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    河道治理技術

    生態技術簡介

    1.工藝技術選擇原則

    1適應性強:利用現有的資源,結合當地的自然地理條件合理規劃,避免占地拆遷,技術選擇應適應當地的環境、氣候等相關因素,保障技術的可實施性。

    2低投入、低能耗:因地製宜,充分考慮所選工藝的合理性,有效控製工藝造價。應選擇高效節能的治理工藝,節能節耗,最大限度地降低運行費用。

    3具備長效性、技術穩定可靠:選擇的設計工藝應具備長期穩定性和有效性的特點,避免出現曬太陽工程。

    4操作管理簡便,易維護:選擇的設計工藝應結合項目特點具備運行操作簡單,易維護等特點。

    2.技術簡介  

    針對項目特點,本工程主要采用微納米氣泡曝氣技術、高效河道曝氣增氧技術、高效生態浮床技術、沉水植物淨化技術、水生動物多樣性調控技術。

    2.1高效微生物菌劑投加技術

    1)技術組成及特點

    高效微生物菌劑投加技術是采用微生物強化降解技術對水體進行生態修複。通過投加有益微生物功能菌,在水體中迅速形成優勢菌群共同作用,見效快,淨化效果顯著持久。與物理和化學法相比,微生物強化降解有助於生態係統的恢複,快速消除黑臭,改善河道感觀效果。

    1)微生物工作過程


    1.1 廢物/臭味有氧分解流程

    Ø  有氧分解過程

    1.2 廢物/臭味有氧分解流程

    Ø  無氧分解過程

    1.3 廢物/臭味無氧分解流程

    2)水中汙染指標的去除期限及效率

    1-1 水中汙染指標的去除期限及效率表

    水質指標

    處理期限

    去除效率

    硫化物

    1-2個月

    95%以上

    PH

    1-2個月

    維持在6-9之間

    COD

    1-2個月

    50-80%

    總磷

    1-2個月

    50-85%

    惡臭

    調試後1個月

    90%以上









    備注:根據原水汙染情況不同,水溫、PH值等邊界條件不同,汙染物的去除效率不同。


    1.4 處理水樣過程照片

    3)微生物菌種分類

    Ø  河湖治理緩釋生物製劑

    適用範圍:河流、港灣、湖泊、池塘等

    特點功效:有效抑製藻類的生成,分解汙泥,去除異味,改善水生態環境,恢複原生態。本製劑沉澱於水底,並緩慢散發微生物對周圍的汙泥進行分解處理。

    Ø  河湖治理速效生物製劑

    適用範圍:河流、港灣、湖泊、池塘等

    特點功效:有效抑製藻類的生成,分解汙泥,去除異味,改善水生態環境,恢複原生態。本製劑生效迅速,附著在載體上的微生物可即可對水中的汙物處理,促進和恢複水中的生態平衡。

    Ø  汙水處理廠全流程生物製劑

    適用範圍:排水溝 水渠 汙水處理廠 垃圾廠等汙水集中或排放的地方等

    特點功效:此製劑有較強的穩定性和持續性,對產生惡臭的硫醇、硫化物等有機物有很強的分解能力。減少惡臭氣體產生。

    Ø  淨化槽及排汙用生物製劑

    適用範圍:排水管,水溝,陰溝,吸收式馬桶等狹小的汙水排放區

    特點功效:具有超強的附著力和持續性對汙水中的氨,硫化氫,硫醇等有機物進行分解去除,使水得到淨化。

    2.2微納米氣泡曝氣技術

    1)技術組成及特點

    增氧曝氣技術是人工向水體中充入空氣或氧氣,加速水體複氧過程,以提高水體的溶解氧水平,修複和增強水體中好氧微生物的活力,促進有機汙染物的降解速度,從而改善受汙染水體的水質,進而修複水體的生態係統。

    根據治理黑臭水體條件(包括水深、水量、流速、周邊環境條件等)和汙染源特征(如長期汙染負荷、衝擊汙染負荷等)的不同,河道曝氣複氧的主要方式有鼓風擴散曝氣增氧、射流曝氣增氧和船載移動曝氣、微納米氣泡曝氣等。相對與前幾種傳統的曝氣增氧技術,微納米氣泡曝氣技術具有效率高、見效快、易維護、低能耗等特點。

