湖泊富营养化水体生态修复技术国内外研究进展
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湖泊富营养化水体生态修复技术国内外研究进展()摘要:湖泊富营养化是指氮、磷等营养物质大量进入水体并致使水体的溶解氧下降、透明度降低、水质恶化、鱼类及其他生物大量死亡的现象。
富营养化水体治理技术按照治理手段可分为化学处理、物理处理和生态修复处理方法等。
化学方法处理污染水体主要是添加化学药剂改变水体中氧化还原电位去除水体中悬浮物质和有机质。
物理治理技术措施包括人工曝气、调水冲污、河道疏浚等措施。
水体生态修复技术包括生物膜法处理技术、微生物制剂技术、人工湿地处理及生物栅修复等。
本文阐述了当前国内外水体生态修复技术的相关研究进展并比较了各方法的优缺点,并对未来富营养化水体生态修复技术做了展望。
关键词:富营养化;生态修复技术Research of water ecological restoration technology about lakeeutrophication()Abstract: Lake eutrophication refers that nutrients of nitrogen and phosphorus are into the water, bringing the phenomenon that clarity and dissolved oxygen drop causing deterioration of water quality and death of fishes and other creatures. Treatments of eutrophic water include chemical treatment, physical treatment and ecological restoration. Chemical method are that adding chemicals into water changs redox potential to remove suspended substances. Physical treatments include artificial aeration, flushing and river dredging. Ecological restoration technologies include the biological membrane, microbial preparation, artificial floating island and biological grid restoration. This paper describes the progress research of ecological remediation technologies for the present and compares the advantages and disadvantages, and makes forecast for the future ecological restoration technologies of eutrophic water. Keywords: eutrophication; Ecological restoration technologies前言我国是一个多湖泊的国家,全国湖泊共有2759个,总面积达91019km2,占国土面积的0.95%(王苏民,1998),由于这些湖泊地处东南沿海或长江中下游平原地区,人口稠密、经济发达,加上近年来欠适宜的人类活动方式,极大地改变了自然湖泊生源要素的循环规律,这些湖泊多数已经富营养化或正在富营养化中;据调查,2006年27个国控重点湖泊中,满足Ⅱ类水质有2个,占7%;Ⅲ类水质的湖泊6个,占22%;Ⅳ水质的湖泊1个,占4%;Ⅴ类水质的湖泊5个,占19%,劣Ⅴ类水质湖泊13个,占48%(国家环保总局,2006);故湖泊富营养化的治理成了当务之急。
