工河道 自然河道生態(tài)塘 生態(tài)溝渠 生態(tài)修復耦合系統(tǒng) 生態(tài)護岸等技術，,,生境修復： 生境修復技術涉及多個領域的技術 淺灘深塘結(jié)構(gòu)的再造有助于植被的良好發(fā)育和構(gòu)建多樣性的生物棲息地,還可營造天然的河流景觀。 裁彎河流的恢復則可利用彎曲河流消耗河流能量 強化河流的自凈功能,同時恢復河流的天然景觀, 是實現(xiàn)流域中河流回歸自然的重要改造措施。 魚道恢復則是近年來河流系統(tǒng)生態(tài)修復中最受關注的問題之一,,水生生物群落修復技術 ： 水生生物群落修復技

4、術利用生態(tài)學基本原理以及水生生物的基礎生物學特性,以人工和生物調(diào)控相結(jié)合的方式改善水體生態(tài)與環(huán)境條件,通過引種移植、保護和生物操縱等技術措施,系統(tǒng)重建水生生物多樣性,案例分析,鎮(zhèn)江水污染修復,,一 鎮(zhèn)江水系概況,二 鎮(zhèn)江城市河流存在主要問題 城市河流河道遭到破壞 小河流遭到填埋 建設了控制閘壩 河流岸坡許多被混凝土或者漿砌石等覆蓋 城市河流水環(huán)境污染嚴重 點源排放 面源污染控制較差 成為生活污水和工業(yè)廢水的受納體 水體中氮磷污染嚴重,,三、城市河道遭到破壞的影響后果： 小河流遭到填埋后，整個河流原來的生境遭到完全的破壞，致使河流中的某些河段成為地下狀態(tài) ,這種做法破壞了河流的生態(tài)景觀 ,減弱

5、了河流行洪能力 ,給城市的防洪排澇帶來隱患。 建設控制閘壩，河流暢通受到影響，閘門關閉期間，河內(nèi)的水體基本不流動，使其成為死水或半死水狀態(tài) ,加快了河流水質(zhì)惡化 ,給河流水生生態(tài)系統(tǒng)造成嚴重破壞。 河流岸坡許多被混凝土或者漿砌石等覆蓋,不僅破壞了河流原先的生態(tài)環(huán)境，減少了河流的生物多樣性，還隔絕了河流與地下水的聯(lián)系，阻斷了水循環(huán)(無底泥層 、水溫迅速升高、阻止河水滲入地下形成漏斗、割裂了水體與土壤的關系）,,針對以上問題的相應對策 將規(guī)則化的矩形或梯形河道斷面修整為自然形式（河道空間特征再造）； 拆除河床鋪設的硬質(zhì)材料及廢舊攔河壩 ,恢復河底的自然泥沙狀態(tài)，通過河道河底及坡面表層泥面生長的大量

6、微生物、藻類、水生動植物形成的自然生物膜凈化水體 , 提高河道本身的自凈能力。 改造原有的河道護坡護岸 , 可采用植物、石塊或其他透水材料加固河岸，既保證河岸的穩(wěn)定，又不阻止河道水體中的物種與岸邊物質(zhì)的交換。如：利用活的枝條插入河岸起到固定的作用，采用可透水的材料生態(tài)磚、魚集磚、天然材料墊等。,,四、針對河流的污染狀況的人工濕地治理試驗 根據(jù)鎮(zhèn)江水污染狀況，其治理試驗濕地構(gòu)型選擇了復合垂直人工濕地,,試驗設計： 填料：碎石，填入模型池前用自來水反復清洗，去除污染物質(zhì)，以避免影響試驗結(jié)果。 生物：蘆葦，以16株/平方米的密度進行移栽。并用水泵抽古運河河水，對人工濕地的微生物、植物系統(tǒng)進行馴化培養(yǎng)