    微納米氣泡曝氣技術是一種新型的人工曝氣技術,由於具有氣泡尺寸小(100-300nm的氣泡濃度是4×108/ml)、比表麵積大、吸附效率高、在水中上升速度慢等特點,在氣浮淨水、水體增氧、農業灌溉、汙泥降解等領域有重要應用價值。

    對比1mm10um的氣泡特性如下:

    1)        上升速度慢

    直徑1mm的氣泡在水中上升的速度為6m/min,而直徑10μm的氣泡在水中的上升速度為3mm/min,後者是前者的1/2000

    1.5 氣泡上升示意圖

    1.6 氣泡粒徑與上升速度關係

    2)        自身增壓溶解

    微納米氣泡內部的壓力遠遠大於外界液體的壓力,可以將更多的氣泡內的氣體溶解到水中,並伴隨有自身溶解消失的現象。



    1.7氣泡溶解變化

    3)        比表麵積非常大

    相對於微納米氣泡的體積,其比表麵積非常大,具有超常的氣體溶解能力。直徑10微米的氣泡同直徑1毫米的氣泡相比,考慮氣泡內部壓力及比表麵積的效果,前者的氣體溶解能力為後者的1萬倍,如果考慮氣泡的上升速度的影響,理論上有20萬倍的氣體溶解能力,極大促進氣液之間的反應速度。

    1.8 氣泡比表麵積

    4)        表麵帶電

    微納米氣泡的表麵帶有負電荷,對水中微小粒子具有增強吸附的作用。並隨微納米氣泡收縮、溶解的過程產生表麵電荷濃縮、電離,產生氫氧自由基等現象。

    2)技術優勢

    曝氣效率高,氧氣利用率高。本曝氣裝置產生的氣泡粒徑屬於微納米級別,產生100nm-300nm的氣泡濃度是4×108/ml,在水體中的上升速度將更慢、停留時間更長、比表麵積更大,由於氣泡自身帶電性能更強,在水體淨化過程中,能夠顯著提升生態係統的水體自淨化能力。

    本技術主體設備完全放置在水麵之上,後期設備被人為破壞的可能性極小,設備能耗很低,單設備功率隻有0.75kw,後期運行費用低。

    橫一港水體富營養化程度高,溶解氧含量低,設置高效曝氣裝置,為水體整個健康生態係統的建立和完善提供基礎條件

    1.9 高效曝氣裝置

     

    1.10 寧波護城河共青橋段及北鬥河白鷺園段(2017年)

    2.3生物碳纖維浮床技術

    針對橫一港河底硬化的特點,可以采用將生態浮床與生物填料結合的高效生態浮床技術,克服了傳統水生植物對種植土的需求條件

    1)技術組成及特點

    生物碳纖維浮床技術是生態浮床技術與生態碳纖維接觸氧化技術的組合技術,該技術充分結合兩者的優勢,達到水質淨化和景觀美化的雙重效果。

    其中浮島采用沿湖岸擺設的布局方式,旨在美化景觀和保持水麵幹淨,生態碳纖維接觸氧化采用尼龍繩懸掛方式,總體布局采用生態浮島與生態碳纖維接觸氧化工藝交替安裝的方式。

    Ø  生物碳纖維浮床結構

    新型人工浮島裝置具有雙層填料結構,由浮島框架、填料、植物、浮子、固定裝置等幾部分組成。為營造不同溶解氧區域,新型人工浮島采用透水性相差較大的填料進行填充,上層填充顆粒狀填料,如生物陶粒、沸石等。下層填充過水性好的新型生物碳纖維填料,如圖所示。

    1.11 生物碳纖維浮床側麵示意圖

    生態碳纖維是一種與生物有著良好兼容性的新型填料,由腈綸、丙綸和經表麵修飾後的活性碳纖維複合而成。活性碳纖維,與普通活性碳纖維相比,它經過表麵修飾後,具有更好的生物親和性、具有高達1000 m2/g以上的比表麵積。結合了活性碳纖維、腈綸和丙綸三者的優點,具有化學穩定性能好、不易老化、高吸附性能、生物親和力強的特點,優越性顯著。

