河湖生态水环境修复技术

河湖生态水环境修复技术

1. 河湖水体液固快速混凝、紊凝技术

水中存在悬浮物、胶体等杂质，其在水中都有一定的稳定性。根据其颗粒的大小，可采取不同的处理方法除去。用自然沉降法不能除尽水中的悬浮物，更不能除去水中的胶体杂质。为了除去这类杂质，必须设法将其颗粒变大，这就需要进行混凝处理。混凝处理也就是在水中投加适当的化学药剂，使水中微小的悬浮物以及胶体结合成大的絮凝体，并在重力作用下沉淀出来。

我国絮凝剂的生产和应用虽然起步较晚，但由于不同水处理领域发展的历史背景不同，因此对目前所体现的国内、外差距不能一概而论。整体上看由于我国是20世纪70年代后陆续投产混凝剂的这些产品除少数是我国自行研制的外，大部分是剖析、仿制或依据国外专利研制的，再加上我国水处理药剂工业发展历史较短,科研经费有限，因此具有基础薄弱、技术比较落后、整体水平不高的特点。在有机高分子混凝剂方面，我国的相关品种单一，聚丙烯酰胺的系列化水平很低，除聚丙烯酸胺外，只有聚丙烯酸钠和少量聚胺。高分子质量和超高分子质量品种、低毒品种和阳离子品种(特别是粉末产品)远落后于国外，在分子质量!毒性和速溶性等方面也体现了质量上的差距。另外，单一混凝剂的使用效果不甚理想，对混凝协同效应的研究几乎是一片空白。开发新的混凝剂或采用不同混凝剂的组合工艺强化混凝效果,是国内外的混凝理论及混凝剂的开发与应用的趋势。

本项目采用嵌入式曝气紊凝水净化技术，运用高分子聚合物FAS泥沙聚沉剂和传统絮凝剂经过优化时序叠加工艺，再经过嵌入水体内部的曝气产生的紊动作用进行均化，进而实现有机、无机污染物的快速高度聚合，使污染物聚合体在重力作用下疏水，实现固液分离。其作用过程如下：曝气混凝聚合沉固池，是一条沿湖滨的长形廊道，沿廊道水流方向，分隔有三个作用单元：曝气混凝池、聚合重力沉降池、液固分离装置。曝气混凝池，距池底10-20cm处安设曝气装置，由于FSA高分子聚合物和曝气的作用，湖水中无机、有机颗粒处于悬浮状态和随机接触状态，一方面使得无机极细颗粒聚合絮凝，生成结构较大的絮凝体，另一方面，絮凝固体颗粒互相摩擦并承受曝气的剪切力作用，絮凝固体颗粒上附着

的有机污染物能够得到剥离，有利于形成较为纯净的絮凝固体颗粒。聚合重力沉降池，没有曝气作用，纵横向流速较小，在低强度紊动作用下，密度较大的絮凝聚合体主要是砂粒沉入集砂槽。液固分离装载，密度较小的絮凝聚合体在水流紊动作用下(主要是有机聚合体和无机极细胶质颗粒)随水流向前流动被吸入分离

装置处理单元，经过液固分离装载的物理分离后，湖水中的固态物质得到较好的去除处理，改善了湖水水质环境，有利于后续处理。

2 河湖固定自繁衍减泥微生物净化技术

生物膜处理工艺的原理是使细菌、原生动物、后生动物等附着在滤料或载体上生长繁殖，并在其上形成膜状生物污泥——生物膜。污水与生物膜接触，生物膜上的微生物摄取污水中的有机污染物作为营养物质，污水得到净化，微生物自生也得到繁衍增值。生物膜反应器具有以下特征，①微生物相多样化，生物的食物链长，并能存活世代时间较长的微生物；②生物量多，处理能力大，净化功能显著；③污泥沉降性能良好，易于固液分离，剩余污泥量少；④耐冲击负荷，对水量水质变化具有较强的适应性，并能处理低浓度的污水；⑤易于运行管理，不产生污泥膨胀问题。

