水利工程論文-水體的生物修復.doc

水利工程論文-水體的生物修復摘要：當前，對受污染的江河湖庫水體進行修復，已是社會經(jīng)濟發(fā)展及生態(tài)環(huán)境建設的迫切需要。目前，對水體修復的方法主要有化學方法，物理方法和生物方法。關鍵詞：污染物生物修復生態(tài)塘人工濕地1概述對受污染的江河湖庫水體進行修復，已是社會經(jīng)濟發(fā)展及生態(tài)環(huán)境建設的迫切需要，特別是南水北調東線沿線的治污工程，量大面廣，尋找先進實用、造價低廉的技術迫在眉睫。我國的江河湖庫水體污染主要包括氮磷等營養(yǎng)物和有機物污染兩方面。另外，湖泊水庫藍藻及赤潮給水域生態(tài)、人體健康也造成了嚴重的危害。對于富營養(yǎng)化的控制，發(fā)達國家以控制營養(yǎng)鹽為主，大多采取“高強度治污，自然生態(tài)恢復”的技術路線，即控制外源磷污染負荷并配合生態(tài)恢復措施。去除藻類與控制其生長是湖泊水庫水體恢復與保護的難題。目前國際上采用的技術主要有三類：（1）化學方法，如加入化學藥劑殺藻、加入鐵鹽促進磷的沉淀、加入石灰脫氮等，但是易造成二次污染；（2）物理方法，疏挖底泥、機械除藻、引水沖淤等，但往往治標不治本；（3）生物方法，如放養(yǎng)控藻型生物、構建人工濕地和水生植被，開發(fā)水體生物修復技術，是當前水環(huán)境技術的研究開發(fā)熱點。生物修復，可以解釋為：生物特別是微生物催化降解有機污染物，從而去處或消除環(huán)境污染的一個受控的過程，即利用培育的植物或培養(yǎng)、接種的微生物的生命活動，對水中污染物進行轉移、轉化及降解，從而使水體得到凈化的技術。與傳統(tǒng)的化學、物理處理方法相比，生物修復技術有以下優(yōu)點：污染物在原地被降解；修復時間較短；就地處理操作簡便，對周圍環(huán)境干擾少；較少的修復金費，僅為傳統(tǒng)化學、物理修復金費的30%50%；人類直接暴露在這些污染物下的機會減少；不產(chǎn)生二次污染，遺留問題少。2生物修復的原理21生物修復的分類目前，生物修復技術被劃分原位微生物修復和異位生物修復兩種。所謂元微生物修復是指對受污染的介質（土壤、水體）不作搬運或輸送而在原位污染地進行的生物修復處理，其修復過程主要依賴于被污染地自身微生物的自然降解能力和人為創(chuàng)造的合適降解條件。異位生物修復是植被污染介質（土壤、水體）搬動或輸送到它處進行測生物修復處理。但這里的搬動和輸送是低限底的，而且更強調人為控制和創(chuàng)造更加優(yōu)化的降解環(huán)境。在處理位置上，前者強調污染物存在的初始空間分布，后者則稍作遷移；處理過程中，后者有更多的人為調控和優(yōu)化處理。現(xiàn)在所說的生物修復主要是原位修復。22水體生物修復過程中生物的作用挺水植物通過對水流的阻尼和減小風浪擾動使懸移質沉降，并通過與其共生的生物群落有凈化水質的作用。但它主要吸取深部底泥中的營養(yǎng)鹽，通常不或很少直接吸收水中的營養(yǎng)鹽，而其部分殘體又往往滯留湖底，礦化分解后又會污染水體。所以挺水植物的功能中，有把下層底泥中的營養(yǎng)轉移到表層的一面，不利于直接凈化水質。加上收割、水位變化對其生長的影響等問題，限制了它們在凈化水質中的作用。必須注意管理、收割利用和防止種群退化。浮葉植物在一般淺水湖泊中有良好的凈化水質效果，種植和收獲較容易，有經(jīng)濟效益，和觀賞效益，在一定季節(jié)可以作為重要的支撐系統(tǒng)。需要及時收獲。大型飄浮植物在光照和營養(yǎng)鹽競爭上比浮游植物有優(yōu)勢，有些種群的耐污性很強（如鳳眼蓮，喜旱蓮子草等），已經(jīng)發(fā)展了在大水面大風浪條件下種植的技術，是良好的凈化水質選擇。浮萍生長快，許多種群能在空氣中固氮，覆蓋水面后與沉水植物在光照等方面有競爭，一般不宜采用。有些飄浮植物和浮體陸生植物（加上浮力支撐后可水培的植物）是很好的觀賞和食用植物，可在一定條件下組合應用，既有凈化水質作用，又有經(jīng)濟效益、環(huán)境效益和觀賞效益。著生藻類和浮游藻類生長過程中都有凈化水質作用。著生藻類的收集也不難，浮游藻類的收集也已發(fā)展了捕獲技術，在一定條件下也可因勢利導予以利用，一方面凈化水質，另一方面作為資源取出。