中国湖泊水体富营养化生态治理技术研究进展中国是世界上湖泊数量最多的国家之一,但受到工业和农业污染的影响,许多湖泊存在水体富营养化问题。
水体富营养化是指湖泊中营养物质过量积累,导致藻类大量繁殖,使湖泊水质恶化,生态系统遭到破坏的现象。
为了解决水体富营养化问题,中国科学家和工程师进行了大量的研究和实践。
本文总结了近年来中国湖泊水体富营养化生态治理技术的研究进展。
1. 水质净化技术水质净化技术是湖泊水体富营养化治理的关键技术之一。
传统的水质净化技术包括植物修复、生物控制和化学混凝沉淀等方法。
近年来,中国科学家进行了一系列创新研究,提出了一些新的水质净化技术。
利用生态加速器(即利用植物根系和微生物的生物排泄作用)来降低湖泊中的氮和磷含量,从而减少水体富营养化。
生物床滤池等技术也被广泛应用于湖泊水体富营养化治理中,有效去除水中的营养物质和悬浮物。
2. 藻类控制技术藻类是湖泊富营养化的主要原因之一,控制藻类的生长是湖泊水体富营养化治理的关键环节。
中国科学家采取了多种控制藻类的技术。
利用特定的细菌来控制蓝藻的生长。
这些细菌具有抑制藻类和促进湖泊水体氮和磷循环的作用。
人工添加氧气、利用超声波技术等也被用于控制藻类生长。
3. 生态修复技术湖泊富营养化导致湖泊生态系统的破坏,生态修复也是湖泊水体富营养化治理的重要手段。
中国科学家开展了一系列湖泊生态修复的研究。
利用人工湿地进行湖泊富营养化的修复,在湖泊周边建立人工湿地,利用湿地植物吸收和降解水中的污染物质,减缓湖泊富营养化的进程。
人工鱼礁和生物堆肥等技术也被应用于湖泊生态修复中。
4. 综合管理技术湖泊富营养化治理需要综合考虑湖泊的生态环境特点、行业排放和湖泊流域的管理等因素。
中国科学家提出了一系列综合管理技术。
建立湖泊富营养化监测体系,对湖泊水质进行定期监测和评估,及时发现和解决问题。
制定湖泊富营养化治理规划,并实施相应的管理措施,如减少农业和工业废水排放,加强湖泊流域的生态修复等。
中国湖泊水体富营养化生态治理技术研究进展湖泊富营养化是指湖泊中营养盐的浓度过高而导致水质恶化的现象。
随着工业化和城市化的发展,湖泊富营养化问题在中国逐渐加剧,对环境和人类健康造成了严重影响。
湖泊富营养化生态治理技术的研究成为了当前亟待解决的重大问题。
湖泊富营养化主要是由于氮、磷等营养盐的过量输入,导致水体中藻类繁殖过盛。
湖泊富营养化生态治理技术主要包括物理、化学和生物方法。
物理方法主要是利用人工手段调节湖泊水体的营养盐浓度,减少富营养化程度。
常用的物理方法包括水量控制、人工漂浮物清理、湖底泥沉积清理等。
这些方法可以有效地降低湖泊水体中营养盐的浓度,阻断富营养化的发展。
化学方法主要是利用化学物质来调节湖泊水体的营养盐含量。
常用的化学方法包括草鱼放养、溶解性氧化物喷施等。
通过添加草鱼等消耗藻类生长所需的营养盐和浮游生物,可以有效地降低湖泊水体中的营养盐含量。
生物方法主要是通过调节湖泊生态系统结构和功能,降低湖泊水体富营养化程度。
常用的生物方法包括湖泊生态修复、生态调控等。
湖泊生态修复是指通过人工手段恢复湖泊的生态系统,提高湖泊生态功能,减少湖泊富营养化程度。
生态调控是指利用生物相互作用调控湖泊水体中的富营养化现象,常用的生态调控方法包括种植水生植物、鱼虾饲养等。
综合利用上述物理、化学和生物方法,可以取得较好的湖泊富营养化生态治理效果。
目前,中国在湖泊富营养化生态治理技术方面取得了一系列研究进展。
在物理方法方面,研究人员通过人工增加湖泊出流水量,减少湖泊水体中营养盐的积累。
