河湖水污染生物生態(tài)環(huán)境綜合綜合治理與修復技術

1、-*河湖水污染生物生態(tài)綜合治理與修復技術1我國地表水污染現(xiàn)狀隨著經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，水污染不斷加劇，已成為制約我國經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的重大“瓶頸”問題。目前我國七大1我國地表水污染現(xiàn)狀隨著經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，水污染不斷加劇,已成為制約我國經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的重大“瓶頸”問題。目前我國七大江河流域均已受到不同程度的污染，特別是在全國138個城市河段中，流經(jīng)繁華區(qū)域的絕大部分水體均污染嚴重，其中低于國家地表水環(huán)境質(zhì)量標準V類水體的占38%。2012全年共監(jiān)測地表水五大水系88條河段，長2048.2公里，IV類、V類水質(zhì)河長占監(jiān)測總長度的4.3%;劣V類水質(zhì)河長占監(jiān)測總長度的42.1%。河湖水體治理

2、修復，是社會經(jīng)濟發(fā)展及生態(tài)環(huán)境建設的迫切需要。2河湖水污染生態(tài)修復技術目前，國內(nèi)已廣泛使用的河湖污染水體生態(tài)治理技術主要有五項：生物膜修復技術、人工濕地技術、生態(tài)浮島技術、固定化生物酶技術以及曝氣增氧技術。生物膜修復技術核心在于微生物生境載體材料的選擇。生物膜修復材料一般分為孔性材料、聚合物膜材料、有機/無機凝絮劑、光催化材料、氧化劑五大類，市面上常見的有仿水草式填料、辨帶式填料、環(huán)狀懸浮式填料、懸浮球狀填料、復合式填料等。人工濕地技術主要利用土壤、人工介質(zhì)、植物、微生物的物理、化學、生物三重協(xié)同作用，對污水、污泥進行處理。其作用機理包括吸附、滯留、過濾、氧化還原、沉淀、微生物分解、轉(zhuǎn)化、植物

3、遮蔽、殘留物積累、蒸騰水分和養(yǎng)分吸收及各類動物的作用。生態(tài)浮島技術是利用植物生態(tài)原理來降解水中的C0D、氮、磷的含量。它能使水體透明度大幅度提高，同時水質(zhì)指標也得到有效的改善，特別是對藻類有很好的抑制效果，同時浮島植物也營造了水面的景觀。固定化微生物技術是將特選的微生物固定在選證的載體上，使其高度密集并保持生物活性，在適宜條件下能夠快速、大量增殖的生物技術。固定化酶技術是用載體把酶約束在一定的區(qū)域中進行催化反應，使反應后的酶可以反復使用的一項技術。曝氣增氧是一種增加水中含氧量的方法，河湖曝氣對水體復氧促進上下層水體的混合，使水體保持好氧狀態(tài)，以提高水中的溶解氧含量，加速水體復氧過程，抑制底泥N

4、、P的釋放，防止水體黑臭現(xiàn)象的發(fā)生?；謴秃驮鰪娝w中好氧微生物的活力，使水體中的污染物質(zhì)得以凈化，從而改善河湖的水質(zhì)。3河湖治理關鍵技術北京市水處理環(huán)保材料工程技術研究中心經(jīng)過多年的技術研發(fā)和工程實踐，已經(jīng)形成6項河湖治理關鍵技術。(1) 碳纖維污水體凈化技術中心自主研發(fā)用于水生態(tài)修復的碳纖維材料，主要是生態(tài)碳纖維復合材料和高強度生物纖維草兩種，他們具有高比表面積、強吸附能力等特點。經(jīng)實驗研究與工程運用證明與美國的阿科蔓生態(tài)基相比較該碳纖維材料具有更好的水處理效果和更低的成本優(yōu)勢。該材料是凈化受污染水域、修復水環(huán)境生態(tài)的最佳選擇，能夠?qū)崿F(xiàn)環(huán)境零污染與生物安全。(2) 碳纖維雙層平板膜技術工程中

