污染水体底泥原位生物修复技术的探索及应用_奚健
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浅谈生物膜技术在污染河流原位修复中的应用作者:邓博元来源:《大东方》2018年第01期摘要:生物膜技术是一种新型技术,在多个领域都有广泛的应用。
本文针对生物膜技术的概念、原理进行分析,并探讨了生物膜技术在污染河流原位修复中的应用。
关键词:生物膜技术;污染河流;原位修复;应用我国工农业的发展和城市化的提速导致了环境污染的加剧,大量工业废水的排放,引发了河流等地表水的污染,而化肥、农药的使用使得诸多具有毒副作用的有机化合污染物进入土壤系统后,对地下水和地表水造成了二次污染,加剧了水源污染的程度,对人们的正常生活和身体健康带来了很大的危害。
虽然我们采取了一定的物理和化学修复方法,但是这些费用高昂且操作程序复杂的方法并不安全。
如何对被污染的河流进行原位修复已经成为对人民生活和环境保护具有重大影响的问题。
本文论述了生物膜技术的内涵及应用原理,提出了应用生物膜技术开展被污染河流的原位修复的倡议,对污染河流的治理工作提供了一种可行性方案,具有很高的参考价值。
一、生物膜技术的内涵生物膜技术是一种废水好氧生物处理技术,它采用固定膜法,实现了污水水体自净过程的人工化,能有效去除废水中具有溶解性和胶体状的各种有机污染物。
其核心处理技术有:生物滤池处理技术、生物转盘处理技术、生物接触氧化处理技术和生物流化床技术等。
这种新兴的环境生物技术对排入河流的耗氧有机物、氮、磷等有毒物质有很好的处理效果,且不会产生任何毒副作用,不会引发对河流的二次污染,安全可靠。
二、生物膜技术的应用原理生物膜技术主要是利用了生物尤其是微生物的分解或者吸附功能,能够实现对河流等地表水、地下水以及海洋中的危险性污染物现场去除或降解的生物工程技术。
其工作原理及流程如下:(1)筛选具有特殊生理生化功能的植物或特异性微生物来修复受污染的水体;(2)设计应用生物膜技术来治理被污染水体的过程并使之科学合理。
同时,采取有效措施,阻断或减少污染源向环境的直接排放。
新型复合底质净化剂泥水一体化原位生态修复新型复合底质净化剂泥水一体化原位生态修复摘要, 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 alternative1means, and able to water ecological restoration, is worththe promotion of technology.Key words: the city river; Sediment; The integration ofmud; 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。
区域治理环境治理与发展关于黑臭水体底泥原位治理技术的探讨周晓雯中国市政工程华北设计研究总院有限公司,天津 300381摘要:本文将从黑臭水体底泥概述角度出发,阐述黑臭水体底泥原位治理技术,并列举其原位治理技术并探讨其可行性,以期为治理部门提供参考。
关键词:黑臭水体底泥;原位;治理伴随我国科技水平以及人民日常生活水平的逐渐提升,人们对于居住环境、生态环境的关注度与日俱增。
黑臭水体对于环境以及人民身心健康都有着不良影响,当前黑臭水体底泥的治理已经逐步成为我国有关部门面临的重要工作任务,因此,治理人员应当结合各地实情深入探讨黑臭水体形成原因及相应治理措施。
一、黑臭水体底泥概述1黑臭水体形成原因黑臭水体主要是由于水质被过量的钠所污染,致使水体耗氧以及供养出现失衡。
在此条件基础上,水中的污染物逐渐发生转化,且转化中会有锰、铁硫化物等黑色的物质以及硫化氢、氨氮等挥发性具有恶臭味道的物质产生[1]。
