新型复合底质净化剂泥水一体化原位生态修复_泥水分离设备
时间：2019-05-17 03:26:43 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要： 底泥是城市河涌生态系统重要组成部分，底泥直接影响河涌自净能力和上覆水体水质。泥水一体化原位生态修复技术在原位对水体和底泥的污染物进行同步高效、快速的降解，修复和重建水体生态系统。采用复合底质净化剂，操作简单，成本低、无额外运行费用，是底泥清淤的一个替代手段，且能够对水体进行生态修复，是值得推广的技术。
关键词：城市河道；底泥；泥水一体化；生物修复
Abstract: the flow sediment is city ecological system is an important component of the flow sediment directly affect self-purification capability and overlying water. The integration of in situ ecological restoration techniques of water and sediment in situ in the pollutants synchronous highly efficient and rapid degradation, repair, and reconstruction of the water ecological system. Adopted complex sediment cleanser, simple operation, low cost, no extra cost, is one of the "s" shape sediment alternative means, and able to water ecological restoration, is worth the promotion of technology.
Key words: the city river; Sediment; The integration of mud; bioremediation
中图分类号：S891+.5文献标识码：A 文章编号：
城市河道污染治理对改善城市景观、提升城市形象、优化投资环境等具有十分重要的意义。近年来，政府不断加大投资力度治理城市黑臭河道。
河道原位生态修复是近年来兴起的污染治理技术，以其投资小、见效快、操作方便、无二次污染等优点，受到广泛的关注。但目前在生态修复方面重视水体修复、忽视底泥修复，原位治理措施效果持续性差。在水体-底泥体系中，底泥为各种污染物积累富集的比较稳定的场所。利锋等人通过动态模拟发现，污染程度较高的底泥对上覆水NH3-N、COD和TP浓度的贡献分别达0.65、4.25和0.067mg/l，占Ⅳ类水质标准值的43.3%、14.2%和22.3%，说明在外源污染被控制后，如未采取有效措施抑制底泥污染，很难使水质达到Ⅳ类水质标准。
目前我国底泥治理一般都采用物理与化学方法，如疏浚清淤、引水冲淤等市政工程手段，工程投资巨大；且疏浚污泥的处置成为另一难题；对水体来说，清淤留下的不稳定底泥仍然向上覆水体释放污染物；清淤的同时也可能对河流态系统造成破坏。虽然投入了大量人力、物力，但水质仍未发生根本性转变。
1 泥水一体化原位生态修复新技术
该技术在原位对污染水体和底泥进行同步高效、快速的降解，在最短的时间内、最大限度的修复和重建水体生态系统。开发该技术的目的是为了解决河道治理中清淤和水体生态修复遇到的难题，作为传统清淤和恢复河道水体自净能力的替代技术。由于底泥的原位消减过程一般较长，有必要采用各种净化能力强的微生物如PSB、EM、LLMO菌。但这些菌剂在使用过程中因水体流动和稀释等原因容易流失，且无法直接作用到底泥而造成高效微生物迅速被选择而趋于消亡。虽然国内研究者也开发了将微生物菌剂直接注入底泥的靶向给药技术，但该技术操作极其困难。日本的“Bio-Kaken微生物开拓社”开发了“Bio-Colony”，其用沸石做成的微生物培养基，因其密度高等特点，撒播在水体中，微生物可以直接在底泥中定殖。但该产品价格昂贵，且主要针对有机污染。若要在底泥降解之后形成稳定、无害化的底泥层则仍须开发一些新技术。
2 复合底质净化剂的功能和制备
