生物修复-第七章

1、第七章第七章 污染河流的生物修复污染河流的生物修复自然净化修复自然净化修复1陆生生态修复陆生生态修复2水生生态修复水生生态修复3湿生生态修复湿生生态修复4微污染饮用水源的生物修复微污染饮用水源的生物修复1第一节第一节 自然净化修复自然净化修复v 自然净化（自然净化（natural purification） 指河流受到污染后能够在一定程度上通过物理、化学或生物指河流受到污染后能够在一定程度上通过物理、化学或生物过程使河流恢复到受污染前的状态过程使河流恢复到受污染前的状态 河流自然净化修复的关键是有机物的好氧生物降解过程河流自然净化修复的关键是有机物的好氧生物降解过程v 强化自然净化修复（强化自

2、然净化修复（enhanced natural purification） 指通过采取措施，向河流输送某些形式的能量或者物质，强指通过采取措施，向河流输送某些形式的能量或者物质，强化河流固有的自我净化过程，加快河流的修复过程，属原位化河流固有的自我净化过程，加快河流的修复过程，属原位修复技术修复技术 包括三种途径：河流水体曝气复氧技术；多功能河道生态工包括三种途径：河流水体曝气复氧技术；多功能河道生态工程修复技术；生物试剂添加技术程修复技术；生物试剂添加技术自然净化修复自然净化修复v 河流水体曝气修复河流水体曝气修复 河流水体曝气复氧（河流水体曝气复氧（aeration of river wat

3、er）是指向河流中）是指向河流中进行人工复氧，可以是空气，也可以是纯氧。进行人工复氧，可以是空气，也可以是纯氧。 20世纪世纪60年代起得到应用年代起得到应用 英国在泰晤士河上使用曝气复氧船，显著提高了水体的英国在泰晤士河上使用曝气复氧船，显著提高了水体的DO，提高了水体的自净能力，减小了暴雨期间地面径流排水和，提高了水体的自净能力，减小了暴雨期间地面径流排水和污水溢流等负荷的冲击影响，减少了鱼类因缺氧而窒息死亡污水溢流等负荷的冲击影响，减少了鱼类因缺氧而窒息死亡的现象的现象 美国、德国等国家也陆续应用此修复方法美国、德国等国家也陆续应用此修复方法 我国在不同河流也有应用我国在不同河流也有应用

4、自然净化修复自然净化修复v 多功能河道生态工程修复（多功能河道生态工程修复（multifunctional ecological engineering） 指将城市河道设计成具有多种自然景观和生物类群，景观与指将城市河道设计成具有多种自然景观和生物类群，景观与净化功能并存的多功能河道净化系统，是利用多功能河道净净化功能并存的多功能河道净化系统，是利用多功能河道净化污水的生态工程技术化污水的生态工程技术 采用有效附着或固定微生物的担体替代混凝土护坡，并将河采用有效附着或固定微生物的担体替代混凝土护坡，并将河道的可用空间有效利用与培植水生生物，以确保河道对污水道的可用空间有效利用与培植水生生物，以

5、确保河道对污水的有效净化。的有效净化。 多功能河道净化系统中既有水生植物、昆虫、鱼类等水生生多功能河道净化系统中既有水生植物、昆虫、鱼类等水生生物，也有鸟类和哺乳动物，它们共同构成完整的食物链，进物，也有鸟类和哺乳动物，它们共同构成完整的食物链，进一步强化了水体的自净功能一步强化了水体的自净功能自然净化修复自然净化修复v 生物试剂添加修复生物试剂添加修复 也称投菌法（也称投菌法（biotic additives），是向被污染的河流中投加人工培），是向被污染的河流中投加人工培养的活性微生物，强化河流有机物的降解养的活性微生物，强化河流有机物的降解 “普遍存在的理论普遍存在的理论”：认为细菌无处不

6、在，在某特定环境中只要给：认为细菌无处不在，在某特定环境中只要给予足够的时间，就会自然产生仅适应这种环境的菌群，并成为在予足够的时间，就会自然产生仅适应这种环境的菌群，并成为在这种环境下生存的强者这种环境下生存的强者 投菌法理论：在某特定环境中自然生成的菌群虽能很好适应这种投菌法理论：在某特定环境中自然生成的菌群虽能很好适应这种环境，但并不一定是这种环境中的最强者，有必要投加经过筛选环境，但并不一定是这种环境中的最强者，有必要投加经过筛选的具有特殊分解能力的菌种的具有特殊分解能力的菌种 菌粉和菌液：菌粉系将所培殖的菌种吸附在粉末介质上，产品包菌粉和菌液：菌粉系将所培殖的菌种吸附在粉末介质上，产

