富营养化水体治理-水利研讨会.

LOGO富营养化水体治理及其污染源控制李勤生中国科学院水生生物研究所武汉益生泉生物科技开发有限责任公司20145.1.30-31厦门全国河湖水污染防治与生态修复技术交流会CompanyLogo我国水环境的严峻形势十大水系：长江、黄河、珠江、松花江、淮河、海河、辽河、浙闽片河流、西南诸河和西北诸河等十大水系的国控断面中1到3类水质占到71.7%，劣五类和四到五类水质分别占到9%和19.3%。湖泊、水库：在监测营养状态的61个湖泊(水库)中，富营养状况的湖泊和水库占到了27.8%。地下水：4778个监测点位中，较差和极差水质的监测点比例高达59.6%。近岸海域状况：劣四类海水点位比例为18.6%，东海近岸海域水质极差，辽东湾、渤海湾和胶州湾水质差，长江口、杭州湾、闽江口和珠江口水质极差。CompanyLogo蓝藻暴发的大小湖泊湖CompanyLogo我国水体富营养化污染源分析水体富营养化畜禽养殖养猪大国磷矿开发磷矿大国水产养殖养鱼大国污泥污泥量大武汉市污泥日增长量我国、我市污泥量的增长趋势我国污泥年增长量020040060080010001200140016001800污泥（吨）200820102020年份2008年日产量为695吨2010年日产量为879吨2020年将达到1611吨/日CompanyLogo2020/1/2我国养猪数量占全球一半我国是养猪大国，养猪数量占全球的一半。据统计全国种猪场4500个,年提供1200万头种猪。2010年仅新建养猪场投资超过百亿元。2012年生猪出栏6.9亿头。据计算一头猪产生的粪尿是人的7-10倍。一个万头养猪场年产猪粪、尿超过2万吨。据统计到2010年我国每年畜禽粪便产生量达到45亿吨。畜禽养殖所产生的污水量已达污水总量的43%。特别是养猪污水处理滞后，现有的常规技术处理养猪污水多不能达到排放标准,或者成本太高，难以推广应用。禽畜养殖对环境的影响调查显示我国畜禽粪便总体土地负荷警戒值已达到0.49，超过正常值应0.40，已显现出相当的环境胁迫水平和严重的环境压力。据统计每只鸭年产粪便27.3kg，3000只鸭一年的粪便量达8.2万公斤。国家加强管理畜禽污染物处理，出台了相关条例。CompanyLogo规模化养猪场及其污水处理现状CompanyLogo中国水产养殖产量居世界首位世界水产养殖产量分布图中国亚洲其余中国70%亚洲22%其它8%FaoFisheryStatistic)CompanyLogo水产养殖对水环境的负面影响1残饵量占投饵量的10%~20%,直接排放到水环境中。精养班节对虾飼料中80%的氮、68%的磷残留在池底。2鱼虾摄食80%,其中20%左右用于鱼虾体増重。毎生产1吨对虾，虾塘的氮负荷102Kg,磷负荷46Kg。360%作为糞便排出体外。泰国产虾22万吨，排入水环境的氮有2万多吨，磷1万多吨。每年给北欧波罗的海输出120万吨氮和7.7万吨磷。鲑鱼养殖场底泥上的残铒、糞便等达到52.1kg/m2/a干重。密云水库网箱养鲤亩产两万公斤,水体中氨氮增高了7．3倍，有效磷增高了10．3倍。CompanyLogo水产养殖是耗水大户每生产1kg鱼需水量在3~252M3之間台湾生产1Kg对虾用水量为26~29M3集约化渔场，年产量5.0吨~7.5吨,用水量大约为每秒500升，相当于17万居民每天的用水量CompanyLogo污泥围城困境当前国内、外90%以上的城市污水处理都采用活性污泥法，全国5300多座污水处理厂产生的污泥量，据不完全统计2010年全国每天产生5.5万吨污泥，仅深圳市的污泥产量已达到3133.4t/d。三峡库区的污泥已无处填埋。随着我国城市污水的处理量和处理率的增长，污泥年产量也将增加。按年增长15%，预计到2020年，全国污泥量将达到6000万-9000万吨。在污水处理过程中，50%的有机污染物都转移到了污泥当中。