对湖底泥沉积进行清理,降低湖泊富营养化程度。
这些方法在实际应用中取得了较好的效果。
在化学方法方面,研究人员通过溶解性氧化物喷施、草鱼放养等方式,降低湖泊水体中的富营养化程度。
这些方法可以有效地减少湖泊水体中藻类的繁殖,改善水质。
中国在湖泊富营养化生态治理技术研究方面取得了一些进展,但仍然存在一些问题。
湖泊富营养化治理技术的操作和管理仍然需要进一步优化和完善,湖泊富营养化治理的效果需要长期观察和评估。
中国湖泊水体富营养化生态治理技术研究进展中国的湖泊数量众多,占世界总数的六分之一,是人类生活和经济发展的重要资源。
然而,由于过度开发和污染,我国的湖泊水体富营养化现象日益严重,湖泊的水质、生态和景观受到了严重破坏。
为了保护和恢复湖泊生态系统,研究人员积极探索湖泊富营养化生态治理技术,不断取得了一系列进展。
湖泊富营养化是指湖泊富含营养物质,如氮、磷等,导致藻类和水生植物繁殖异常,水质变浑浊,光合作用减弱,水生生物死亡。
富营养化会导致湖泊水质下降,生态环境恶化,影响湖泊景观和人类健康。
因此,治理湖泊富营养化已成为我国湖泊保护和生态修复的重要任务之一。
湖泊富营养化治理技术分为物理、化学和生态三大类。
物理方法主要是通过机械手段,如机械取水、吸泥器、网箱等,清除底泥和富营养物质,达到减轻富营养化的效果。
化学方法则是通过化学药剂,如氯化铜、硫酸铜、过氧化氢等,杀灭藻类和水生植物,清除富营养物质,达到快速治理富营养化的效果。
但这两种方法都存在着一定的副作用,如物理方法会破坏湖泊生态系统的结构和功能,化学方法会导致对水质造成二次污染,对湖泊生态和人类健康会产生长期不利影响。
相对而言,生态方法是一种更为综合和可持续的治理方式,其主要思路是通过生物、物理和化学相互作用的生态系统,维持湖泊水质的良好状态。
因此,生态方法得到了广泛的应用和研究。
目前,湖泊富营养化生态治理技术主要有以下几种:一、水生植物控制技术。
水生植物能够有效地吸收水中的氮、磷等富营养物质,抑制蓝藻和绿藻等富营养化的微生物,同时也有一定的美化和景观效果。
二、微生物治理技术。
通过将一定量的微生物培养入湖泊,使其在湖泊中繁殖和生长,降解湖泊中的有机物和富营养化物质,提高湖泊水质的稳定性和生态环境的健康性。
三、湖泊生态补偿技术。
采用湖泊生态补偿技术主要是通过建设湿地和防护林带等绿色生态基础设施,来避免快速水流对湖泊的冲刷和污染,进而达到提高湖泊水质、生态和景观的目的。
中国湖泊水体富营养化生态治理技术研究进展【摘要】湖泊水体富营养化是当前全球面临的重要环境问题之一,对水生态系统的稳定和人类健康造成严重影响。
本文通过对湖泊水体富营养化的定义和影响、富营养化生态治理技术的分类、生态修复技术在湖泊水体富营养化治理中的应用、新技术的研究进展以及面临的挑战进行了系统归纳和总结。
未来,需要进一步深入研究新技术在湖泊水体富营养化治理中的应用效果,加强不同技术的整合和创新,同时加大对湖泊水体富营养化治理技术研究的投入,以有效应对湖泊富营养化问题,保护水环境和生态系统的健康。
【关键词】湖泊水体富营养化、生态治理、技术研究、分类、应用、新技术、挑战、展望、总结、建议。
1. 引言1.1 背景介绍湖泊水体富营养化是指湖泊中营养物质浓度过高,导致水体富集营养盐,进而引发水华和底泥富营养化等问题,对水生态系统产生负面影响。
在当前全球气候变暖、人类活动扩张的背景下,湖泊水体富营养化现象日益加剧,成为全球环境保护领域亟待解决的问题。
湖泊水体富营养化主要由化学物质和微生物共同引起,其中含氮物质和含磷物质是引发富营养化的主要营养物质。
过量的营养物质会导致水华藻类暴发、水体氧化还原潜力增加、水质变差等问题,严重影响湖泊生态系统的平衡和稳定。
针对湖泊水体富营养化问题,研究者们提出了各种生态治理技术,包括湖泊生态修复技术、生物技术、物理化学技术等。