7、品包装容积小，便于堆放和运输，但其中细菌处于休眠状态，使用时装容积小，便于堆放和运输，但其中细菌处于休眠状态，使用时有一活化过程，故效果稍差差。菌液则一经使用，能立即生效有一活化过程，故效果稍差差。菌液则一经使用，能立即生效第二节第二节 陆生生态修复陆生生态修复v陆生生态修复（陆生生态修复（terrestrial eco-remediation） 也称土地处理技术（也称土地处理技术（land treatment） 指利用土壤指利用土壤-植物系统的自我调控机制和对污染物的综植物系统的自我调控机制和对污染物的综合净化功能对被污染的河水进行易位处理的技术合净化功能对被污染的河水进行易位处理的技术 具

8、体的讲，就是有控制的将被污染的河水施于地表，使具体的讲，就是有控制的将被污染的河水施于地表，使之在植物之在植物-土壤土壤-水分复合系统中经历自然的物理过程、水分复合系统中经历自然的物理过程、化学过程和生物学过程，达到预定的处理标准化学过程和生物学过程，达到预定的处理标准陆生生态修复陆生生态修复 陆生生态修复可分为净化、回收利用河水为主要目的土陆生生态修复可分为净化、回收利用河水为主要目的土地渗滤技术（地渗滤技术（land filtration）和以利用水肥资源为主要）和以利用水肥资源为主要目的的污水灌溉技术（目的的污水灌溉技术（sewage irrigation） 主要区别：主要区别： 土地渗

9、滤坚持处理与利用相结合的方向，在实现废水资源土地渗滤坚持处理与利用相结合的方向，在实现废水资源化的过程中自始至终把环境效益和环境质量控制问题放在化的过程中自始至终把环境效益和环境质量控制问题放在首位首位 它在设计、运行和管理方面遵循现代生态学三大原则，即它在设计、运行和管理方面遵循现代生态学三大原则，即整体优化、循环再生和区域分异整体优化、循环再生和区域分异河水土地渗滤修复系统河水土地渗滤修复系统v 属于陆生生态工程范畴，可以划分为若干个子系统属于陆生生态工程范畴，可以划分为若干个子系统v 完整的土地渗滤修复技术系统由预处理、水量调节与贮存、配完整的土地渗滤修复技术系统由预处理、水量调节与贮存

10、、配水与布水、土壤水与布水、土壤- -植物田间工程、排水及监测等部分组成植物田间工程、排水及监测等部分组成 预处理系统：预处理系统： 目的是为了防止泥沙在布水系统中的沉淀和机械磨损，避免因悬目的是为了防止泥沙在布水系统中的沉淀和机械磨损，避免因悬浮固体含量过高而引起土壤堵塞浮固体含量过高而引起土壤堵塞 工艺包括一级处理或强化一级处理、混凝工艺包括一级处理或强化一级处理、混凝- -沉淀工艺等沉淀工艺等 水量调节与贮存：水量调节与贮存： 由于受气候影响，不可能完全终年运行，特别在暴雨季节与寒冷由于受气候影响，不可能完全终年运行，特别在暴雨季节与寒冷季节，则需要降低负荷甚至停止运行，因此需要贮存部分

11、河水季节，则需要降低负荷甚至停止运行，因此需要贮存部分河水河水土地渗滤修复系统河水土地渗滤修复系统 配水与布水系统：配水与布水系统： 包括泵站、集水池、输水管道（或明渠），其作用是将河水按工包括泵站、集水池、输水管道（或明渠），其作用是将河水按工艺要求均匀投配到土壤艺要求均匀投配到土壤- -植物系统植物系统 布水方式有表面布水、低压布水、高压喷洒、亚表面注射等布水方式有表面布水、低压布水、高压喷洒、亚表面注射等 土壤土壤- -植物系统：植物系统： 土地渗滤技术的核心部分，修复河水的主要过程在此发生，田间土地渗滤技术的核心部分，修复河水的主要过程在此发生，田间表层的颗粒是限制水迁移过程的主要因素

12、表层的颗粒是限制水迁移过程的主要因素 应考察场地的适宜性与植物的适宜性。包括地形、地表坡度、土应考察场地的适宜性与植物的适宜性。包括地形、地表坡度、土壤性质（质地、结构、渗透性能、土层厚度、化学性质）、地质壤性质（质地、结构、渗透性能、土层厚度、化学性质）、地质因素（如断裂基岩可引起水流短路）因素（如断裂基岩可引起水流短路）河水土地渗滤修复系统河水土地渗滤修复系统 排水系统：排水系统： 可采用明沟（侧渗沟）、暗管与竖井方式可采用明沟（侧渗沟）、暗管与竖井方式 其作用是保持土地渗滤系统的修复效果与水流通畅，保护其作用是保持土地渗滤系统的修复效果与水流通畅，保护地下水地下水 监测系统：监测系统：