目前，生物膜处理工艺方法主要有生物廊道、生物滤池、生物接触氧化池等，生物膜法对于受有机物及氨氮轻度污染水体有明显的效果，日本、韩国等都有对江河大水体修复的工程实例。

本项目采用固定繁衍微生物污水減泥净化技朮集成系统，使用一种采用具有固定自繁衍微生物通过曝气养生的一种污水减泥净化处理技术。该技术以淹没式生物膜法（接触曝气方式）为基础，在接触曝气槽内放置特殊结构的接触滤材（简称生物巢），且以特别的方式固定在接触曝气槽内，让其被所要处理的污水完全淹没，在曝气环境中生物巢不断切割流体，使得生物膜频繁接触水体加快微生物获取营养成分，进而净化水体。

具体作用过程如下：曝气生物池，沿湖滨设置一条微生物自寄生、自繁衍、自给养的微生物廊道，在廊道中沿水流流动方向分隔设置若干个箱式曝气生物池，包括若干个“混凝滤液调理池”、“曝气生物池”。经过上一级混凝技术处理得到的混凝滤液通过“混凝滤液调理池”调理，使其在混凝滤液水的水温、流速、

有机物含量、无机物含量等分布均匀，营造一个较好的微生物生存环境；“曝气生物池”中设置接触曝气槽，槽内放置特殊结构的生物巢，以特别的方式固定在接触曝气槽内，让其被所要处理的污水完全淹没，在开始调试过程中送入适量的空气（采用表曝充气式），将专业开发培养的微生物菌种(特色菌种：脱色菌、脱氮菌、脱磷菌假单胞菌等)植入到生物曝气池中，调加特别研配制的营养液以促使微生物能容易附着在生物巢上快速繁殖生长，通过曝气对污水供氧及产生动力，污水循环反复地通过生物巢，最终这些优势微生物（菌种、菌属可不同）在生物巢表面共同形成了具有一定的厚度生物膜，该生物膜实现了对污水同步进行厌氧、好氧处理，使其能在单一系统内达到脱氮除磷的目的。

3 河湖自适应生态植物品行及其净化效应

生物多样性是建立健康水环境最基本的前提。从生态学角度看, 受损水环境实质是水生生态系统结构和功能的退化, 本质是生态元之间的链接断裂或弱化, 使系统网络结构破碎, 生态链断裂。生物多样性的丧失是水环境受损的关键和核心, 其典型表现就是富营养化水体发生的蓝藻水华。受损水环境的修复途径需从保护和恢复生物多样性人手, 引入植物和动物,尤其是一些关键物种, 重建食物链结构。生态控制法相对成本较低, 而且不用机械、能源, 不引入化学物质, 没有二次污染, 是目前水环境修复主要趋势之一。

各类飘浮植物、浮叶植物、挺水植物和沉水植物等水生植被的恢复和重建可有效分配水体营养盐，避免单一优势种的过度孽生。水生植物在其生长期间可有效吸收并富集水中和底质中的营养盐，起着营养泵或营养库的作用，合理构建并维持水生植物生物量，不仅可转移出氮、磷等营养盐，保持水体净化能力，还可减少生物填平作用，延缓沼泽化的进程。

4 河湖水体净化动力交换技术

水体滞留时间过长，缺乏外来水源，水量补给不足，是导致很多水体恶化的重要原因，如滇池相当于4年才换1次水。水动力学控制可根据水体规模和修复要求，采用多种技术对受损水环境进行调控。

（1）水力调控法

稀释和冲刷可以有效减少污染物的浓度和负荷，减少水体中藻类的浓度，促进水体混合，稀释藻类的有害分泌物和营养物质浓度，使污染物以更快的速度被置换或者冲洗出水体。同时，体稀释或置换还会影响污染物质向底泥沉积的速率。在高速稀释或冲刷过程中，染物质向底泥沉积的比例会减少，如果稀释速率选择不当, 污染物浓度可能反而会增加。南京玄武湖、杭州西湖及昆明滇池, 都曾采用外流引水进行稀释和冲刷。