2黑臭水体底泥定义黑臭水体底泥的组成物质主要包括有机物、泥沙以及粘土等,这些物质在水体中长期受到生物、化学、、物理以及传输等作用,会逐渐在水体的底部沉积,最终致使水体黑臭。
3黑臭水体危害黑臭水体会严重影响民众的日常生活以及身心健康,影响城市的整体景观,并对当地河流、湖泊等自然环境产生破坏。
所以,对黑臭水体底泥的治理已经成为当前我国治理水体污染的重要环节。
二、黑臭水体底泥原位治理技术1原位治理原位治理,即治理人员对受到污染的地区进行就地治理所采用的治理方法。
2黑臭水体底泥原位治理技术黑臭水体底泥的原位治理技术相比较于其他治理技术,具有明显的优势,主要体现在以下四个方面:(1)无需额外处理底泥以及场地堆放;(2)能够有效将受到污染范围缩小,防止由于河流疏浚而引起底泥的悬浮,最终使水体受到污染;(3)节约了治理费用,并使得治理工作便于开展;(4)避免了水体污染物的扩散和迁移,使黑臭水体底泥的体积减小,并可以使污染物的毒性被最大限度地降低。
固定化微生物原位修复黑臭水体底泥的应用研究随着经济的快速发展和城市化进程的加速,我国大多数河道出现了不同程度的黑臭现象,严重影响了居民的生活,制约了社会发展,日益成为人们关注的焦点和热点。
底泥是河道中污染物的“汇”与“源”,是河道水体黑臭主要原因之一,因此,底泥修复是解决水体黑臭问题的关键。
本论文以扬州市黑臭河道水体修复示范工程研究为依托,系统开展了优势微生物选择、微生物固化载体选择、固定化微生物原位修复黑臭河道底泥效果等研究,并利用实验室试验成果进行了实际应用。
论文主要成果有:(1)从本地典型黑臭河道底泥中分别筛选出了 10株优势光合细菌(编号为G1~G10)和9株优势反硝化细菌(编号为F1~F9)。
实验室试验结果显示G3菌株对黑臭水体的净化效果最好;F8菌株的对筛选培养基中的硝态氮和总氮降解效果最好。
因此,选择G3菌株和F8菌株为底泥土著微生物的优势菌。
(2)选择沸石和活性炭作为微生物载体并进行了性能分析。
试验结果表明:1)载体在400℃温度时均体现出良好的活化效果;2)等温吸附试验表明,载体均具有良好的吸附氨氮的能力,且沸石稍优于活性炭;3)活性炭和沸石的亚甲基蓝吸附值为分别102.56mg/g和26.82mg/g,说明活性炭具有比沸石更大的吸附量;4)载体对反硝化细菌的最大吸附量为2.39X 107cfu/g,对光合细菌的最大吸附量为1.53×106cfu/g,两种载体均展现了良好的微生物菌液吸附能力。
(3)将活化好的沸石和活性炭各20g分别投入光合细菌菌液和反硝化细菌菌液进行微量曝气固定化48h,电镜扫描结果显示,光合细菌-沸石组(GF组)、光合细菌-活性炭组(GH 组)、反硝化细菌-沸石组(FF组)、反硝化细菌-活性炭组(FH组)光合细菌和反硝化细菌在载体上附着生长效果较好,微生物固化成功。
(4)采用固化微生物的载体进行实验室条件下模拟修复实验,试验装置共5组,分别为空白组(对照组)、GF组、GH组、FF组和FH组。
地下水污染的修复技术与修复方案设计地下水是地壳中存储的重要水源之一,然而由于人类活动和工业发展的影响,地下水污染问题日益严重。
地下水污染包括有机污染物、无机污染物、重金属以及放射性物质等多种类型,对人类健康和生态环境产生严重影响。
因此,地下水污染的修复技术和修复方案的设计显得至关重要。
一、地下水污染的修复技术1.物理修复技术物理修复技术主要通过物理手段将污染物进行分离和去除,常用的物理修复技术包括挖掘和曝气、吸附和离子交换、电动力场技术等。
挖掘和曝气主要适用于地下水表层的污染修复,通过挖掘并曝气地下水淤泥,促进有机物氧化分解。
吸附和离子交换是利用吸附剂或离子交换树脂将污染物吸附或交换出来,适用于有机物和重金属的去除。