这些技术在湖泊水体富营养化治理中发挥重要作用,为湖泊水质改善和生态环境保护提供了有效手段。
随着新技术的不断涌现和发展,湖泊水体富营养化生态治理技术研究也不断取得进展。
1.2 研究意义湖泊水体富营养化是当前中国湖泊面临的严重环境问题之一,其主要表现为水体中营养盐过量积聚,导致藻类过度生长,水质恶化,甚至引发水华、死亡等一系列环境问题。
针对湖泊水体富营养化问题,生态治理技术起着重要的作用。
对湖泊水体富营养化生态治理技术进行研究具有重要的实践意义和科学价值。
研究湖泊水体富营养化生态治理技术可以有效改善湖泊生态环境,保护水资源。
我国湖泊富营养化防治与控制策略研究进展一、概述随着社会经济的飞速发展,我国湖泊面临的环境压力日益加剧,富营养化现象愈发严重。
湖泊富营养化不仅破坏了水生态系统的平衡,导致水生生物种群结构改变,而且严重影响了湖泊的水质和供水功能,甚至威胁到人类的健康。
对湖泊富营养化的防治与控制策略进行研究,对于保护湖泊生态环境、实现可持续发展具有重大意义。
近年来,我国在湖泊富营养化防治与控制策略方面进行了大量的研究和探索,取得了显著的进展。
这些研究涵盖了湖泊富营养化的成因、机理、监测、评价、预测、防治等多个方面,不仅提高了对湖泊富营养化现象的认识,也为制定和实施有效的防治策略提供了科学依据。
同时,随着科技的不断进步,湖泊富营养化防治与控制的新技术、新方法也不断涌现,为湖泊生态环境的保护和恢复提供了新的可能。
也应看到,我国湖泊富营养化防治与控制工作仍面临诸多挑战。
湖泊富营养化的形成机制复杂,受多种因素共同影响,使得防治工作具有较大的难度。
不同地区、不同类型湖泊的富营养化程度和影响因素也存在差异,需要因地制宜地制定和实施防治策略。
未来在湖泊富营养化防治与控制方面,还需进一步加强基础研究,完善防治策略,提高防治效果,以更好地保护我国的湖泊生态环境。
1. 湖泊富营养化的定义与成因湖泊富营养化是指湖泊中营养物质(如氮、磷等)的过量输入,导致水生生态系统中的藻类和其他微生物大量繁殖,进而引起水质恶化、生物多样性降低、生态系统失衡的过程。
这一过程往往伴随着溶解氧的减少、水华爆发、底泥淤积、水体发臭等现象,对湖泊的生态环境和人类健康产生严重影响。
造成湖泊富营养化的成因主要包括自然因素和人为因素。
自然因素如降水、地表径流等,将土壤和岩石中的营养物质带入湖泊,这是湖泊营养化的自然过程。
相对于自然因素,人为因素在近年来对湖泊富营养化的贡献更为显著。
人为因素主要包括农业活动、工业排放、城市污水排放、水产养殖等,这些活动导致大量富含营养物质的废水、废渣进入湖泊,加速了湖泊的富营养化进程。
中国湖泊水体富营养化生态治理技术研究进展随着中国经济的快速发展和城市化进程的加速推进,湖泊水体富营养化现象日益严重。
富营养化是指湖泊水体中营养物质的过度富集,导致水体中植物生长过度,水质变差,生态环境受到破坏的现象。
富营养化不仅影响湖泊的生态平衡,还可能对人类健康造成威胁。
如何进行湖泊水体富营养化的生态治理成为了当前科研和工程技术领域亟需解决的问题之一。
近年来,中国在湖泊水体富营养化生态治理技术研究方面取得了重要进展,不断探索和尝试着各种治理方法和技术手段,取得了一些显著成果。
在此背景下,本文将介绍中国湖泊水体富营养化生态治理技术研究的进展情况,并对未来的发展方向进行展望。
一、物理生态治理技术物理生态治理技术是指利用物理手段改善水体环境质量和生态系统的整体功能,包括水动力学调控、藻类生物学控制、水生植物修复等。
水生植物修复是应用最广泛的一种生态治理技术。
通过引入水生植物,利用其吸收养分的能力和生物群落的固氮作用,可以有效地减少水体中的营养物质,改善水体生态环境。
在物理生态治理技术方面,中国科研工作者积极开展了一系列研究和实践工作。