5、心通過產(chǎn)學研聯(lián)合，研發(fā)HTH系列一體化設備，該設備是以膜生物反應器工藝為主體的新型污水處理設備。膜生物反應器最大的特點便是用膜組件代替?zhèn)鹘y(tǒng)工藝中的二沉池進行固液分離以得到澄清的出水?？此坪唵蔚囊患右唬鋷淼男獏s遠遠不止二。MBR具有以下明顯優(yōu)勢：污染物去除率高，出水水質(zhì)好;負荷變化適應強，耐沖擊負荷;污泥排放量小;工藝流程短，系統(tǒng)設備簡單緊湊，占地省;易實現(xiàn)自動化控制，維護簡單，節(jié)省人力;系統(tǒng)啟動速度快，水質(zhì)可以很快達到處理要求。(3) 強化人工濕地技術強化人工濕地技術主要包括功能強化、結(jié)構強化、填料強化、生物強化、過程強化五個環(huán)節(jié)。1、功能強化，是指通過對濕地系統(tǒng)的物理作用、化學作用和生

6、化反應的強化，提高濕地去除污染物的凈化功能;2、結(jié)構強化，是指濕地防滲、基質(zhì)、腐殖、水生植物和水體等層次結(jié)構穩(wěn)定性與預處理、床體、布水、根系和集水等系統(tǒng)結(jié)構動力學協(xié)同性;3、填料強化，是指強化高爐渣、鋼渣、無煙煤等13種經(jīng)驗填料與碳纖維生態(tài)草等高科技填料的混合吸附能力;4、生物強化，是指以蘆葦?shù)冉?jīng)驗植物去污為基礎，擴充浮水、挺水和沉水植物種類，強化根區(qū)微生物在好氧、兼氧、及厭氧條件下對污染物的降解及吸附能力5、凈化過程強化，是指強化基質(zhì)填料-水生植物-根區(qū)微生物凈化過程，包括其厭氧、兼性和好氧三種凈化及沉積、過濾、吸附、降解轉(zhuǎn)化、硝化和反硝化作用。(4) 碳纖維生態(tài)浮島技術湖泊、河流等由于面積

7、大等原因只能采用原位生態(tài)修復法來進行改善，利用一般工業(yè)或者生活污水采用的工藝不現(xiàn)實，所以選擇生態(tài)浮島工藝，在凈化水質(zhì)的同時也能起到景觀的效果。由于植物吸收能力有限，再加上根系上微生物量和種類有限等原因，導致這種傳統(tǒng)的浮床工藝處理效果受限。鑒于生物接觸氧化工藝恰到好處能彌補這一點不足，工程中心提出采用人工浮島+生物接觸氧化的組合工藝處理河流、湖泊等微污染水體。本組合工藝有以下幾點優(yōu)點：生物碳纖維具有高比表面積、吸附性能強、適應微生物生長及高強度等特點，完全解決了傳統(tǒng)的生態(tài)浮島存在的問題;生物碳纖維材料的性狀與水生植物的根系有很好的相似性，利用水生植物和纖維填料附著的生物膜，強化植物與微生物之間的

8、協(xié)同作用，提高微生物對水體的凈化效果;生物碳纖維與床體的組合中放置于水中的纖維會受到水的牽引力，使得浮島整體不容易移動，提高了浮島的穩(wěn)定性和牢固性。(5) 微生物掛膜菌劑BABRC-1該產(chǎn)品能夠同時處理污染水體中的有機物、氨氮及亞硝氮，并能顯著提高碳纖維生物膜反應器的掛膜效率和污染物去除率，用于碳纖維水處理可以提高過濾系統(tǒng)掛膜效率，改善水體環(huán)境，降低生產(chǎn)成本。該產(chǎn)品是卓越的活性微生物和酶的混合體。在使用過程中，可以迅速分解有機物質(zhì)，并且能夠衍生出更多的有用的菌種，減少病原菌和寄生蟲的生成。(6) 微納米曝氣微納米氣泡技術有效解決了氣泡在水體中的接觸面積問題，由于微納米氣泡的表面積能有效增大，因