电动力场技术则是利用电流和电极产生的电场力将污染物移动到阳极或阴极以实现去除。
2.化学修复技术化学修复技术是指利用化学方法将污染物转化成无毒或低毒的物质,或者使其变得不溶解、不挥发而稳定存在。
常用的化学修复技术包括还原剂法、氧化法、络合法、沉淀法等。
还原剂法通过添加还原剂将有机物和重金属还原成低毒物质,氧化法则是通过添加氧化剂将有机物氧化为无毒物质。
络合法则是通过添加络合剂将重金属形成不可溶性络合物而降低其污染性。
沉淀法则是利用化学物质的沉淀特性将污染物沉淀于底泥中,达到去除的目的。
3.生物修复技术生物修复技术是利用微生物和植物的活性和代谢能力对污染物进行降解或吸附,将其转化为无毒或低毒的物质。
生物修复技术具有环境友好、成本低、效果明显等优点。
常用的生物修复技术包括生物降解、微生物修复、植物修复等。
生物降解是利用微生物对有机物进行氧化分解,将其转化为二氧化碳和水;微生物修复则是通过添加特定的微生物来分解有机物和重金属;植物修复是利用植物的吸附和生物降解能力来修复地下水。
二、地下水污染的修复方案设计地下水污染的修复方案设计应针对特定的地下水污染源和污染物进行综合考虑。
以下是一般性的步骤和原则:1.污染源识别与监测首先需要对地下水污染源进行识别和排查,确定污染物的种类、来源和分布情况。
中国水利技术信息中心
《2012
全国河道治理与生态修复技术
汇总
》
污染水体底泥原位生物修复技术的探索及应用奚健1李晓粤教授2陈越高工1(1北京巨景统成生物科技有限公司北京10008
5
2河北工程技术高等专科学校河北沧州061001)
【摘要】人类生活生产活动造成水体污染和淡水资源短缺对受污染的江河湖库水体进行修复已
成为
社
会经济发展及生态环境建设的迫切需要针对受污染河流湖泊等大水体的特点和治理技术
工
程
实施的可行性采用原位生物修复技术更具经济和技术合理性本文重点介绍了生物系列酶的作
用机理及工程实践生物系列酶能迅速提高水体的复氧功能消除水体及底泥的黑臭现象生物
系列酶技术在污染水体的原位修复治理和底泥修复中推广应用前景广阔
【关键词】生物系列酶污染水体底泥原位修复标本兼
治应
用
水是人类的生命线是构成所有生物体的必要成份是人和其他生物繁衍生存的基本条件水也是最重要的工农业生产资源是生态环境中最活跃最重要的因素构成生态循环的基础人类生活生产活动改变了天然水体的物理化学或生物学的组成性质其直接结果是造成水体污染和淡水资源短缺水体污染又制约了社会经济的可持续发展影响了人民群众的身体健康所以对受污染的江河湖库水体进行修复己成为社会经济发展及生态环境建设的迫切需要目前污染水体的修复技术主要有截污技术底泥疏浚和底泥覆盖技术人工曝气富氧技术人工岸边植被技术清水冲污技术和生物修复技术等但采取截污底泥疏浚和覆盖曝气富氧清水冲污以及岸边植被缓冲带的建设等在某种程度上都属于辅助治理手段不能彻底改善水质而生物修复技术则是最具发展前景的主体修复技术生物修复技术是利用特定的生物(植物微生物或原生动物)吸收转化清除或降解环境污染物实现环境净化生态效应恢复「14〕目前生物修复技术被划分原位微生物修复和异位生物修复两种原位生物修复技术是在受污染区域直接进行污染水体的原位处理不需要搬运或输送污染水体(包括底泥和岸边受污染的土壤)直接采用微生物酶与载体的自固定化技术对污染水体就地处理的净化处理此类技术在保证原有水体功能的同时实现了水质的净化处理为被污染的水体提供了一个可靠的卓有成效的修复方法具有治理费用低环境无影响最大程度降解污染等特点异位生物修复则需把污染介质(土壤水体)搬动或输送到它处进行生物修复处理【2]针对受污染河流湖泊等大水体的特点和治理技术工程实施的可行性采用原位生物修复技术更具经济和技术合理性本文将重点介
绍
生物系列酶在污染水体原位生物修复技术
领域的开发及应用
1生物系列酶作用机理