采用复合底质净化剂要同步实现几大功能：高效微生物的降解、底泥减量、钝化和覆盖。其作用是一种综合效应，彻底解决原位底泥净化的问题。而河道有机污染的降解和底泥减量是首要达到的目标，对因重金属、磷等构成的环境危害尚需要底泥的稳定化。钝化或覆盖是一个可选的目标。
2.1 原位钝化
污染底泥原位钝化技术是利用对污染物具有钝化作用的人工或自然物质作为钝化剂，在沉降过程中捕捉水体中的磷、重金属和颗粒物，使底泥中污染物惰性化，使之相对稳定于底泥中，减少底泥中污染物向水体的释放，达到有效截断内源污染的作用。钝化层形成后可有效吸附并持留底泥中释放的磷和重金属，并可有效压实浮泥层，减少底泥的再悬浮。
底泥的钝化剂不能产生二次污染。
2.2 原位覆盖
原位覆盖技术是利用一些具有较好阻隔作用的材质覆盖于底泥上，将污染底泥与上层水体物理性阻隔开，大大减少底泥中污染物向水体的释放能力。覆盖作用可稳固污染底泥，防止其再悬浮或迁移；通过覆盖层中有机颗粒的吸附作用，有效削减污染底泥中污染物进入上层水体。
原位覆盖的技术要求尽可能薄的覆盖层，以免对河道防洪产生不利影响。
2.3 泥水一体化生物修复
采用一些功能性或优势微生物快速降解水体和底泥的污染物，达到污染的消减和底泥的减量。生物修复提高底泥的可生化性、加速底泥的矿化，强化水体的自净能力、形成正向演替的生态系统，为生态修复创造条件。
泥水一体化生物修复有几个核心问题：优势菌的筛选、微生物的固定化、微生物生理环境条件的控制、底质净化剂投加的操作方式以及成本。
2.4 新型复合底质净化剂制备
新型复合底泥净化剂以沸石为微生物固定化主基质、并添加缓释增氧剂和电气石。
沸石先后经过热改性增大比表面积和孔隙率、有机改性提高对阴离子的吸附能力。沸石经改性后其架状结构内部充满了微孔和通道，能为微生物群落提供巨大的生物附着表面积，内部的孔结构还具有筛选分子的作用，并可以选择优势微生物种群和帮助它们繁衍。为了使底泥中存在微氧条件，采用缓释增氧剂过氧化钙。其有效含量80%，理论增氧量0.22O2mg/mg，并可产生1.38mg/mg碱度。电气石具有天然电极性，红外辐射特性，能够起到调节pH、ORP和催化作用，有利于富集培养光合细菌、硝化细菌等优势菌。电气石采用湿式搅拌磨超细粉碎工艺制备电气石微粉。沸石、过氧化钙、电气石三者的比例为4：1：2（重量比）。从本土底泥中进行菌株的筛选，富集扩大培养光合细菌、枯草芽孢杆菌、硝化反硝化细菌。复合底质净化剂制成沙状、含水率15%，平均密度密度2.6。
3 工程示范
3.1 工程简介
珠海高新区后环排洪渠长度约1100m，宽度6~7m，上游深度0.5～1m米，长约700m。下游深度2～2.5m。
该排洪渠接纳唐家社区大部分居民生活污水，水体黑臭、水质极差。底泥厚度达到1.5米，有黑色底泥上浮现象。其水质见下表所示：
将底质净化剂750g/m2，均匀撒播在河底。并设2台功率2.2Kw提水式曝气机，曝气机每天运转8小时。17天后水体消除黑臭现象，从上游至下游，呈现暗灰色-灰黄色-黄绿色的渐变过程，透明度从上游水体的12cm左右提高到下游处45cm左右，并且呈现从上游到下游逐步提高的趋势。30天后，上游出现大量黄褐色上浮污泥。60天后底泥降解了45cm，上游漂浮褐色污泥逐渐减少。此时在水陆交界处种植0.3～0.5米沉水和挺水植物带，并补充投加250g/m2底质净化剂后进入水质维护期。
3.3 实施效果
该工程运行9个月达到验收条件，由于上游为合流制排水，致使上游水质出现波动，但治理后下游水质仍能达到GB3838-2002地表水Ⅳ类标准，水体的自净能力大大增强，生物多样性增加，出现大量枝角类和桡足类动物和鱼类。植物生长良好。底泥表层形成了约15mm左右的灰黄层，底泥基本上处于稳定状态。
水质和底泥相应指标详见下表：
本工程实施后相当于清除了550m3淤泥。投加底质净化剂共6.6吨，投资约12万。其处理成本与疏浚、处理、运输、处置等全过程大致相当，但该工程同时修复了水体，因此经济性较为明显。
4 结论
该技术特别适合于无法开展疏浚作业的场合。克服了费用昂贵、噪声过大、易散发臭味、难以处置问题等难题。
采用复合底质净化剂能够对重金属和磷起到一定稳定、无害的作用。如铬和磷均能作为沉积物转入底泥而减少对上覆水体的释放。
采用新型底质净化剂能够对严重污染的河道进行泥水一体化生态修复。该技术操作简单，对河道防洪无任何不利影响，运行过程中无额外费用，是一种值得推广的技术。
作者简介：广西壮族自治区河池市高级中学生物组。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