9、此可以大大提高溶氧效率。同時，由于氣泡的細小且具有良好的氣浮性，可以在污水中長時間停留從而能夠達到實現(xiàn)較好曝氣效果的目的。中心在河湖生物生態(tài)修復領域獲得國家發(fā)明專利若干項，包括生態(tài)碳纖維材料、生物纖維草、生物碳纖維雙層平板膜等技術專利。多次主持召開河湖生物生態(tài)修復科技成果鑒定會，并引來相關媒體的報道。4工程運用北京市水處理環(huán)保材料工程技術研究中心在總結(jié)多年的科學研究和工程經(jīng)驗的基礎之上提出了河湖水污染綜合生態(tài)治理思路。它主要包括源頭強制性達標排放、河道排污口截污、河湖水生態(tài)修復、河湖斷面水質(zhì)凈化四大部分。源頭強制性達標排放是針對排污源頭企業(yè)廢水、農(nóng)村污水進行物化與生化處理，實現(xiàn)達標排放;要求C

10、OD和氨氮去除率為30-40%。相關的工程運用有企業(yè)污水處理廠穩(wěn)定達標和水質(zhì)提標、市政污水處理廠水質(zhì)提標工程。排污口截污針對入河生活排污口、工業(yè)排污口、養(yǎng)殖排污口和混合排污口不同水質(zhì)特性采用生物濾池、人工濕地、碳纖維泛氧化塘、碳纖維一體化膜反應器等技術，實現(xiàn)清水入河，要求COD和氨氮去除率為10-20%。河湖水生態(tài)修復通過底泥清理、投放微生物制劑、水生植被栽植與引入螺、貝、魚、蝦類等高級水生動物，實現(xiàn)河湖水生態(tài)系統(tǒng)恢復，要求COD和氨氮去除率為10-20%。典型工程有吉林四平人工濕地強化、遼寧錦州人工濕地強化、南京幸福河水生態(tài)修復，幸福河修復主要包括河流底質(zhì)改造、沉水植物投放和水生動物投放，通

11、過動物、植物和微生物的共同作用來重現(xiàn)清流。河湖斷面水質(zhì)凈化采用碳纖維浮島進行原位-移動修復，實現(xiàn)河道水質(zhì)達標回用和景觀效益，要求COD和氨氮去除率40%以上。代表性的示范工程有：南京南湖東河生態(tài)浮島示范工程、烏梁素海水質(zhì)凈化工程、博斯騰湖生態(tài)截污綜合治理工程、大山池水質(zhì)提標凈化工程以及河北衡水湖湖泊淤泥清理工程等。河湖水污染生態(tài)修復關鍵技術(2015-02-2120:44:48)標簽：分類：湖泊水庫富營養(yǎng)化生態(tài)修復水資源的日益匱乏與水污染的不斷加劇已成為制約我國社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的重大“瓶頸”問題。河湖水污染生態(tài)修復是關鍵技術。河流、湖泊等地表水體是排放各種污水的匯集地，由于人類活動的加劇，污

12、水排入增多，河湖的稀釋凈化作用已大為削弱，超出了河湖的自凈界限，因而使污染物沉積在水中，造成河湖黑臭和水體富營養(yǎng)化。一、河湖污染現(xiàn)狀（1）河流污染現(xiàn)狀目前我國十大流域都已經(jīng)受到不同程度的污染。2012年長江、黃河、珠江、松花江、淮河、海河、遼河、浙閩片河流、西北諸河和西南諸河等十大流域的國控斷面中，1III類、IVV類和劣V類水質(zhì)斷面比例分別為68.9%、20.9%和10.2%,如圖2所示。主要污染指標為化學需氧量、五日生化需氧量和高錳酸鹽指數(shù)。西兩詡何珠江K江毘年十丈姦域水備類S1I比例42）湖泊（水庫）庫污染現(xiàn)狀2012年，62個國控重點湖泊（水庫）中，1III類、IVV類和劣V類水質(zhì)的湖