各種沉水植物是健康水生態(tài)系統(tǒng)的重要組成，其耐污程度和對水溫、水位、水流、水質、底質等條件各有差異，要根據(jù)當?shù)鼐唧w自然條件因地制宜、因時制宜在時間空間上予以鑲嵌優(yōu)化組合，使各種種群在整體上互補共生適應季節(jié)變化和環(huán)境災變。沉水植物和湖底水生植被的存在可吸附儲存生物碎屑于植物根部，增加底泥表層溶氧，遏制磷的釋放，阻止上層水體動力擾動向湖底的傳輸，減少湖底水動力交換系數(shù)，從而有效地遏制底泥營養(yǎng)鹽向水體的釋放。螺、蚌等底棲動物可過濾懸移質，攝食生物碎屑，其分泌物有絮凝作用，螺有刮食著生藻類功能，蝦和若干種類魚類可攝食藻類、碎屑、浮游動物等。這些動物，作為健康水生態(tài)系統(tǒng)的補充組成，也有重要作用。微生物，特別是氮循環(huán)細菌在水體自凈能力中具有不可忽視的作用。有機物的礦化分解，氮素的氣化，磷鹽的沉降和固定在湖底等都與細菌的作用分不開。自然界的水生植物附近共生有多種遠比自由水體中豐富的細菌群落。飄浮植物容易種植，采用耐污性強，生長快的飄浮植物作為先鋒植物，不僅有植物直接吸收營養(yǎng)鹽的作用，而且更重要的是有與其共生的細菌的作用?？梢院芸煸黾铀耐该鞫?，改善水質。飄浮植物作為細菌的載體極為重要。但飄浮植物受氣候條件影響，在有些季節(jié)難以發(fā)揮作用。因此研制人工載體和優(yōu)選高效細菌種群極為重要。利用優(yōu)化的人工載體培養(yǎng)優(yōu)化的氮循環(huán)細菌，釋放到自然水體，以自然生物載體、其它人工載體和底泥為二級載體，水中懸浮物為三級載體，將原來荒漠化水域中以水土界面為主的好氧-厭氧，硝化-反硝化條件擴大到水面和水體并加強細菌濃度，從而增加系統(tǒng)凈化能力。3水體修復的主要處理方法水體修復技術包括以微生物為處理功能核心的生物處理技術、具有復合生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)塘處理技術、以植物和微生物為主要處理功能體的濕地處理技術、土壤處理技術和河湖等自然凈化能力的處理等。31生物處理技術生物處理技術包括好氧處理、厭氧處理、厭氧好氧組合處理。其主要原理是人工馴化、培養(yǎng)適合于降解某種污染物的微生物，通過控制室和微生物生長的環(huán)境以穩(wěn)定和加速污染物的降解。由于生物處理技術起步較早，現(xiàn)在已有很多成熟的工藝，比如SBR、UASB、氧化溝等。這些工藝一般要輔助結合其他一些處理方法，例如物理處理法（如吸附法、重力法、離心法和引力法等）、化學處理法（如凝絮法、提取法、氧化法、離子交換法和沉淀法等）。32生態(tài)塘處理法生態(tài)塘是以太陽能為初始能源，通過在塘中種植水生作物，進行水產(chǎn)和水禽養(yǎng)殖，形成人工生態(tài)系統(tǒng)。在太陽能（日光輻射提供能量）的推動下，通過生態(tài)塘中多條食物鏈的物質遷移、轉化和能量的逐級傳遞、轉化，將進入塘中污水中的有機污染物進行降解和轉化，最后不僅去除了污染物，而且以水生作物、水產(chǎn)的形式作為資源回收，凈化的污水也作為再生水資源予以回收再用，使污水處理與利用結合起來，實現(xiàn)了污水處理資源化。人工生態(tài)系統(tǒng)利用種植水生植物、養(yǎng)魚、養(yǎng)鴨、養(yǎng)鵝等形成多條食物鏈。其中不僅有分解者生物、生產(chǎn)者生物,還有消費者生物，三者分工協(xié)作，對污水中的污染物進行更有效的處理與利用，并由此可形成許多條食物鏈，構成縱橫交錯的食物網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)。如果在各營養(yǎng)級之間保持適宜的數(shù)量比和能量比，就可建立良好的生態(tài)平衡系統(tǒng)。污水進入這種生態(tài)塘中，其中的有機污染物不僅被細菌和真菌降解凈化，而其降解的最終產(chǎn)物，一些無機化合物作為碳源、氮源和磷源，以太陽能為初始能源，參與食物網(wǎng)中的新陳代謝過程，并從低營養(yǎng)級到高營養(yǎng)級逐級遷移轉化，最后轉變成水生作物、魚、蝦、蚌、鵝、鴨等產(chǎn)物,從而獲得可觀的經(jīng)濟效益。33人工濕地處理技術人工濕地是近年來迅速發(fā)展的水體生物生態(tài)修復技術，可處理多種工業(yè)廢水，包括化工、石油化工、紙漿、紡織印染、重金屬冶煉等各類廢水，后又推廣應用為雨水處理。這種技術已