（2）机械调控法

用机械调控改善水动力学循环及深水曝气等技术，是调控深水湖泊水质常用的技术。深层水抽取技术是主要手段，一般采用虹吸方式。水体水质恶化通常从深层水开始, 通过抽水管将其输送到表层，使深层水停留时间缩短，以减少其转为厌氧状态的机会及底泥中营养物质、重金属离子的释放速率，同时使表层水下沉，减少了水体分层，避免污染物从深层向浅层的传输。

水体循环可以通过泵、射流或者曝气实现，该法可防止水体分层或破坏已经形成的分层，改善好氧生物的生存环境。通过向水体底部曝气，还可提高溶解氧浓度，调控水体生物数量，控制内源污染，从而达到改善水质的目的。在美国威斯康星州的湖泊治理中，有20个湖泊安装了空气压缩系统，6个湖泊装有压缩射流系统，31个湖泊装有泵和射流系统，1个装有机械叶轮曝气器。

此外，合理规划的引水、调水工程也有助于湖泊水环境的修复。

5 河湖环境水体净化人文景观融合技术

在湖区沿岸人工湿地建造的湿地系统，湖滨带湿地生态恢复和景观建设以人工湿地技术为核心，结合水利工程技术和园林景观技术，恢复湖滨带的自然条件和植物类型，形成以湿地为主的滨水景观，将人工湿地建设成为生态公园。

为了使湖岸景观与湖滨和陆地紧密结合，将湖岸改造成为不规则的河湾，延长湖岸线的长度，在湖岸外侧种植阔叶林或高大乔木，减少热辐射，为湖岸内侧的湿地生物提供良好的生长场所，以河湖水系为基础，充分体现水文化特色，依照生态城市的规划原则，保护自然生态环境，实现绿色空间的多样性，将生态性融入景观建设的第一原则是保护景观元素的原生性。

人工景观构成必需成为自然景观原生性元素的配角支撑元素。必须加强污水

处理能力，提高水体自净能力，保护湿地，建议注重水上植物的种植和保留，保证水及周边环境的自然风味。重视绿化地带的设计和水的连接，实现生态系统功能的多样性，减少对自然、生态及环境的负面影响，建立健康的生活和居住环境。

6 混凝微生物生态技术集成系统

混凝微生物生态技术集成系统是由混凝技术、微生物技术、曝气技术和生态生物技术以及水力机械技术有机构成的集成系统。图1.6为CMEER集成系统工艺流程示意图。

图1.6 CMEER集成系统工艺流程示意图

混凝技术：运用高分子聚合物FAS泥沙聚沉剂和传统絮凝剂经过优化时序叠加工艺，再经过嵌入水体内部的曝气产生的紊动作用进行均化，进而实现有机、无机污染物的快速高度聚合，使污染物聚合体在重力作用下疏水，实现固液分离。

曝气技术：包括曝气沉沙池、曝气生物滤池、景观曝气(射流式曝气、瀑布式曝气)，促使固液分离、微生物养生、有机物氧解。

微生物技术：使用一种采用具有固定自繁衍微生物通过曝气养生的一种污水减泥净化处理技术。该技术以淹没式生物膜法（接触曝气方式）为基础，在接触曝气槽内放置特殊结构的接触滤材（简称生物巢），且以特别的方式固定在接触曝气槽内，让其被所要处理的污水完全淹没，在曝气环境中生物巢不断切割流体，使得生物膜频繁接触水体加快微生物获取营养成分，进而净化水体。

水生植物技术：使用生态环保营养轻型砖体培植水下生态植物，构筑水生态湿地环境，进行水质净化。

水生动物技术: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。

生态修复方法是一种创新方法,其原理是利用工程的手段恢复河流及湖泊的水生生态系统及沿岸地带的陆地生态系统,增加水体的生物净化能力及限制区域内产生的污染物、营养物质进入水体的数量。