一种治理富营养化河湖的生态方法.pdf

本发明涉及富营养化河湖治理，属于水利工程技术领域。针对河湖富营化和藻类繁殖，解决脱磷除氮问题，控制面源污染。技术开发的基本思路是吸取活性污泥法、生物膜法等成熟技术的优点，进行发明，运用反应器理论，将湖泊、河道假定为一个大的污水处理构筑物，第一层次利用移动式曝气机在水中营造庞大的循环水流，同时还曝气复氧，用很小的耗能就能将庞大的湖水搅动，第二层次利用载体将根系发达植物种植水面，利用微生物、植物耦合作用在污染湖泊里实现生态接触氧化治污，可以快速、高效、低耗能地降低湖水中的有机物、氮和磷，利用生态位原理抑制藻类繁殖。运用本方法，水质能从地表水劣V类净化至III类标准(GB3838-2002)。

1、  一种治理富营养化河湖的生态方法，其特征在于：根据河湖污染物特征和富营养化程度，构建移动式复氧生态接触氧化系统，包括移动式曝气复氧系统，生态接触氧化系统。

2、  根据权力要求1所述的应用于一种治理富营养化河湖的生态方法，其特征：在污染严重区域设定造流曝气段，设置4-6台移动式造流曝气机，在水中营造庞大的循环水流，同时还可以曝气复氧。

3、  根据权力要求2所述的应用于一种治理富营养化河湖的生态方法，其特征：在曝气复氧基础上在造流曝气段外设定生态稳定段。

4、  根据权力要求3所述的应用于一种治理富营养化河湖的生态方法，其特征：生态稳定段设置生态接触氧化系统，是将根系发达、对污染物去除效果良好的根系发达植物如美人蕉、水芹菜等在园圃中进行培育，以高分子材料板，茅竹尼龙绳框，椰球丝、稻草编制的团(根据当地实际情况而定)等作为移植载体，将这些植物种植于河湖水面，形成生态浮岛，载体下面科学分布悬挂半软性纤维丝作为填料，使微生物膜能很好附着，纤维丝既有一定的刚性又有一定的柔性，保持一定的形状，同时又有一定的变形能力，纤维填料用尼龙、腈纶等化学纤维编织成束，绳状连接，束端部开叉，并呈放射状结构有效地提高了微生物膜附着能力。