7、。 蓄水池：為了實現(xiàn)復合垂直流人工濕地連續(xù)流的運行方式，在人工濕地模型邊構(gòu)建了一個容積為6m3的蓄水池，一方面可以蓄污染河水，另一方面可以利用蓄水池配置一定濃度的污水。 布管：下行池具有給水管道，在污水進入濕地布水系統(tǒng)之前通過流量計控制流入污水量。上行池填料表面具有集水管路，其管路上的孔徑（0。5cm）比下行池的管路孔徑稍大(0.3cm)，將處理后的水收集排走。,試驗內(nèi)容 此試驗設在古運河京口閘段，古運河污染較嚴重，屬于劣V類水體，其中有機污染物濃度較低，氮磷污染物濃度較高，C/N比較低（3.54.5）；水體中懸浮態(tài)污染物所占比重較大，懸浮態(tài)磷含量約占總含量的3065。,（1）人工濕地對污

8、染河水的去除效果試驗：從2005年3月8日至4月30日， CODMn, TN, TP等水質(zhì)指標，分析復合垂直流人工濕地水的處理效果。 （2）人工濕地沿程對污染河水的去除機理試驗：人工濕地對污染物的去除率穩(wěn)定后，從4月2日一4月26日，做污染物的沿程去除效果試驗， （3）根據(jù)污染河水中懸浮態(tài)污染物較多的特點，從5月1日起，開始進行全溶解態(tài)污水的運行試驗。,人工濕地對污水的處理效果,時間：從2005年3月8日至4月30日，每隔2天取水樣測定進出水CODMn, TN, TP等水質(zhì)指標，分析復合垂直流人工濕地水的處理效果。,結(jié)果： 從圖3.4 3.6可以看出，濕地系統(tǒng)對污染河水具有穩(wěn)定的去除效果，對

9、CODMn. TN. TP的平均去除率分別可以達到53.7%，45%， 40.8%左 右。隨著運行時間增加，濕地系統(tǒng)對CODMn, TN的去除率逐步提高，并趨于穩(wěn)定，而對TP的去除率則呈現(xiàn)緩慢下降的趨勢濕地系統(tǒng)對CODMn的去除主要通過填料表面的生物膜及植物根系附著的大量的微生物。隨著生物膜的逐漸形成以及蘆葦?shù)纳L。去除效率有所提高。氮的去除主要靠人工濕地中微生物的硝化反硝化過程，當然植物吸收也起到一定的作用。對于磷而言，微生物對磷的同化作用并不是去除磷的主要途徑。因此，可能主要依靠填料的吸附作用，當填料的吸附逐漸接近于飽和時，對磷的去除效果就會逐漸降低。,,結(jié)論：無論是濕地系統(tǒng)對CODMn

10、的去除主要通過填料表面的生物膜的降解作用，還是系統(tǒng)中的填料對磷的吸附作用都正正體現(xiàn)著填料作為微生物的載體作用以及過濾吸附的作用；無論是好氧細菌對耗氧有機物的降解，還是消化反消化細菌對氮的去除，均表現(xiàn)出微生物在系統(tǒng)中的關鍵作用；無論是因為蘆葦?shù)耐⑸L與微生物數(shù)量的正相關關系，還是因為根系表面積的增加而對污染物的吸附吸收作用，也反映出植物在濕地系統(tǒng)中的重要作用。,人工濕地沿程對污染河水的治理效果與規(guī)律,人工濕地沿程對污染河水的治理效果與規(guī)律,Conclusion: 在本試驗中，復合垂直流人工濕地對污染河水中污染物的去除主要發(fā)生在下行池，尤其是人工濕地表層，而上行池對污染物沒有能夠發(fā)揮應有的去