13、作用是用来检查土地渗滤效果是否达到规定和是否需要采作用是用来检查土地渗滤效果是否达到规定和是否需要采取相应措施来改善修复效果取相应措施来改善修复效果 内容包括进水监测、出水监测、地下水监测、土壤监测、内容包括进水监测、出水监测、地下水监测、土壤监测、植物监测等植物监测等土地渗滤修复类型土地渗滤修复类型v 根据布水方式、水力负荷的大小、水力流动方向、处理水以及根据布水方式、水力负荷的大小、水力流动方向、处理水以及回收方式，分为慢速渗滤、快速渗滤、地表漫流与地下渗滤等回收方式，分为慢速渗滤、快速渗滤、地表漫流与地下渗滤等不同类型不同类型v 慢速渗滤修复（慢速渗滤修复（slowrate system

14、，SR） 指将河水投配到覆盖植物的土壤表面，河水在流经地表土壤指将河水投配到覆盖植物的土壤表面，河水在流经地表土壤-植物植物系统时得到充分净化的一种土地处理工艺类型系统时得到充分净化的一种土地处理工艺类型 投配的河水一部分被作物吸收，一部分渗入地下，系统的水流途投配的河水一部分被作物吸收，一部分渗入地下，系统的水流途径取决于污水在土壤中的迁移以及处理场地下水的流向径取决于污水在土壤中的迁移以及处理场地下水的流向 布水可采用畦灌、沟灌和可移动的喷灌系统布水可采用畦灌、沟灌和可移动的喷灌系统 工艺目标：修复被污染的河水；利用水资源及营养物质生产商品工艺目标：修复被污染的河水；利用水资源及营养物质生

15、产商品性农作物；开发荒地，发展草地和林地性农作物；开发荒地，发展草地和林地慢速渗滤修复慢速渗滤修复 SR根据需要可设计为处理型与利用型根据需要可设计为处理型与利用型 处理型：为了节约投资和管理方便，希望在尽可能小的土地面积处理型：为了节约投资和管理方便，希望在尽可能小的土地面积上处理尽可能多的河水；常选择多年生牧草作为覆盖作物，牧草上处理尽可能多的河水；常选择多年生牧草作为覆盖作物，牧草的生长期长，对氮的利用率高，可耐受较高的水力负荷的生长期长，对氮的利用率高，可耐受较高的水力负荷 利用型：一般应用于水资源短缺地区，希望在尽可能大的土地面利用型：一般应用于水资源短缺地区，希望在尽可能大的土地面

16、积上利用被污染的河水，以便获取更大的植物生产量；以谷物种积上利用被污染的河水，以便获取更大的植物生产量；以谷物种植为主，有较高的经济效益，但对河水贮存于调节的要求很高植为主，有较高的经济效益，但对河水贮存于调节的要求很高 优点：在优点：在SR中，由于投配污水的负荷低，污水通过土壤渗滤中，由于投配污水的负荷低，污水通过土壤渗滤的速度慢，在含有大量微生物的表层土壤中停留时间长，故的速度慢，在含有大量微生物的表层土壤中停留时间长，故可取得良好的水质净化效果可取得良好的水质净化效果土地渗滤系统土地渗滤系统v 快速渗滤修复（快速渗滤修复（rapid infiltration system，RI） 指将污

17、染的河水有控制的投配到具有良好沙滤性能的土壤表面，指将污染的河水有控制的投配到具有良好沙滤性能的土壤表面，污水在向下渗滤过程中通过生物氧化、硝化、反硝化、过滤、沉污水在向下渗滤过程中通过生物氧化、硝化、反硝化、过滤、沉淀、还原等一系列作用而得到净化的污水土地渗滤工艺类型淀、还原等一系列作用而得到净化的污水土地渗滤工艺类型 水流途径由污水在土壤中的流动和场地地下水流向决定，通过淹水流途径由污水在土壤中的流动和场地地下水流向决定，通过淹水水-干燥交替运行而使渗滤池表面再干燥期好氧条件得到再生，干燥交替运行而使渗滤池表面再干燥期好氧条件得到再生，同时有利于水的下渗同时有利于水的下渗 水力负荷为水力负

18、荷为6120m/a，降水与蒸发同水力负荷相比很小，投配污，降水与蒸发同水力负荷相比很小，投配污水的绝大部分通过土壤向下迁移，故其水文地质条件较其他土地水的绝大部分通过土壤向下迁移，故其水文地质条件较其他土地渗滤类型更为严格渗滤类型更为严格快速渗滤修复快速渗滤修复 工艺目标：处理和回收利用被污染的河水工艺目标：处理和回收利用被污染的河水 再生水回收的途径包括：补给地下水；用地下暗管或竖井收集再再生水回收的途径包括：补给地下水；用地下暗管或竖井收集再生水以供回用；通过拦截工程措施，使再生水从地下进入地表；生水以供回用；通过拦截工程措施，使再生水从地下进入地表；再生水季节性的贮存在具有回收系统的处理