一种治理富营养化河湖的生态方法
技术领域
本发明涉及富营养化河流湖泊治理方法，属于水利工程技术领域。
背景技术
我国河流湖泊污染日趋严重，主要表现在富营养化。河湖的污染不仅影响水体功能，如饮水安全、破坏水生环境，以及危害水生生物等，而且导致河湖本身的消亡。近30年来河湖污染呈现迅速增长趋势。全国的大型淡水湖泊和城市湖泊均达到中度污染和重度污染。特别2007年太湖爆发了大规模的蓝藻聚集现象，严重污染了太湖周边城市的饮用水源地，造成了沿湖周边城市市民的饮水困难，引起了社会各界的广泛重视。河湖环境污染现象行的普遍性和严重性，已经对我国人民健康和经济发展造成极大的危害。河流、湖泊水体的严重污染更加剧了我国水资源短缺，制约了经济的持续发展，同时也对我国人民的生命健康造成了极大的威胁。河流、湖泊等地表水体是排放各种污水的汇集地，河湖污染的本质是其稀释净化作用已大为削弱，超出河湖的自净界限，污染物沉积导致水体污浊、黑臭，造成藻类疯长泛滥。
我国在河湖治理方面，一般采用截污和清淤两种方法，但实际上，这两种方法都存在很大的局限性。首先，截污后集中建污水处理厂的建设和运行费极高。即使在发达国家日本，生活污水集中处理率也只有60％。清淤的成本代价也比较高，而我国只能拿极有限的资金进行局部治理，可见河湖严重污染的状况还将很长时间存在下去。其次，从技术上讲，即便进行了彻底的截污和清淤，由于河湖是一个开放的水环境，地表土壤中的有机污染物随雨水流人及人为的垃圾丢弃难以避免，时间一久水质重新被污染，因此并不能一劳永逸地解决河湖污染问题。不能从根本上解决富营养化问题，鉴于现有河湖已被严重污染，且污染仍将长期存在的现伏，对已污染的河湖迫切需要实施直接治理对策。
技术内容
本技术针对河道和湖泊水域富营化，解决脱磷除氮问题，控制面源污染。河道湖泊水污染实质上是生态系统退化问题，必须以生态工程的理念、思路、方法来探索切实有效的河湖污染水域治理的新途径。吸收生态学、工程学、环境科学、植物学、微生物学诸学科的思想，特别是生态学的生态位原理、食物链原理、生物与环境相互适应性原理、生物环境协同进化原理、效益协调统一原理，研究和开发适用于富营养化水体的移动式复氧-生态接触氧化技术。本技术开发的的基本思想是通过第一层次人工增氧改善水环境，利用好氧微生物去除BOD、COD；第二层次利用植物、微生物等建立一个水生生态系统中的各种生命体、非生命物质包括进入这个系统的污染物质通过富集与扩散、合成与分解、拮抗与协同等多种过程达到对污染物特别是氮磷消除，这些过程通常发生在系统内部且与系统的物质循环和能量流动紧密联系。
本技术开发的基本思路是吸取活性污泥法、生物膜法等成熟技术的优点，进行发明，将反应器理论运用于技术开发，将湖泊、河道假想为一个大的污水处理构筑物，利用移动式造流曝气机在水中营造庞大的循环水流，同时还曝气复氧，用很小的耗能就能将庞大的湖水搅动，第二层次利用载体将根系发达植物种植水面，利用微生物、植物耦合作用在污染湖泊里实现生态接触氧化治污，可以快速、高效、低耗能地降低湖水中的有机物、氮磷，抑制藻类繁殖，防止蓝藻爆发，减轻有机淤泥的淤积，消除河湖臭气。载体下悬挂的填料，可以使生物膜很好的附着，污水流经生物膜时，悬浮物被填料和植物茎杆、根系阻挡截留，有机污染物则通过生物膜的吸附、同化及异化作用而被去除。因挺水植物根系对氧的传递释放，使其周围的环境中依次呈现出好氧、缺氧和厌氧状态，溶解氧在系统中呈现分层，保证了污水中的氮、磷不仅能被植物和微生物作为营养成分而直接吸收，而且还可通过硝化、反硝化作用及微生物对磷的过量积累作用将其从污水中去除。
研究证明氨氮主要依靠微生物硝化作用去除，去除率95％，夏秋高于冬春；总氮脱除基于反硝化作用，去除率达60％，夏春大于秋冬；氮去除率随着温度升高和停留时间延长明显提高。TP平均去除率为70％，与温度和月份无太大关联，与植物的生长状况有明显的相关性；PO₄^3--P去除依靠植物吸收和微生物同化作用，平均去除率为62％。CODcr主要依靠好氧代谢去除，平均去除率为75％；不溶性CODcr随着停留时间延长相应减少，溶解性CODcr随着停留时间变化不呈现规律性。SS的去除率达90％，通过填料上的生物膜对SS的吸附驱除，对水华污染的抑制效果显著，水体达到了清澈见底的效果。水质则从地表水劣V类标准，净化至III类标准(GB3838-2002)。
本技术的实施整个处理过程不加化学药剂，对环境不造成二次污染。实施过程和后续效果不但能确保对人体健康和水生生物有安全保障，而且在治理过程中还能美化水域景观，对水生生物的多样性发展也能起到积极的促进作用。同时，实施效果不但好于其它技术，且成本远低于其他技术，估计工程造价和运行费用总和仅为传统工艺的1/10～1/5左右，并易进行规模化、模式化和机械化作业。
附图说明
1、图1表示生态接触氧化的示意图。
2、图2表示载体下填料微生物膜在显微镜下形态。
具体实施方式
根据河湖水质分析特征确定造流曝气段和生态稳定段距离如图1示构建移动式复氧生态接触氧化系统。
在河湖中污染严重区域设置移动造流曝气增氧系统，设曝气机4-6台，放置于射流曝气段，进行曝气增氧，不断将污水翻滚。
将根系发达、对污染物去除效果良好的根系发达植物如美人蕉、水芹菜等在园圃中进行培育，以高分子材料板，茅竹尼龙绳框，椰球丝、稻草编制的团(根据当地实际情况而定)等作为移植载体，将这些植物种植于河湖水面，形成生态浮岛，载体下面科学分布悬挂半软性纤维丝作为填料，使微生物膜能很好附着，纤维丝既有一定的刚性又有一定的柔性，保持一定的形状，同时又有一定的变形能力，纤维填料用尼龙、腈纶等化学纤维编织成束，绳状连接，束端部开叉，并呈放射状结构，这样，不仅有效地增加了其表面积，而且大大提高了生物膜的附着力，膜能很好的进行附着，如图2示，从而有效地提高了微生物对水处理的效果。将浮岛放置于生态稳定段，进行降解污染物特别是氮磷。