混凝土屋顶花园,在城市区域内关键高处喷射清洗雨水中的颗粒和业务性水污染物。
清水池方式用于城市区域雨水水污染物处理,在居民区安装工业级过滤器以帮助降低地面水污染,等等。
这些实践为减少城市区域水污染上都取得了重要的实践成果。
化学生态治理技术是指利用化学方法改善水体环境质量和生态系统的整体功能,包括化学絮凝、微电解、臭氧氧化、高级氧化等。
在化学生态治理技术方面,中国科研工作者也进行了许多探索与实践。
利用高级氧化技术来清除水体中的有机废物、重金属等有毒有害物质,使水质得到有效改善。
在化学生态治理技术的研究中,中国科研工作者也不断针对不同水体状况和治理需求调整和优化技术方案,力求在实际应用中取得更好的效果。
微生物生态治理技术是指利用微生物改善水体环境质量和生态系统的整体功能,包括生物除磷、微生物修复等。
中国湖泊水体富营养化生态治理技术研究进展一、引言随着我国经济的快速发展和城市化进程的加快,湖泊水体的富营养化问题越来越突出。
富营养化的湖泊水体会导致水质恶化、水华爆发、底泥积聚等一系列环境问题,对湖泊生态系统和人类健康造成了严重威胁。
湖泊水体富营养化生态治理技术成为当前研究的热点之一。
本文将对中国湖泊水体富营养化生态治理技术的研究进展进行综合介绍。
二、湖泊富营养化的成因湖泊富营养化主要是由人类活动和自然因素共同作用导致的。
人类活动主要包括农业、工业和城市化等,这些活动释放出的氮、磷等营养物质进入湖泊水体,导致湖泊水体富营养化。
自然因素则包括湖泊自身营养循环和气候等因素。
富营养化的湖泊水体通常会出现水华、藻类过度繁殖、水质恶化等问题,对湖泊生态系统和人类健康造成了严重影响。
三、湖泊富营养化生态治理技术研究进展中国湖泊富营养化的生态治理技术经过多年的研究和实践,取得了一些成果。
目前,湖泊富营养化的生态治理技术主要包括生物修复技术、物理修复技术和化学修复技术等方面。
1. 生物修复技术生物修复技术是通过植物、微生物等生物的作用,将湖泊水体中的营养物质转化为生物量,从而达到减少湖泊富营养化的目的。
生物修复技术包括湖泊湿地修复、水生植物修复、微生物修复等。
湖泊湿地修复是通过修建湖泊周边的湿地,使湿地植物吸收水中的营养物质,达到净化水体的目的。
水生植物修复是通过引种具有吸收营养物质能力的水生植物来净化湖泊水体。
微生物修复则是通过引入特定的微生物来分解水中的营养物质,达到净化湖泊水体的目的。
生物修复技术在湖泊富营养化治理中起到了重要作用,得到了广泛应用。
2. 物理修复技术物理修复技术是通过物理手段来改善湖泊水体的营养物质含量,包括生物滤料技术、增氧技术、曝气技术等。
生物滤料技术是将一定量的人工填料投放到湖泊中,利用填料表面的微生物降解水中的有机物质和氨氮等营养物质。
增氧技术是通过投放增氧设备,提高湖泊水体的氧含量,促进水中的微生物代谢,降低水体中的有机物和氮磷含量。
中国湖泊水体富营养化生态治理技术研究进展近年来,随着工业化和城市化的加快发展,中国的湖泊水体富营养化问题日益严重。
湖泊水体富营养化是指湖泊水质中的氮、磷等养分物质浓度过高,导致湖泊生态系统失衡,水产资源减少,水质恶化,甚至造成水生态系统崩溃的现象。
湖泊水体富营养化治理已成为我国生态环境保护的重要课题。
在湖泊水体富营养化治理技术方面,近年来我国取得了一些进展。
一是生态修复技术的应用。
湖泊富营养化主要是由于氮、磷等养分物质的大量输入,其中磷是富营养化的主要原因。
磷是一种不可再生的资源,在湖泊水体中的循环和去除对治理具有重要意义。
目前,湖泊水体中的磷主要来自于底泥和外源输入,磷的去除需要从源头控制、过程控制和终端控制三个环节入手。
源头控制主要是通过限制底泥中磷的释放,减少外源输入;过程控制主要是通过湖泊富营养化水体的截流、过滤和沉淀;终端控制主要是通过湖泊水体中的浮游植物和底泥的处理,使湖泊水体中的磷浓度降低。