11生物系列酶产品
特
征
生物系列酶是一种含多种生物酶表
面活性剂以及多种营养元素的液态修复剂
在美国去除河流黑臭中应用很多我们北
京巨景统成生物科技有限公司在引进美
国
高科技公司研发生产的生物系列酶技术产
品基础上自主研发了相关的应用技术及配套设施从而在中国形成了一流的水环
境保护生物修复治理技术体系该技术可
以克服传统治理的诸多不足采用“原位
修复标本兼治”的治理方法不但可
以
使水质迅速达标而且同时还赋予了已被治理过的水质可以使其不断自检并使其保持清洁的功能此项技术的主要产品包括:(1)生物系列酶
生物系列酶是一种结合多种酶类非离子型表面活化剂蛋白质和无机营养物
的生物激活剂它通过激活和提高土著微生物种群的生理活性增强水体的自净能力促进水环境良性生态系统的建立从
而改善水体由于它不含任何菌体是
生
物酶的组合体所以具有以下特点
:
①一步脱去氨氮
亚硝基氮硝基氮
②分解不溶于
水的油性污染物和其它
水溶性物质中的碳③原位处理
迅速降低c0DBoDS氨
氮等污染指标恢复水生生物多样性中国水利技术信息中心《
全国河道治理与生态修复技术汇
总
》
④快速有效地促进污染水体由
黑臭缺氧状态向良性富氧的生态系统转变⑤治理成本较低⑥无毒无公害绿色环保不产生二次污染和污染物转移等环境问题(2)生物抑藻剂生物抑藻剂是一种无公害无污染无激素的绿色环保产品能发挥氧化氨化硝化等作用该产品具有以下特点:①消耗水藻生长所需氮源抑制水藻形成提高水体能见度②降解有机物③将水中含氮有机物经分解及氮素的转化等反应使氨态氮硝态氮减少达到无臭味提高水体自身净化能力12生物系列酶工作原理生物系列酶能刺激加速微生物的反应促进污水中的大分子化合物分解成小分子化合物同时释放出结合氧增强水体复氧功能这些简单化合物又很容易被微生物所利用在有机物被降解的同时又有利于细菌的多样性提高细菌的活性和繁殖能力达到一种微生态平衡在大多数环境中存在着许多土著微生物进行的自然净化过程但该进程很慢其原因是溶解氧(或其它电子受体)营养盐的缺乏而另一个限制因子是有效微生物常常生长缓慢生物酶可有效地刺激和加速自然的生物反应激发土著微生物的活性加速微生物的生长和繁殖同时对浮游生物和环境无害从而可以快速有效地促进受污染水体向良性生态系统演替使得水体中的加得以恢复CODBODS甜3一N等污染指标迅速下降水体的黑臭异味现象得以快速消除生物系列酶还可有效地促进有机物在水体中乳化和溶解直接攻击水体中污染物生物系列酶不仅能够应用于好氧环境也可应用于厌氧环境水体中无机还原性物质主要有HZSHs一FeSZ等在生物系列酶的催化作用下硫细菌将还原性物质氧化从氧化中获取能里13生物系列酶治理目标及适用条件采用生物系列酶对污染水体进行原位生物修复的方法是:根据污水库容量和污染物总量以及外源生活污水和工业废水的排放量确定生物系列酶的投加剂量和投加方式其工作流程包括:考察污染水体分析污水库容量和污染物总量制定修复计划确定生
物系列酶投加剂量和投加方
式的工作流程;建立操作平台确定进入修复强化期修复巩固期和修复维护期的
工作流程该技术分期治理治理目标为:
(1)第一年修复强化期消除水体黑臭清除水体油污根除水体富营养化通过治理的原水体可以用于城市景观用水工业用水和农业用水同时消除河道底泥
黑
臭快速培养底栖生物群恢复生物多样
化为底泥恢复其活性打下了基础使河道的水质主要指标达到m类水标准
修复强化期分三个阶段来实施
:①强
化治理阶段需持续工作2至3个月的时
间根据水质污染程度不同每天投加生
物复合酶加速降解河道水体及底泥中有机物的分解转化无机营养盐;在此基础
上对水体进一步修复;②调整修复阶段
需持续工作3至4个月的时间每周投加
生物水净化剂;③平稳修复阶段需持续
工作
6个月的时间根据水体的变化不定