19、场之下，在作物生长再生水季节性的贮存在具有回收系统的处理场之下，在作物生长季节用于灌溉季节用于灌溉 RI具有很高的处理效率，系统设计由污水处理和再生水回收两具有很高的处理效率，系统设计由污水处理和再生水回收两部分组成，再生水在干旱地区可有效缓解水资源不足问题，在部分组成，再生水在干旱地区可有效缓解水资源不足问题，在沿海地区，可免除或减轻高盐水对地下含水层的入侵问题沿海地区，可免除或减轻高盐水对地下含水层的入侵问题 优点：优点：RI对对BOD5，SS和大肠杆菌具有良好的去处能力，另一和大肠杆菌具有良好的去处能力，另一显著优势是可保证终年连续运行，即使在寒冷的北方也是如此显著优势是可保证终年连续运

20、行，即使在寒冷的北方也是如此土地渗滤系统土地渗滤系统v地表漫流修复（地表漫流修复（overland flow system，OF） 是指将污染河水有控制的投配到生长多年生牧草、坡是指将污染河水有控制的投配到生长多年生牧草、坡度和缓、土地渗透性能低的坡面上，使污水在地表沿度和缓、土地渗透性能低的坡面上，使污水在地表沿坡面缓慢流动过程中得以净化的土地处理工艺类型坡面缓慢流动过程中得以净化的土地处理工艺类型 OF对预处理要求程度很低，出水以地表径流为主，对对预处理要求程度很低，出水以地表径流为主，对地下水影响最小地下水影响最小 在处理过程中，除少部分水量蒸发和渗入地下外，大在处理过程中，除少部分水量

21、蒸发和渗入地下外，大部分再生水经集水沟回收部分再生水经集水沟回收地表漫流修复地表漫流修复 工艺目标：工艺目标： 在低水平预处理和节约污泥处理费用前提下达到较高的水质净化在低水平预处理和节约污泥处理费用前提下达到较高的水质净化效果效果 利用污水和营养物质生产作物，取得较好的经济效益利用污水和营养物质生产作物，取得较好的经济效益 对有机污染及营养物负荷达到较高的处理水平对有机污染及营养物负荷达到较高的处理水平 再生水收集与回收再生水收集与回收 在在OF工艺中，对工艺中，对BOD5，SS去除是生物氧化、过滤和沉淀的结去除是生物氧化、过滤和沉淀的结果，氮的去除依赖于作物的吸收、铵氮挥发和脱氮等几种过程

22、果，氮的去除依赖于作物的吸收、铵氮挥发和脱氮等几种过程的联合作用，磷的去除则通过吸附、沉淀等作用的联合作用，磷的去除则通过吸附、沉淀等作用 OF对污染物的修复机制同固定生物膜处理工艺有许多相似之处对污染物的修复机制同固定生物膜处理工艺有许多相似之处土地渗滤系统土地渗滤系统v 地下渗滤修复（地下渗滤修复（subsurface infiltration system，SF） 指将污染河水投配到具有一定构造和良好扩散性能的指将污染河水投配到具有一定构造和良好扩散性能的地下土层中，污水经毛管浸润和在土壤渗滤作用下向地下土层中，污水经毛管浸润和在土壤渗滤作用下向周围运动且达到处理利用要求的土地处理类型周

23、围运动且达到处理利用要求的土地处理类型 SI属于污水就地收集、就地处理、就地回收的小型土属于污水就地收集、就地处理、就地回收的小型土地处理系统，适合于污染的沟渠水修复地处理系统，适合于污染的沟渠水修复 在修复过程中，污水一部分被植物吸收或蒸发作用损在修复过程中，污水一部分被植物吸收或蒸发作用损失，大部分被集水系统收集回用失，大部分被集水系统收集回用地下渗滤修复地下渗滤修复 工艺目标工艺目标 处理污水处理污水 在处理污水的同时为地表水绿地提供水分与营养在处理污水的同时为地表水绿地提供水分与营养 产生优质再生水以供回用产生优质再生水以供回用 主要优点主要优点 工艺流程简单，运行可靠，管理方便工艺流

24、程简单，运行可靠，管理方便 处理效果稳定，出水水质良好处理效果稳定，出水水质良好 全部处理过程均在地下完成，对地面景观无影响全部处理过程均在地下完成，对地面景观无影响 处理与利用相结合，实现了再生水的就地利用处理与利用相结合，实现了再生水的就地利用土地渗滤修复效果土地渗滤修复效果v 出水水质同常规二级出水比较出水水质同常规二级出水比较v 从表中可以看出，从表中可以看出，SR、SI与与RI的出水水质优于二级处理的出水水质优于二级处理v OF的的BOD5与与SS去除相当于二级处理水平，但具有二级的出水去除相当于二级处理水平，但具有二级的出水所不具备的氮磷去除功能所不具备的氮磷去除功能v 土地处理的