这些含有大量有机物、重金属，乃至病菌的污泥，重返自然后，对农田、河流、地下水会造成二次污染，使污水处理的效果大打折扣。在十二五规划中已安排了347亿元用于污泥处置。十三五将加大资金投入和支持力度。CompanyLogo污泥对环境的危害污泥是污水处理过程中的产物，含水率高，体积大，易腐烂，成分复杂，含有毒、有害、难降解的有机物、病原菌寄生虫(卵)，以及重金属、PCBs、二噁英、杀虫剂、内分泌干扰物、阴离子表面活性剂、壬基酚等有害物质，会引起二次污染。污泥中也有一些可利用的资源，如含有机碳类化合物(约占干重60％)，含氮化合物，磷酸盐、硅酸盐、铝酸盐以及钙镁等无机化合物。污泥处理技术的方向是无害化、资源化和削减剩余污泥的产量。从源头上削减污水处理厂污泥产率是国家倡导的方向。CompanyLogo磷是水体富营养化的关键营养元素磷是植物生长必需的元素，每年全世界90%的磷产量都用于农业生产(Smil,2000)。我国作为一个有13亿人口的大国，如何可持续性的利用磷矿资源，是关系到我国粮食安全一件大事。按照现有的磷矿消耗速度，全球可利用的磷矿资源将在未来50至100年内耗尽(Steen,1998)。然而，就在磷矿资源日益紧缺的同时，又有大量工业和生活废水所含的磷被排放到自然水体中，造成严重的水体污染。影响湖泊富营养化的主要因素使水体中氮磷过量，藻类过度增殖，导致水质恶化、发臭等后续的生态效应。曾有固磷的化学方法，但需要投入大量化学品，在成本和化学污染方面尚待研究。在富营养化水体中应用微生物对磷形态的转化功能遏制藻类增殖是一条新的思路。CompanyLogo北京动物园各区段水体总磷、叶绿素含量的比较050100150200250300畅观西湖畅观东湖金桥黑水洋水禽湖西水禽湖东牡丹湖迎湖TP、叶绿素含量（微克/L）总磷叶绿素CompanyLogo磷矿大国、磷矿大省中国是世界上主要产磷国之一，磷矿资源相当丰富，资源总量接近500亿t，磷矿储量仅次于摩洛哥，居世界第2位。湖北省储量居全国之首，分布在长江、汉江水源水一带。CompanyLogo磷矿的分布和存在问题※湖北的磷矿及磷化工行业基本分布在长江和汉江水系附近，许多还是在核心水源区。※有毒元素镉与磷酸盐有类质同象替代作用，磷的出现会伴随镉污染，导致地下水、土壤的污染。※大量废水废渣需要有效处理。CompanyLogo人造生物膜特点和优势人造生物膜国内外多项专利技术不流失高效、长效安全、无害应用灵活耐受性强节省投资和能耗CompanyLogo人造生物膜背景简介专利成果鉴定科技惠民产品认定国家发明专利美国专利实用新型专利湖北省科技厅组织专家鉴定国际先进水平武汉市科技进步奖入选科技部科技惠民计划推广应用科技成果库2.2501221自主创新产品证书环境友好型技术产品证书CompanyLogo人造生物膜应用范围高磷、高氨氮污水处理养猪污水处理富营养化水体治理有生物毒性污水处理水产养殖水体净化污泥减量人造生物膜CompanyLogo人造生物膜主要目标人造生物膜污泥减量富营养化水体治理养猪污水处理CompanyLogo人造生物膜处理养猪污水新建养猪污水处理已运行的设施改造中的现有养猪污水处理设施惠州市汝湖养猪场创新基金项目示范工程温氏集团养猪污水处理示范工程图1.汝湖养猪场净化系统去除COD的效果020040060080010001200调节池进水调节池出水ABF-1级池ABF-2级池ABF-3级池氧化塘净化系统工艺流程COD值mg/L12345678CompanyLogo人造生物膜除总磷效果表2.汝湖养猪场净化系统除磷效果010203040506070调进调出ABF-1ABF-2ABF-3氧化塘净化系统工艺流程TPmg/L1234567CompanyLogo磷到哪儿去了？CompanyLogo0100200300400500600700800900调节池进调节池出ABF-1ABF-2ABF-3氧化塘氨氮mg/L净化系统工艺流程表3.