    生態碳纖維具有極高的吸附性與生物親和性,是良好的微生物掛膜填料,在生物法汙水處理領域具有明顯的競爭優勢。該材料已成功應用於水產養殖水體淨化與汙水處理、印染廢水與再生水淨化處理。

    Ø  生物碳纖維填料技術原理

    生物碳纖維填料技術原理為生物接觸氧化法,生物接觸氧化法是從生物膜法派生出來的一種廢水生物處理法,即在生物接觸氧化池內裝填一定數量的填料,利用棲附在填料上的生物膜和充分供應的氧氣,通過生物氧化作用,將廢水中的有機物氧化分解,達到淨化目的。

    該工藝淨化效率高,處理所需時間短,對進水有機負荷的變動適應性較強。生物接觸氧化法的核心是填料,填料的性能對廢水處理有直接的影響,需要使用比表麵積大、水力阻力小、空隙率高、能經久耐用、生物及化學穩定性好的填料。常見生物填料除了改性填料,還有分散式、懸掛式、固定式等填料。

    Ø  生物碳纖維填料結構

    生物碳纖維草由圓環串聯而成,圓環直徑Φ100mm,單個圓環上材料含量為2.0g,圓環間距為200mm。中心由塑料繩或纖維繩連接。本設計中用到的填料長度為1m

    填料用防水尼龍繩串成一掛。按照所選渠段長度方向均勻排列,充分發揮填料的淨化作用。每根生態纖維的底部可填充少量小石塊等負重物,或者每根碳纖維底部懸掛一個外徑2.5cm,內徑1.5cm的螺母。以增加重量使填料在水中可自然下垂。填料成品如圖所示。

    1.12 浮床構造及生物碳纖維材料

    2)技術優勢

    生態浮床技術是一種低成本、能持續去除水體中氮磷等汙染物的原位生態修複技術,具有淨化水質、提升景觀、提供生物的生長繁殖空間等綜合功能,在富營養化的湖泊、水庫、城市景觀河道等水體的修複治理中具有良好的推廣應用前景。

         

    1.13 生物碳纖維水處理三小時後效果對比

     

    1.14 南明河水生態整治工程浮床配置圖(2014

    4.15 北京植物園池塘水質修複工程治理前後效果對比(2007年)

    2.4沉水植物水質淨化技術

    1)技術組成及特點

    在合適的水深範圍內,進入水體的營養物質可通過構建多種類型的水生植被進行有效的水質淨化。水生植物經過自身直接吸收、附著微生物轉化、物理吸附及沉降,可遏製底泥營養鹽的釋放,抑製藻類生長,起到降低營養鹽負荷的作用。

    本工程采用優選和培育的沉水植物,主要選擇淨水能力強,景觀效果好,能夠有效控製、不會恣意泛濫生長的種類,包括苦草、輪葉黑藻、伊樂藻、金魚藻、菹草等。通過種植輪葉黑藻、伊樂藻等構建沉水植物淨化係統,栽植方式以群落形式,以實現水體的自淨,提升水域景觀效果。

    沉水植物主要作用包括:

    Ø  物理作用:沉水植物減小風浪擾動,降低水流速度,促進懸浮物沉降,抑製再懸浮。

    Ø  植物的吸收作用:沉水植物可通過根、莖、葉直接吸收利用汙水中的營養物質,供其生長發育,並把大量營養鹽物質固定在其生物體內。

    Ø  植物的富集作用:許多的沉水植物有較高的耐汙能力,能吸附、富集一些有毒有害物質,如重金屬鉛、鎘、汞、砷、鈣、鉻、鎳、銅等,其吸收積累能力為:沉水植物>漂浮植物>挺水植物,不同部位濃縮作用也不同,一般為:根>>葉,各器官的累積係數隨汙水濃度的上升而下降。

    Ø  氧的傳輸作用:水體中的汙染物降解需要的氧主要來自大氣自然複氧和植物輸氧。有研究表明,水生植物的輸氧速率遠比依靠空氣向液麵擴散速率大,特別是沉水植物,其在水體中可釋放大量的原生氧,保持水體高溶氧狀態,提高水質淨化效果。

