湖泊水环境修复

湖泊水环境修复费磊2014年5月1.1水体污染1.污染水体修复技术概述水体因某种物质介入，而导致其化学、物理、生物或者放射性等方面特征的改变，从而影响水的有效利用的现象概念水的存在形式12地表水污染地下水污染水域12河流污染湖泊污染34水库污染海洋污染污染物种类12汞污染酚污染34有机污染热污染污染物性质12物理性污染化学性污染3生物性污染黑龙江重大水污染事故黄河流域水污染1.2水污染的主要类型及其污染物质水污染的主要类型及其污染物质(续表)1.3水体修复利用物理的、化学的、生物等方法减少水环境中有毒有害物质的浓度或使其完全无害化，使污染了的水环境能部分或完全恢复到原始状态的过程概念整治前整治后成都市府南河综合整治工程1.4水体修复的目标在保证水环境结构健康的前提下，满足人类可持续发展对水体功能的要求目标水环境修复目标示意图1.5水体修复的原则1)水体的地域性根据地理位置，气候特点，湖泊类型，功能要求，经济基础等因素，制定适当的水环境修复计划，指标体系和技术途径。2）生态学原则根据生态系统自身的演替规律分步骤分阶段进行修复，并根据生态位和生物多样性原则构建健康的水环境生态系统。3）最小风险和最大效益原则水环境修复是一项技术复杂，耗资巨大的工程，对水环境的变化规律和机理的认识还有待提高，往往不能准确预计修复工程带来的全面影响，因此需要对工程仔细论证，降低风险，同时获得环境效益，经济效益和社会效益的统一。1.6水体修复技术物理方法化学方法生物方法物理修复方法滇池蓝藻水华治理工艺流程图化学修复方法见效快，易造成“二次污染”，适合突发性或小范围水污染的修复生物修复方法利用培育的植物或培养、接种的微生物的生命活动，对水中污染物转移、转化及降解，从而使水体得到净化的技术概念优点：可原位修复不产生二次污染工程遗留问题少操作简便类型：物种调整植被群落恢复生物除藻水生植物：大量吸收水体中的营养物质、提高水体溶解氧生物修复方法浮游动物：摄食浮游藻类，控制藻类密度调整水生动物：大量增加杂食性地栖动物、鱼类或减少食浮游动物及食底栖动物鱼类植被作用：有效分配水体营养盐，避免单一优势种种群爆发，保持水体净化能力；对于富营养化的水体，水生植物与藻类竞争氮、磷等营养物，从而抑制藻类的生长生物修复方法恢复目的：逐步恢复受损水体的生态系统的结构，在生产者、消费者、分解者等之间建立合理的食物链，促进物质循环，恢复水体的功能。首要目标：水生植物，包括沉水植物、挺水植物、浮游植物改善植物生境条件：围隔消浪、促淤、底质改善、降低水位生物修复方法改善水体光照：通过增加水体透明度、水下补光等措施植被人工重建：人为补充植物种类与数量，恢复丧失自动恢复能力水体激活外源微生物：生物修复方法摄外源菌与具有净化功能的土著微生物则会与藻类竞争氮、磷等营养物质包括酵母菌、放线菌、乳酸菌、光合菌等微生物分解污水中的有机物，并代谢出抗氧化物质生物修复方法在一定长宽比及底面有坡度的洼地中，由土壤和填料（如卵石等）混合组成填料床，废水可在床体的填料缝隙中流动，或在床体的表面流动，在床的表面种植处理性能好、成活率高的水生植物（如芦苇等），形成人工水生生态系统，进化流经的水体概念人工湿地示意图2.1湖泊水库水环境污染2.湖泊水库水体修复技术水质污染污染源：工业废水和生活污水中重金属、有机化合物等有毒有害物质主要污染物：COD、TP、NH3-N、挥发酚、汞排入湖泊水库等水体过多的氮、磷等营养性物质，使生产力水平异常提高，破坏了水生生态系统结构和过程概念藻类爆发，水体缺氧，水生动物等水生生物大量死亡；湖泊水库沼泽化；藻类在代谢死亡过程中释放毒理强的藻毒素表现使用化石燃料产生的SO2、NOx被氧化后产生硫酸和硝酸，通过干/湿沉降进入水体概念湖泊水库萎缩湖泊水库生态结构受损，岸边带湿地破坏，使湖泊水库失去滞留流域非点源污染物的天然屏障，造成湖泊水库的自净能力降低长江中下游湖泊水库面积缩小统计2.2湖泊水库水环境修复指通过调控，使受污染损害的湖泊生态系统恢复到受干扰前的自然状态，恢复其合理的结构和功能概念修复的原则整体性遵守自然法则技术类型湖泊水库外源污染控制技术湖泊水库内源污染控制技术水动力学修复技术藻类控制和去除技术污染湖泊水库生态恢复技术湖泊水外源污染控制技术绝大多数水体富营养化主要是外界输入的营养物质在水体中富集造成的。如果减少或截断外部输入的营养物质，就使水体失去了营养物质富集的可能性。从长远观点来看，要想从根本上控制湖泊水体富营养化，首先应该着重减少或者截断外部营养物质的输入。