汝湖养猪场净化系统去除氨氮的效果1234567汝湖养猪场净化系统去除氨氮效果CompanyLogo项目采样点CODcrBOD5氨氮SSTPpH(无量纲)国家标准值-4001508020086-9珠三角标准值征求意见稿--3801501407040160150756-9日期/检测值6.14氧化塘1785228.349-8.749.20氧化塘145-3.93524.737.459.20人工湿地97-0.92420.887.09表3.惠州市环境监测站检测报告(mg/L)2011.6.14-9.20CompanyLogo中国环保产业协会、深圳市环保产业协会专家和养猪企业老总们考察养猪污水处理效果进水和出水感观比较CompanyLogo对照组（左）与实验组（右）污泥量和色度比较图3.人造生物膜在污泥减量和去除COD的效果0501001502002506.176.256.3日期COD值（mg/lX10）、SV30（%）SV30COD进水中运行中发酵工业废水污泥减量市政污水污泥减量CompanyLogo组别处理时间水温MLSSMLVSSMLVSS（hr）0Cmg/L去除量mg/L去除率%对照组020.333704814.9317020010ABF处理组020.133504814.5247088044.5对照组05.2271545.5256418710.8ABF处理组05.4258145．5218638122.0•验证了应用人造生物膜削减现存污泥的效果：•剩余污泥量随着人造生物膜用量的增加而递减；•人造生物膜较一般填料使用量少得多，仅4%左右；•人造生物膜可直接与污水处理好氧段工艺结合，使用简单•在6-200C之间的低温范围内也能发挥作用。武汉市汤逊湖污水处理厂市政污水污泥减量试验制药废水污染水体治理CompanyLogo010002000透明度COD氨氮治理前后水质比较7.87.16项目中试前中试一周后水色、气味黑色、恶臭无色、无臭底泥色、厚度深黑色、10cm浅灰色、5cm透明度不透明50-80cm试验池中试一周前后的感观效果CompanyLogo人造生物膜治理富营养化水体北京动物园大猩猩隔离沟隔离沟水源来自园内富营养化水渠，是一段只有进水、渗漏严重的渠道。试验区长约30M，平均宽度约6M，深1M左右，总体积约108m3，每日补水7-10%。治理期间处理总水量约为24948-31752M3,约37.4-47.6亩。治理区清澈见底对照区藻华泛起治理区与对照区交界处处理前后各组水体透明度和气味的比较（2006.4．27-6．27）指标试验区（1）试验区（2）对照区（3）对照区（4）4．276．274．276．274．276．274．276．27透明度cm70.0.0100.0见底70.085.0见底72.036．060.026．0腥臭气无无无无无有无有藻华无无无无无有无有CompanyLogo大猩猩隔离沟试验与对照区水体水质的比较2006.7.1—9.13项目氨氮(mg/L)COD(mg/L)总磷(mg/L)日期7.17．199．137．17．199．137．17．199．13试验区0.60.280.411．01211．60．0720.140．101对照区0．70.150．517．95430．30．1170.220．147※可见试验区氨氮大幅下降；※试验区COD、TP都显著低于对照区；※试验区无藻类腥臭气。长渠秋桥至金桥区段富营养化水体水源来自富营养化长河，也是下游补水的必经之地。渠道全长约278M，平均宽度为7.5M,平均水深为1.1M,实际每日处理水量大于3000M3。水体流动性和流量较大，周边是大动物展示区，区内秋桥、云桥和金桥三桥横跨，是园内游人相当集中、最易受到外界影响的地带，污染物多；每逢大雨、暴雨，地表泾流将大量动物粪便、饲料及其它各类污染物冲入渠内，更加剧水体污染，是园内污染严重而且不易控制的区段。CompanyLogo长渠治理区和对照区透明度的比较01020304050607080904.285.65.215.36.86.