25、出水一般可直接用于农业灌溉或景观用水土地处理的出水一般可直接用于农业灌溉或景观用水土地渗滤修复设计考虑因素土地渗滤修复设计考虑因素v 对被污染的河水要进行详尽的调查与检测，充分了解其对被污染的河水要进行详尽的调查与检测，充分了解其组分与排放量，特别是难降解与蓄积性污染物的含量和组分与排放量，特别是难降解与蓄积性污染物的含量和特征，确定优先控制污染物特征，确定优先控制污染物v 对场地进行适应性评价对场地进行适应性评价v 制定土地渗滤的水质要求，并依次确定预处理的程度与制定土地渗滤的水质要求，并依次确定预处理的程度与河水修复范围河水修复范围v 确定土地渗滤系统对优先控制污染物的环境同化容量确定土地

26、渗滤系统对优先控制污染物的环境同化容量v 要建设完善、有效的管理与监测系统要建设完善、有效的管理与监测系统第三节第三节 水生生态修复水生生态修复v水生生态修复（水生生态修复（aquatic eco-remediation） 俗称氧化塘技术（俗称氧化塘技术（oxidation pond）或稳定塘技术）或稳定塘技术（stabilization pond）或生物塘技术（）或生物塘技术（organisms pond） 它是利用天然水体的净化能力，将被污染的河水在一它是利用天然水体的净化能力，将被污染的河水在一种类似于池塘的处理设备内经长时间缓慢流动和停留，种类似于池塘的处理设备内经长时间缓慢流动和停留

27、，通过生物的代谢活动降解有机污染物的修复技术通过生物的代谢活动降解有机污染物的修复技术水生生态修复水生生态修复v水生生态修复的类型水生生态修复的类型 分为微生物稳定塘和水生生物塘分为微生物稳定塘和水生生物塘 微生物稳定塘占绝对优势，又可分为好氧塘、厌氧微生物稳定塘占绝对优势，又可分为好氧塘、厌氧塘、兼性塘、曝气塘塘、兼性塘、曝气塘 水生生物塘分为水生植物糖和养殖塘水生生物塘分为水生植物糖和养殖塘 用于修复河流水体的生物塘主要是好氧塘、兼性塘用于修复河流水体的生物塘主要是好氧塘、兼性塘、曝气塘、水生植物塘和养殖塘、曝气塘、水生植物塘和养殖塘微生物稳定塘修复微生物稳定塘修复v 好氧塘修复好氧塘修复

28、 好氧塘（好氧塘（aerobic pond）是完全依靠藻类光合作用供氧的稳定）是完全依靠藻类光合作用供氧的稳定塘，其水深应保证阳光投射到水底，以保证藻类在每个深度均塘，其水深应保证阳光投射到水底，以保证藻类在每个深度均能进行光合作用，而为净化有机污染物提高足够氧气能进行光合作用，而为净化有机污染物提高足够氧气 根据其在污水处理系统中的位置分为前置塘和最后净化塘根据其在污水处理系统中的位置分为前置塘和最后净化塘 前置塘：设置在系统前部的好氧塘，接纳对象为重污染河水，前置塘：设置在系统前部的好氧塘，接纳对象为重污染河水，通过菌藻共生系统去除通过菌藻共生系统去除BOD5，并使有机氮、磷在好氧条件下，

29、并使有机氮、磷在好氧条件下通过氨化和磷酸盐化转化为铵氮和磷酸盐；此外，通过日光辐通过氨化和磷酸盐化转化为铵氮和磷酸盐；此外，通过日光辐射及原生动物、浮游生物捕食等作用，还可有效的消灭致病菌射及原生动物、浮游生物捕食等作用，还可有效的消灭致病菌及病原微生物及病原微生物 最后净化塘（或熟化塘）：设置在处理系统后部的好氧塘，接最后净化塘（或熟化塘）：设置在处理系统后部的好氧塘，接受污染较轻的河水受污染较轻的河水微生物稳定塘修复微生物稳定塘修复 好氧塘的深度随其在系统中的作用及进水水质而异好氧塘的深度随其在系统中的作用及进水水质而异 前置塘：因水质混浊透光度差，塘深一般设计为前置塘：因水质混浊透光度差

30、，塘深一般设计为0.20.3m 最后净化塘：因水质已大为改善，具有较好的透光性能，最后净化塘：因水质已大为改善，具有较好的透光性能，可设计较大塘深，一般为可设计较大塘深，一般为0.51.0m 根据有机负荷高地可分为低速率好氧塘和精制糖，前者根据有机负荷高地可分为低速率好氧塘和精制糖，前者主要用来处理污染较大的河水，后者用来修复污染较轻主要用来处理污染较大的河水，后者用来修复污染较轻的河水，往往为达到再生水回用目标所需要的河水，往往为达到再生水回用目标所需要微生物稳定塘修复微生物稳定塘修复v 兼性塘修复（兼性塘修复（facultative pond） 兼性塘一般水深兼性塘一般水深0.92.4m，