（1）实施截污工程截断向河湖水体排放营养物的污染源，是控制水体富营养化的关键措施。一次性投资较高，但此后可从根本上消除水体富营化的主要人为外源性污染源，为水质改善提供基本条件。在长远看来，这种投资是必须的。（2）根据水环境功能制订排放浓度标准确定某一湖泊水体的主要功能后，应根据此功能的要求制订N和P的允许排放浓度标准，限制可能排入水体的物质种类和数量。（3）去除污水中的营养物生活污水及某些工业废水中含有较高浓度的N和P，这些废水经过传统二级处理工艺处理后尚含有一定浓度的N和P。已有的二级处理厂的出水需要采取深度处理，也可采用生物处理方法(高效的脱N除P工艺)和物化处理方法(铁盐凝聚沉降法、铝离子交换法和石灰凝聚与氨气提法)对二级处理工艺加以改进。（4）合理使用土地，最大限制地减少土壤侵蚀、水土流失与肥料流失。只要合理规划利用土地，最大限度地防止土壤侵蚀和地表径流过份漫流，如在建筑物、农田安排自然排泄系统，就可以减少被暴雨或融雪冲走的氮和磷。湖泊水内源污染控制技术湖泊水沉积物疏浚湖泊水沉积物原位处理技术湖泊内污染底泥中污染物重新排入水体的过程概念类型1：底泥疏浚湖泊底泥疏浚技术是近30年来发展起来的湖泊内源污染治理技术。其通过挖除表层污染底泥并对底泥进行合理处置来去除湖泊中污染物，控制底泥中污染物的释放以及营养物质的生物可利用效力。增强底泥对水体的净化能力从而对湖泊进行有效治理。美国于1978年对lilly湖进行了底泥疏浚,共疏浚底泥68×104m３,最高水深由1.8ｍ提高到6ｍ。总磷的消减率达55％。瑞典在Trummen湖进行了局部和大规模的底泥疏浚，经疏浚后Trummen湖平均深度从1.1m增加到1.75m，总磷的消减率达到90%，总氮消减率达80%。污染底泥环境疏浚工艺流程•有效降低湖泊水库的重金属、持久性有毒有机物等难降解污染物的浓度优点湖泊水库沉积物疏浚•沉积物疏浚过程中的扰动，造成短时期内水体中污染物浓度升高；对底栖生态环境造成影响，疏浚后新生表层界面暴露，可能出现污染内源回复现象；投入高缺点湖泊水库沉积物原位处理技术原位覆盖原位封闭原位钝化原位化学原位生物类型原位覆盖•在污染沉积物表面覆盖一层固体物质，如沙子、卵石和粘土等，依次隔离污染沉积物和水体，将污染封闭在沉积物中，达到控制沉积污染内源的目的原位封闭原位钝化原位化学原位生物3.水动力学修复技术通过人工措施，防止水体分层或者破坏已经形成的分层，提高湖泊水库水体溶解氧的浓度、控制内源性污染，降低湖泊水库水体污染物的浓度，进而改善水体质量概念引水稀释/冲刷人工曝气人工循环类型引水稀释/冲刷短期效果预测定量描述稀释冲刷效果的经验公式长期效果预测加快水体的交换频率，缩短污染物在湖泊水库中的滞留时间，从而降低污染物浓度水平，水体流动性的加强，增加湖泊水库下层水体的溶解氧含量，从而抑制沉积物中污染物的活化释放4.藻类控制和去除技术物理法化学法生物法类型物理法人工解层混凝沉淀机械打捞化学法•操作简便，一次性使用成本低优点•不能长期投用一种药；可能对环境产生二次污染缺点利用杀藻剂杀死藻类，从而消除湖面水华,常用化学试剂主要有CuSO4，O3，ClO2。生物法利用水生动、植物、藻类病原菌、病毒来抑制和杀死藻类利用藻类病原菌控制藻类生长通过竞争作用抑制藻类生长酶处理技术类型参考文献1：ZhongJC,YouBS,fan,CX,etal.influenceofsedimentdredgingonchemicalformsandreleaseofphosphorus[J].pedosphere,2008,18(1)2：孙傅,曾思育,陈吉宁．富营养化湖泊底泥污染控制技术评估[Ｊ]．环境污染治理技术与设备,2003,4(8):61-64．3：DunstRC.SedimentproblemsandlakerestorationinWiscosin[J].EnvironmentInternational,1982,7(2):87-92.4：USEPA1981,EPA-600/3-81-013,Sedimentremovalasalakerestorationtechnique[R].5：SebetichMJ,FerrieroN.lakerestorationbysedimentdredging[J].Verh.6：沈银武，刘永定，谢有奎，等.富营养化湖泊滇池水华蓝藻的机械清除[J].水生生物学报，2004，28（2）：131-1357:张志勇，方向京，周跃．人工湿地防治湖泊富营养化污染探讨[J]．污染防治技术，2007，20(4)：38-41．