针对不同湖泊类型和治理目标,我国开展了一系列生态修复的技术研究,如沉淀沟、人工湿地等。
二是水生态修复技术的应用。
湖泊水体富营养化治理不仅要降低水质中的养分浓度,还需要恢复湖泊的生态功能,提高湖泊自净能力。
湖泊富营养化治理的主要目标是恢复湖泊生态系统的健康状态,实现湖泊水质的持续改善。
为此,我国开展了一系列水生态修复技术的研究,如湖泊生态系统修复、湖泊环境容量恢复等。
三是生物修复技术的研究。
生物修复是指通过植物、微生物等生物体的作用,促进湖泊水体中营养物质的去除和湖泊生态系统的恢复,实现湖泊富营养化的综合治理。
随着生态系统修复理论和技术的发展,生物修复技术在湖泊富营养化治理中得到了广泛应用。
菱角、藻类等水生植物可以吸收湖泊水体中的养分物质,从而减少水体富营养化现象;一些特定的微生物能够通过生物转化过程,将有机物质转化为无机物质,从而使富营养化水体得到净化。
中国湖泊水体富营养化生态治理技术研究取得了一些进展。
湖泊富营养化水体生态修复技术国内外研究进展()摘要:湖泊富营养化是指氮、磷等营养物质大量进入水体并致使水体的溶解氧下降、透明度降低、水质恶化、鱼类及其他生物大量死亡的现象。
富营养化水体治理技术按照治理手段可分为化学处理、物理处理和生态修复处理方法等。
化学方法处理污染水体主要是添加化学药剂改变水体中氧化还原电位去除水体中悬浮物质和有机质。
物理治理技术措施包括人工曝气、调水冲污、河道疏浚等措施。
水体生态修复技术包括生物膜法处理技术、微生物制剂技术、人工湿地处理及生物栅修复等。
本文阐述了当前国内外水体生态修复技术的相关研究进展并比较了各方法的优缺点,并对未来富营养化水体生态修复技术做了展望。
关键词:富营养化;生态修复技术Research of water ecological restoration technology about lakeeutrophication()Abstract: Lake eutrophication refers that nutrients of nitrogen and phosphorus are into the water, bringing the phenomenon that clarity and dissolved oxygen drop causing deterioration of water quality and death of fishes and other creatures. Treatments of eutrophic water include chemical treatment, physical treatment and ecological restoration. Chemical method are that adding chemicals into water changs redox potential to remove suspended substances. Physical treatments include artificial aeration, flushing and river dredging. Ecological restoration technologies include the biological membrane, microbial preparation, artificial floating island and biological grid restoration. This paper describes the progress research of ecological remediation technologies for the present and compares the