31、由上层好氧区、中层兼氧区和底，由上层好氧区、中层兼氧区和底部厌氧区组成，并在其相应部分形成了好氧菌群落、兼氧部厌氧区组成，并在其相应部分形成了好氧菌群落、兼氧菌群落和厌氧菌群落菌群落和厌氧菌群落 具有更广泛的净化功能，可更有效去除多种难降解有机物具有更广泛的净化功能，可更有效去除多种难降解有机物 上层好氧区：好氧菌与藻类构成菌藻共生系统，好氧菌利用上层好氧区：好氧菌与藻类构成菌藻共生系统，好氧菌利用藻类光合作用释放的氧进行代谢，产生的藻类光合作用释放的氧进行代谢，产生的CO2、铵氮、磷酸盐、铵氮、磷酸盐等为藻类生长提供了营养物质等为藻类生长提供了营养物质 底部厌氧区：有机物首先被兼性厌氧产酸菌

32、降解为脂肪酸、底部厌氧区：有机物首先被兼性厌氧产酸菌降解为脂肪酸、醛、醇等化合物，然后由甲烷菌将其转化为醛、醇等化合物，然后由甲烷菌将其转化为CH4和和CO2等气体等气体兼性塘修复兼性塘修复 兼性塘中沉淀的有机物最后以气体形式被去除，其液态中间兼性塘中沉淀的有机物最后以气体形式被去除，其液态中间产物随水流进入中上层，有兼性菌和好氧菌降解，最后做为产物随水流进入中上层，有兼性菌和好氧菌降解，最后做为无机营养物被菌藻吸收利用无机营养物被菌藻吸收利用 兼性塘系统中氮的去除途径包括藻类摄取、随污泥沉降以及兼性塘系统中氮的去除途径包括藻类摄取、随污泥沉降以及硝化与反硝化作用；磷的去除机制主要为藻类摄取硝

33、化与反硝化作用；磷的去除机制主要为藻类摄取 兼性塘水力停留为兼性塘水力停留为530d，常被用于曝气塘后作为二级处理塘，常被用于曝气塘后作为二级处理塘使用使用 在夏季，污染负荷要远远高于冬季在夏季，污染负荷要远远高于冬季 主要控制参数：包括营养物、光照、温度和产氧量主要控制参数：包括营养物、光照、温度和产氧量微生物稳定塘修复微生物稳定塘修复v 曝气塘修复（曝气塘修复（aerated pond） 是采用机械曝气装置补养的人工塘；塘深一般为是采用机械曝气装置补养的人工塘；塘深一般为1.84.5m，水力停留水力停留36d；所占土地面积少；所占土地面积少 按曝气程度分为好氧性曝气塘和兼性曝气塘按曝气程度

34、分为好氧性曝气塘和兼性曝气塘 好氧性曝气塘全部固体均处于悬浮状态，且全部液体中均有溶好氧性曝气塘全部固体均处于悬浮状态，且全部液体中均有溶解氧存在解氧存在 兼性曝气塘动力输入水平只能维持液相中有溶解氧存在，固体兼性曝气塘动力输入水平只能维持液相中有溶解氧存在，固体颗粒不能保持悬浮状态，仍沉淀在塘底被厌氧分解颗粒不能保持悬浮状态，仍沉淀在塘底被厌氧分解 优点：有机污染负荷及去除率均很高，且易于操作维护优点：有机污染负荷及去除率均很高，且易于操作维护 缺点：运行费用高；出水中悬浮物浓度高，实际应用中后面缺点：运行费用高；出水中悬浮物浓度高，实际应用中后面需要连接兼性塘以改善最终出水水质需要连接兼性

35、塘以改善最终出水水质水生生物塘修复水生生物塘修复v水生植物塘修复（水生植物塘修复（aquatic plants pond） 水生植物包括藻类和水生维管束植物水生植物包括藻类和水生维管束植物 水生植物塘通常是一种或几种维管束植物种植于塘中水生植物塘通常是一种或几种维管束植物种植于塘中组成，植物的作用为同化和贮存污染物，向根区输送组成，植物的作用为同化和贮存污染物，向根区输送氧气，为微生物存活提供条件。氧气，为微生物存活提供条件。 浮水植物净化塘目前研究和应用最广泛的植物净化系浮水植物净化塘目前研究和应用最广泛的植物净化系统，最常用的植物为风信子（水葫芦），其次为水浮统，最常用的植物为风信子（水葫