    Ø  為微生物提供棲息地:微生物是水體淨化汙水的主要執行者,水體中微生物的種類和數量很豐富,因為水生植物的根係常形成一個網絡狀的結構,並在植物根係附近形成好氧、缺氧和厭氧的不同環境,為各種不同微生物的吸附和代謝提供了良好的生存環境,也為水體汙水處理係統提供了足夠的分解者。研究表明,有植物的水體係統,細菌數量顯著高於無植物係統,且植物根部的分泌物還可促進某些嗜磷、氮細菌的生長,促進氮以氣態形式釋放,磷向無機狀態轉化、從而間接提高淨化率。

    2)技術優勢:

    Ø  自然生態:通過水生植物構建為水體生態環境構建提供基礎,為微生物提供附著基質,有利於快速恢複健康水體生態係統,促進水體自淨能力。

    Ø  效果穩定可控:水生植物種類為鄉土物種,具有成活率高、淨化效果明顯、景觀效果好、易於管理控製、不會造成物種入侵危害等優點。

    2.5水生動物多樣性構建技術

    1)技術原組成及特點

    在保護水生植物淨水功能的前提下,完善人工生態係統食物鏈和食物網結構,在水體中放養一定種類和數量雜食性魚類和底棲動物,提高水生生態係統的穩定性。

    自然水生生態係統通常由以下兩條食物鏈構成:

     

    A 、牧食鏈:

               


    B、腐食鏈:


     


     

     

     

     



    1.16 河道生態係統食物鏈示意圖

    通過人工放養魚、蝦、底棲動物等水生動物,增加食物鏈頂級消費者,可將水體中的營養鹽等轉化為人類可以利用的魚類等產品進行收獲,與此同時使水質得到淨化。

    水生動物的放養將充分考慮水生動物物種的配置結構(時空結構和營養結構),科學合理地設計水生動物的放養模式(種類、數量、個體大小、食性、生活習性、放養季節、放養順序等)

    Ø  魚類

    黑魚生性凶猛,繁殖力強,胃口奇大,中地區為5~7月,以6月較為集中。繁殖水溫為18~30℃,最適水溫為20~25℃。烏鱧有極強的生命力和對環境的適應能力,無論是湖泊、水庫、河川、溪溝、塘堰還是水田、渠道,甚至連一般魚類難以生存的沼澤、積水潭、窪氹等都能生長、繁衍。

    Ø  蝦類

    岸邊落葉、河中水草等形成的有機碎屑以及水生動物糞便、屍體等形成的有機物質易汙染景觀水體,在河中放養一定數量和青蝦以攝食有機碎屑,起到淨化水質作用。

    Ø  底棲動物

    底棲動物根據攝食習性選擇螺、貝類作為群落調控主要種類。

    2)技術優勢

    人工放養適宜生境的水生動物,不僅不會破壞原有水生生態係統,反而會增加生態係統生產力、增加水體生機活力。同時通過人工幹預促進食物鏈的完善,可快速恢複並加長食物鏈,加快水體中汙染物的去除速率,生態、有機的消除水體汙染。

    2.6水生態係統集成技術

    健康水生態係統各成分是個完整的有機體,除了必要的非生命類物質基礎(陽光、水、空氣和土壤等),還需有處於生態平衡狀態下的生產者、消費者和分解者。因此,健康水生態係統中有各類水生植物(包括沉水、浮葉和挺水植物等)、浮遊動物、底棲動物及魚類、微生物和少量的藻類,從而維持了水生態係統正常的結構和功能,使得水體產生自我淨化能力,同時順利完成物質循環和能量流動,水體也可長久保持清澈狀態,並且具備一定抗幹擾能力。

    水生態係統集成技術,就是通過完善整個生物群落組成、形成生物群落與水體環境的雙向反饋協調,其中水生植物、水生動物、底棲動物、浮遊動物、微生物等各種類數量均衡協調,同時充分利用水生植物的淨化效果,從而來重建健康的水生態係統,實現水環境治理和水生態恢複的目的。


     

     

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