advantages and disadvantages, and makes forecast for the future ecological restoration technologies of eutrophic water. Keywords: eutrophication; Ecological restoration technologies前言我国是一个多湖泊的国家,全国湖泊共有2759个,总面积达91019km2,占国土面积的0.95%(王苏民,1998),由于这些湖泊地处东南沿海或长江中下游平原地区,人口稠密、经济发达,加上近年来欠适宜的人类活动方式,极大地改变了自然湖泊生源要素的循环规律,这些湖泊多数已经富营养化或正在富营养化中;据调查,2006年27个国控重点湖泊中,满足Ⅱ类水质有2个,占7%;Ⅲ类水质的湖泊6个,占22%;Ⅳ水质的湖泊1个,占4%;Ⅴ类水质的湖泊5个,占19%,劣Ⅴ类水质湖泊13个,占48%(国家环保总局,2006);故湖泊富营养化的治理成了当务之急。
湖泊富营养化是指氮、磷等营养物质大量进入水体,浮游植物建立优势导致水生态系统的结构破坏和功能异化的过程,它导致水体的溶氧下降、透明度降低、水质恶化、鱼类及其他生物大量死亡;湖泊富营养化所表现出来的水色浑浊、蓝藻水华频发,实际上是生态系统功能退化的表现,表明水生态系统结构发生了本质变化,因此,要实施湖泊生态恢复,首先要充分了解湖泊的生态功能和系统结构,分析其功能退化或受损的原因,根据目标和功能来确定如何调整生态系统结构,从而有针对性地实施生态恢复或修复工作。
近年来,富营养化水体治理技术按照治理手段可分为化学处理、物理处理和生态恢复处理方法等。
水体生态修复技术包括生物膜法处理技术、微生物制剂技术、人工浮岛技术、人工湿地处理、生物修复等。
而生态修复措施具有原位净化水质,同时也可以恢复水体中的水生生态结构、运行成本低、增加水体自净能力的特点,对环境造成的二次污染较小,故水体生态修复技术在近几年迅速发展起来。
1 富营养化水体生态修复技术的基本介绍水生态系统修复,是指通过一系列的保护措施将已经退化的水生生态系统恢复或修复到使其能够长久保持稳定的水平,即补救已经退化的水生生态系统,减轻其影响,使水生生态系统具有更高的生态忍受性(Allan R J,1997);水生生态系统修复的最终目的是通过模仿一个自然的、可以自我调节的并与所在区域完全整合的系统,从而最大限度地减缓水生生态系统的退化,使系统恢复或修复到可以接受的、能长期自我维持的、稳定的状态水平。
2 富营养化水体生态修复技术的种类2.1 生物膜法处理技术根据天然河床上附着生物膜的过滤及净化作用,人工填充滤料和载体,微生物群体附着于某些载体的表面上呈膜状,通过与污水接触,生物膜上的微生物摄取污水中的有机物作为营养吸收并加以同化,同时利用滤料和载体比表面积大,附着生物种类多、数量大的特点,从而使河流的自净能力成倍增长(刘雨,2000)。
生物膜技术因其降解能力强、接触时间短、占地面积小以及投资少等特点而得到了长足的发展与应用。
近几年,在我国生物膜处理技术得到广泛的应用。
张永明等采用蜂窝陶瓷为载体形成生物膜反应器对城市受污染的河道水体进行缺氧生物修复,在此过程中,水中的氨氮去除率为40%-60%,总氮的去除率达到40%-45%,即氨氮和总氮得到同步去除,且没有亚硝酸盐积累(张永明,2009)。
为了提高微污染水体生物膜修复系统中生物量和效果,各种新型的生物载体不断得到开发,如竹丝填料、淀粉基可生物降解载体等;这些新型生物载体的特点是:生物亲和性好、亲水性基团多、二次污染低等(M. Dakiky, 2002);如苏刘选等利用竹丝生物膜反应器处理低污染景观水体"研究了反应器对原水浊度、氨氮、高锰酸盐指数的去除效果等,试验结果表明:竹丝生物膜反应器对景观水体中的浊度、氨氮、高锰酸盐指数的去除率分别为19.99-100%、15.9-59%和10.60-74.34%,说明竹丝生物膜反应器很适合低污染景观水体的修复(Li Chun,2004)。