11、除作用。,人工濕地的凈化機理,為了區(qū)分出人工濕地對懸浮態(tài)物質(zhì)的物理過濾作用，開始進行全溶解態(tài)污水的運行試驗 試驗依據(jù)古運河水的CODMn, TN, TP濃度，在蓄水池中配制全溶解態(tài)的污水，其中氮采用NH4HC03，碳源采用葡萄糖，磷采用KH2P04 .通過使用全溶解態(tài)污水運行人工濕地，經(jīng)過一周待出水水質(zhì)穩(wěn)定后，開始沿程取樣測試水質(zhì)指標。將實際污染河水的試驗數(shù)據(jù)與全部為溶解態(tài)污染物的模擬污水的沿程去除規(guī)律進行了比較。污染河水試驗數(shù)據(jù)采用較具代表性的4月26日的數(shù)據(jù)，全溶解態(tài)配水試驗采用5月12日的數(shù)據(jù)。,人工濕地的凈化機理,Compare: （1）CODMn, TN和TP在污染河水中的去除

12、明顯地表現(xiàn)為下行池的濃度降低較大，而上行池的濃度降低比較平緩； （2）懸浮態(tài)的污染物基本上在下行池的前30cm基本去除； （3）在全溶解態(tài)的配置污水中，下行池和上行池表現(xiàn)為較為均勻的降低，但是總的來說，表現(xiàn)出上行池對河水溶解態(tài)污染物的去除率較模擬污水低的現(xiàn)象。,人工濕地的凈化機理,Possible reason: 懸浮污染物的截留 污染河水的低碳氮比 污染物的轉(zhuǎn)化 下行池中的污染物以溶解狀態(tài)進入上行池,總結(jié),(1）復合垂直流人工濕地對污染物的去除主要發(fā)生在下行池，尤其是濕地表層30cm范圍?？梢哉J為在人工濕地表層，濾料和植物根系對懸浮態(tài)污染物的過濾、吸附等物理截留是主要作用，至于微生物作用則主

13、要表現(xiàn)為將懸浮態(tài)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為溶解態(tài)物質(zhì)。 (2)與生活污水不同，復合垂直流人工濕地對污染河水進行處理時，上行池的作用不夠明顯，可能原因：一是表層懸浮態(tài)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化增加了上行池溶解態(tài)污染物的濃度，抵消了上行池的一部分去除效果。另一方面，由于表層微生物降解有機物時消耗了大量的溶氧，造成污水流至上行池時水中溶氧濃度和C/N過低，從而影響有機物、TN的降解速率 （3）對于含有較多懸浮物、碳氮比較小的鎮(zhèn)江古運河污染河水，人工濕地發(fā)揮了較為穩(wěn)定的去除效果，能夠?qū)⒘覸類水處理為IV類水甚至III類水。因此利用人工濕地系統(tǒng)處理污染河水具有技術上的可行性。,,fin,,Thank you!,,人工濕地凈化技術簡介：

14、 濕地是指被地表水或地下水長期或間斷性地淹沒或飽和，并通常伴生有優(yōu)勢的水生植被與水生生物的地方，具有強大的生態(tài)功能與環(huán)境容量。而人工濕地則是通過模擬天然濕地的結(jié)構(gòu)與功能，選擇一定的地理位置與地形，根據(jù)人們的需要人為設計與建造的濕地，它利用物理、化學和生物的三重協(xié)同作用來實現(xiàn)污水的凈化。 它主要由以下三部分組成:透水性的基質(zhì)材料，水生植物(主要指挺水植物)，棲息在根系和基質(zhì)材料表面的微生物及原生動物。,,,人工濕地的凈化原理 1，填料作用： 載體作用， 過濾吸附作用（煤碴土壤碎石沙子）， 化學沉積作用。 2，微生物作用： 微生物通過同化與異化作用降解污染物，是人工濕地降解污染物質(zhì)的主體。 3，植物作用： 促進生物生長（大表面積，分泌物質(zhì)）， 吸收污染物（吸收氮磷）。 正因為人工濕地系統(tǒng)特別適合于含磷量較高且懸浮污染物量較高的污水處理，才選擇用人工濕地系統(tǒng)作為對鎮(zhèn)江水系污染治理的試驗。,