36、芦），其次为水浮莲莲水生生物塘修复水生生物塘修复 深度：应保证其须根分布在大部分水流区，以提供充分的净深度：应保证其须根分布在大部分水流区，以提供充分的净化机会，一般水深化机会，一般水深0.9m 有机负荷：有机负荷：30t BOD5/(hm2d) 水力停留时间：一般为水力停留时间：一般为5-7d，以串联方式设计，串联数不超，以串联方式设计，串联数不超过过3个个 为使塘中水葫芦保持快速生长，需经常捞出老化株体，收获为使塘中水葫芦保持快速生长，需经常捞出老化株体，收获的水葫芦可用作家禽或家畜饲料，也可以生产沼气和堆肥的水葫芦可用作家禽或家畜饲料，也可以生产沼气和堆肥 缺点：植物生长的季节性限制了在

37、寒冷地区不能自然越冬；缺点：植物生长的季节性限制了在寒冷地区不能自然越冬；收获的水生植物在用作农肥或饲料时，它所富集的有害物质收获的水生植物在用作农肥或饲料时，它所富集的有害物质须控制在允许范围之内须控制在允许范围之内水生生物塘修复水生生物塘修复v 养殖塘修复养殖塘修复 利用稳定塘系统进行水产养殖，就可在水体中形成原生动物、浮利用稳定塘系统进行水产养殖，就可在水体中形成原生动物、浮游动物、底栖动物、鱼类、禽类等参与的多条食物链，它们与塘游动物、底栖动物、鱼类、禽类等参与的多条食物链，它们与塘环境形成复杂的塘生态系统，这就是养殖塘环境形成复杂的塘生态系统，这就是养殖塘（cultured pond

38、） 养殖塘系统将水处理与利用相结合，以太阳能作为初始能源，对养殖塘系统将水处理与利用相结合，以太阳能作为初始能源，对进水中多种多样的污染物进行降解和净化，并通过多条食物链交进水中多种多样的污染物进行降解和净化，并通过多条食物链交错构成的复杂的食物网迁移转化，最后转变为可供人类食用的动错构成的复杂的食物网迁移转化，最后转变为可供人类食用的动物食品，在有效去除污染物的同时，实现了污水的资源化物食品，在有效去除污染物的同时，实现了污水的资源化 水产养殖型生态塘比普通的菌藻共生塘具有更高的污水净化效果水产养殖型生态塘比普通的菌藻共生塘具有更高的污水净化效果 注意：当进水中含有重金属和难降解有机物时，可

39、通过食物链在注意：当进水中含有重金属和难降解有机物时，可通过食物链在动物体内富集，如供人食用可对健康造成威胁，因此必须对进塘动物体内富集，如供人食用可对健康造成威胁，因此必须对进塘河水水质实行严格控制河水水质实行严格控制水生生态修复流程水生生态修复流程v 我国大部分地区处于温带和亚热带，有利于氧化塘的推广，但我国大部分地区处于温带和亚热带，有利于氧化塘的推广，但各地自然条件差异较大，不可能使用固定的模式塘系统，而必各地自然条件差异较大，不可能使用固定的模式塘系统，而必须根据不同纬度、不同地区的气候、气象、水资源、地形等条须根据不同纬度、不同地区的气候、气象、水资源、地形等条件，以及被污染河水的

40、成分、性质，灵活的采用不同类型及构件，以及被污染河水的成分、性质，灵活的采用不同类型及构造方式的稳定塘系统造方式的稳定塘系统v 处理处理- -贮存塘修复系统贮存塘修复系统 北方地区冬季寒冷，有较长结冰期，污水净化效率低，因此冬季北方地区冬季寒冷，有较长结冰期，污水净化效率低，因此冬季贮存污水，待到春、夏、秋季进行修复，流程如下贮存污水，待到春、夏、秋季进行修复，流程如下 被污染河水被污染河水深兼性塘深兼性塘贮存塘贮存塘农田排灌农田排灌出水出水 缺水的北纬缺水的北纬4040： 被污染河水被污染河水兼性塘兼性塘好氧塘好氧塘河水排灌河水排灌补充地下水补充地下水水生生态修复流程水生生态修复流程v 多级

41、生态修复系统多级生态修复系统 在长江以南地区，气候温暖，水量丰沛，可利用氧化塘的在长江以南地区，气候温暖，水量丰沛，可利用氧化塘的水面种植多种水生植物，养殖鱼、贝、虾、螺、鸭、鹅等水面种植多种水生植物，养殖鱼、贝、虾、螺、鸭、鹅等，建立复杂的人工水生生态系统，对污染河水进行多级利，建立复杂的人工水生生态系统，对污染河水进行多级利用与修复，同时实现经济、环境、社会效益的统一用与修复，同时实现经济、环境、社会效益的统一 流程：流程：水生生态修复流程水生生态修复流程v 沟沟- -塘结合型修复系统塘结合型修复系统 稳定塘占地面积大，易受各种因素的影响而导致修复效果不稳定，氧稳定塘占地面积大，易受各种因