2.2 微生物制剂技术选育高效菌株制成为微生物复合制剂处理污染水体,其过程以酶促反应为基础,通过生物体内产生的具有催化功能的特殊蛋白质作为催化剂,净化污水、分解淤泥、消除恶臭。
目前,水体微生物修复的研究已成为学术界广泛关注的热点问题,正处于相当活跃的发展时期。
成功的微生物修复需具备以下条件:一是目标化合物必须能够被微生物利用,污染场地不含对降解菌种有抑制作用的物质;二是必须存在具有代谢活性的微生物,这些微生物在降解或转化化合物时必须达到一定的速率,且不会产生有毒物质;三是污染场地或生物反应器的环境条件必须有利于微生物生长或保持活性;四是技术费用必须尽可能低(张逸飞,2007)。
1992年美国Moulin Vert水渠使用Clear-Flo 1200菌剂3个月处理富营养化水体,结果显示:NH4+-N从0.02 mg/ L降为0,COD降低84%,BOD5降低74%(张逸飞,2007);梁威、胡洪营(2003)研究发现,对于人工湿地生物修复系统来说,污水中BOD5的去除率与湿地微生物总数显著相关,氨氮的去除率与硝化细菌和反硝化细菌数量也密切相关;王丽风、邓柳等(2006)通过应用“液可清”制剂对受污染的昆明城市西南部西坝河进行修复,试验结果表明:投加液可清制剂3周后,修复河段内的BOD5、总氮、总磷和浊度分别下降43.9%、46.3 %、25.5%和43.6%。
由此可见,微生物制剂在减轻水体BOD5、总氮、总磷、COD、NH4+-N、浊度污染,控制水体富营养化具有显著效果。
针对现阶段富营养化水体生物修复的发展状况,整个水体生物修复体系中的微生物研究还存在比较大的缺陷;因此,对于水体微生物的研究今后深入研究的重点:应加大力度研究整个生物修复系统不同修复阶段所需微生物的种类和数量、有效微生物群制剂投加与生物修复系统协同运行效果及对水体生物修复过程中微生物数量的控制技术等领域的相关内容,这些领域将为富营养化水体生物修复的普及和发展带来新的动力。
2.3 人工浮岛技术人工浮岛是在水体中栽培植物,通过植物的吸收和植物根系附着菌降解污染物作用处理污染水体的技术。
早在20世纪50年代,人工浮岛技术就被用来为鱼类提供产卵礁石。
近年来世界上已有许多湖泊、池塘和河流采用了这一技术,中国也已有许多生态浮岛的工程实例,如北京罗道庄河、杭州南应加河、无锡五里湖和北京什杀海等,均获得很好的应用效果(陈荷生,2005;屠清瑛,2004;);归纳起来,人工浮岛可用于以下地点的生态恢复(AFI institute of Japan,2001):(1)具有大水位波动及陡岸深水环境的水域;(2)具有猛浪、高浊度和富营养化状况的湖区;(3)有景观功能需求的池塘和湿地水域。
近几年,人工浮岛技术广泛应用于水体的生态修复技术中,邹志鹏(2002)在鱼草共生的生态系统的研究中发现浮植的黑麦草系统可以有效的降低水中的氮和磷的含量;Oostrom在人工湿地处理氮饱和肉类加工废水的脱氮研究中发现,含有人工浮岛的表面流湿地氮的去除效果平均为46%~49%[Oostrom A J V,1994];以上研究极大的表面人工浮岛技术相比于传统处理方法的优越性。
总之,人工浮岛作为水上的仿陆地生态系统,使水生和陆生植物在一个系统上得以完美的组合;然而人工浮岛还有很多需要优化的方面,比如材质的改良以利于植物及微生物吸附、可降解特异性污染物微生物的引入等。
到目前为止,人工浮岛作为一种新兴的生态修复处理技术,主要只是应用于富营养化水质的净化。
不过随着人工浮岛技术的逐步发展成熟,人工浮岛将被应用到更为广泛的污水处理和生态修复过程当中。