时地投加生物复合酶与生物水净化剂投加量根据水质变化的实际情况控制其用量维护底泥及水体中微生物的活性及有效生
物量
(2)第二年修复巩固期使底泥恢复活性达到河道自净能力在治理水体中培
养了大量的原始生物使水体进入了一个良性循环状态无需人为的种植水生动植
物(3)第三年修复维护期巩固上述各项
成果维护好上述各项指标本公司研发的生物系列酶产品的优点
是:通过恢复水体的自净能力来治理污水
恢复自然生态环境;由于生物系列酶不含微生物对水体无毒因而生态风险低;修复中无需人工曝气无需再调配修复剂现场操作简单无需复杂昂贵的仪器;综合治理费用低适合于城市缓流型封闭
型黑臭河道或富营养化河道以及大面积
受污染水域的环境治理
2生
物系列酶应用实
例
从2004年开始我们北京巨景统成生物科技有限公司采用生物系列酶技术先后对全国数十个省市黑臭富营养化蓝藻暴发河湖进行了生物治理连续五年对北京城市河湖奥运主要场所水环境进行修复均得到当地政府专家一致好评取得
了
较好的效果中国水利技术信息中心
《全国河道治理与生态修复技术汇
总
》
北京市小月河生物修复治理工程北京市小月河横贯通往8奥运场馆的
多条主干道小月河的水质好坏将关系国
际形象小月河治理段河道长5880米正常库容135万立方米最大水域面积18万平方米此河段平时无清水汇入水体流动性较差水质一般为劣V类氨氮达
到656高锰酸盐指数达到356上游段暗沟出口水体呈黑灰色异味较重
经过90天的生物治理后黑臭消除水质指标恢复—氨氮降为023高锰酸
盐指数降为69;治理后水体黑臭消除能
见度提高表观恢复小月河治理前后水质变化情况见表2一1
口监测项目治理前(07614)治理后(0796)
团pH值779
1
回氨氮氮6560233冈高锰酸盐指数数35669
团总磷磷6599036困总氮704120困叶绿素0218440032766
22北京市西护城河(二热闸一大观园)
生物修复治理工
程
北京市西护城河(二热闸一大观园)河段全长约368米水域面积129万平
方米水体容量193万立方米治理前水体呈现严重黑臭现象每天有一定量的
生活污水排入该段河道白纸坊桥中游Con
最高达906经过40多天的治理水体黑臭现象基本消除水质改善明显白纸坊中游Co降低至109河道的生态系统结构显著改善
西护城河治理前后水质变化情况见表2一2
口监测项目治理前(05617)治理后(
0
581)
团pH值7473
团C0D90661099团氨氮氮433115回总磷51111255
困叶绿素素0316688001638
23北京市玉渊潭公园樱花小湖生物修复
治理项目北京市玉渊潭公园内樱花小湖面积约为3000平方米水体容量近400立方米水体属于密封型人工湖湖底是天然泥地水中主要以人工放养鱼类为主局部地区种植荷花湖面四周有大量水华形成天气炎热时更严重采用生物系列酶治理樱花小湖的效果明显—经过生物修复治理水质改善明显水体异味现象消除“水华”得到有效控制湖泊的生态系统结构得到明显改善24北京市西土城河生物治理水体修复底泥治理项目西土城河段全长约380米水域面积57万平方米水体容量952万立方米最大容量n1万立方米该河段上游污水较多污染物长期的超负荷排放使得水体呈黑灰色淤泥疏松呈黑色并伴有恶臭治理后底泥恢复活性呈灰白色25秦皇岛护城河水体底泥治
理修复
秦皇岛护城河全长310米水域底泥
52万平方米该河道上中游污水较多长
期超负荷排放使得水体黑臭淤泥疏松呈黑色伴有恶臭治理后底泥硫化氢己消除有机质削减60%以上底泥颜色明显
变浅说明代谢增强在较短期间内调整
了微生物适应性其结构与生理特性的变异开始适应变化的环境底泥的活性得到恢复2005年北京水务专家委员会对我公
司
采用生物系列酶治理北京黑臭水体与防止
水华的技术进行了鉴定会上对该项成果经济效益(每立方米治理价)的论证结论是:在北京用传统的治水方法(把黑臭水