42、素的影响而导致修复效果不稳定，氧化沟占地少，处理效果相对稳定，但其出水一般不易达标，因此将二化沟占地少，处理效果相对稳定，但其出水一般不易达标，因此将二者结合起来，构成所谓的沟者结合起来，构成所谓的沟- -塘系统，可达到建设投资少、运行费用塘系统，可达到建设投资少、运行费用低、综合利用好的较理想效果，流程：低、综合利用好的较理想效果，流程：v 丘陵山区型修复系统丘陵山区型修复系统 南方丘陵山区，利用地形组成无动力、阶梯式多级水生生态修复，流南方丘陵山区，利用地形组成无动力、阶梯式多级水生生态修复，流程：程： 被污染河水被污染河水兼性塘兼性塘阶梯式多级串联好氧塘阶梯式多级串联好氧塘出水出水v湿生

43、生态修复技术（湿生生态修复技术（wetland eco-remediation） 俗称湿地处理系统俗称湿地处理系统 它介于陆生生态与水生生态之间，将被污染的它介于陆生生态与水生生态之间，将被污染的河水有控制的投配到生长有芦苇、香蒲等沼泽河水有控制的投配到生长有芦苇、香蒲等沼泽植物的湿地上，使之经常处于饱和状态，污水植物的湿地上，使之经常处于饱和状态，污水在沿一定方向流动过程中，经过耐水植物和土在沿一定方向流动过程中，经过耐水植物和土壤（或其他基质）的作用得以净化壤（或其他基质）的作用得以净化第四节第四节 湿生生态修复湿生生态修复v 根据湿地的基质特征分为自然湿地与人工构造湿地修复根据湿地的基质

44、特征分为自然湿地与人工构造湿地修复v 自然湿地：自然湿地： 指在天然湿地的基础上，辅以必要的工程措施，不改变天然指在天然湿地的基础上，辅以必要的工程措施，不改变天然湿地基质的湿生土地；分为水面湿地和渗滤湿地湿地基质的湿生土地；分为水面湿地和渗滤湿地v 人工构造湿地：人工构造湿地： 是改变了天然湿地的基质或重新建造的湿地状系统；分为人是改变了天然湿地的基质或重新建造的湿地状系统；分为人工苇床和植物碎石床工苇床和植物碎石床v 湿生生态修复是在人为调控的前提下，由基质湿生生态修复是在人为调控的前提下，由基质- -植物植物- -微生微生物复合生态系统的物理、化学和生物的综合作用使河水得物复合生态系统的

45、物理、化学和生物的综合作用使河水得以修复以修复湿生生态修复技术的类型湿生生态修复技术的类型自然湿地修复技术自然湿地修复技术v 水面湿地修复技术水面湿地修复技术 水力路径是以地表推流为主，蒸发蒸腾和垂直下渗为辅水力路径是以地表推流为主，蒸发蒸腾和垂直下渗为辅 污水在人工平整的、具有一定坡度的处理床表面，以均匀的污水在人工平整的、具有一定坡度的处理床表面，以均匀的薄层缓慢流动，经处理床末端的明渠收集排放薄层缓慢流动，经处理床末端的明渠收集排放 水面湿地处理床前端的水面湿地处理床前端的3040m距离内，距离内，BOD5、SS等污染物等污染物的去除效果显著，其去除率可达的去除效果显著，其去除率可达30

46、50% 由于采用地表布水，地表集水的运行方式，因此水面湿地受由于采用地表布水，地表集水的运行方式，因此水面湿地受温度影响明显，在寒冷季节，必须提高水力负荷，缩短停留温度影响明显，在寒冷季节，必须提高水力负荷，缩短停留时间，加大地表水深，才能运行，否则需要贮存时间，加大地表水深，才能运行，否则需要贮存v 渗滤湿地修复技术渗滤湿地修复技术 水力路径是以垂直和水平入渗（侧渗）为主，蒸发蒸腾和表水力路径是以垂直和水平入渗（侧渗）为主，蒸发蒸腾和表面流为辅。处理单元由布水区和集水区两部分组成面流为辅。处理单元由布水区和集水区两部分组成 过高负荷的过高负荷的SS会降低土壤的渗滤性能，不利于修复工程的长会降低土壤的渗滤性能，不利于修复工程的长期稳定运行期稳定运行 修复效果好，且由于采用地表布水、地下集水的运行方式，修复效果好，且由于采用地表布水、地下集水的运行方式，基本上不受气候影响，寒冷季节时只要有连续布水，保证水基本上不受气候影响，寒冷季节时只要有连续布水，保证水土界面不冻结，仍可以安全运行土界面不冻结，仍可以安全运行 将水面湿地与渗滤湿地相结合，在工程设计时，处理单元前将水面湿地与渗滤湿地相结合，在工程设计时，处理单元前30m采用水面湿地修复的工程结构，其后采用渗滤湿地的工采用水面湿地修复的工程结构，其后采用渗滤湿地的工程结构，可以扬长避短程