13、泊（水庫）比例分別為61.3%、27.4%和11.3%，如表1所示。主要污染指標為總磷、化學需氧量和高錳酸鹽指數(shù)。表12012年重點湖泊（水庫）水質(zhì)狀況（單位：個）湖泊（水庫）類型I類II類III類IV類V類劣V類三湖*000201重要湖泊2381216重要水庫31012200總計513201617*指太湖、滇池和巢湖除密云水庫和班公錯外，其他60個湖泊（水庫）開展了營養(yǎng)狀態(tài)監(jiān)測。其中，4個為中度富營養(yǎng)狀態(tài)，占6.7%；11個為輕度富營養(yǎng)狀態(tài)，占18.3%；37個為中營養(yǎng)狀態(tài)，占61.7%；8個為貧營養(yǎng)狀態(tài)，占13.3%，如圖3所示。我國人均水資源占有總量少、供需矛盾突出、河湖污染、水生態(tài)系統(tǒng)

14、脆弱等問題比較突出。因此，開展河湖水生態(tài)系統(tǒng)保護與修復，切實改善水環(huán)境和水生態(tài)系統(tǒng)現(xiàn)狀是社會經(jīng)濟發(fā)展及生態(tài)環(huán)境建設的迫切需要。二、我國河湖水污染治理多年來，我國通過“水專項”及各種立項項目，實施了大量河湖治理工程，并相繼制定了全面開展河湖深度治理的計劃。已實施的河湖治理工程采用了多種技術方法：（1）采用截污、岸線整治、駁岸修筑、清淤、換水等市政（水利）工程方法的治理；（2）采用淺灘濕地、浮床濕地、沉水植被修復，漂浮植物抑藻等生態(tài)工程方法進行治理；（3）采用生態(tài)工程和環(huán)境工程組合方法進行綜合治理；（4）采用生化-物化藥劑、臭氧、超聲波、納米微氣泡、生化過濾箱、高強磁場、沉水生物帶（人工水草）、竹

15、炭濾床、太陽能生物反應倉、等離子體反應器等新技術方法進行綜合治理。然而，對污染較重的河湖，能達到好的治理效果，又能取得較好技術經(jīng)濟指標的工程很少。I-辱桎俎理也企協(xié)搏廖.皈！耳污11竝空釗|潮：泗缶審-缶胚Q旳鍛弭制腳向申碩閒吃生態(tài)-生物法是國外近年來發(fā)展很快的一種新技術，它是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(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)化及降解作用，從而使水體得到凈化的技術，具有處理效果好、工程造價相對較低、不需耗能或低耗能、運行成本低廉等優(yōu)點。另外，這種處理技術不向水體投放藥劑，不會形成二次污染，并且還可以與綠化環(huán)境及景觀改善相結(jié)合，在治理區(qū)建設體閑和體育設施，創(chuàng)造人與自然相融合的

16、優(yōu)美環(huán)境。目前，國內(nèi)已廣泛使用的河湖污染水體生態(tài)治理技術主要有五項：生物膜修復技術、人工濕地技術、生態(tài)浮床技術、固定化生物酶技術以及曝氣增氧技術。生物膜修復技術是以天然材料（如卵石、礫石及天然河床等）或人工合成接觸材料（如碳纖維、纖維等）為載體，使微生物群體呈膜狀附著于載體表面上，通過與污水接觸，生物膜上的微生物攝取污水中的有機物作為營養(yǎng)并加以同化，從而使污水得到凈化。人工濕地是由人工建造和控制運行的與沼澤地類似的地面，將污水、污泥有控制的投配到經(jīng)人工建造的濕地上，污水與污泥在沿一定方向流動的過程中，主要利用土壤、人工介質(zhì)、植物、微生物的物理、化學、生物三重協(xié)同作用，對污水、污泥進行處理的一種

17、技術。生態(tài)浮床技術是以可漂浮材料為基質(zhì)或載體，將高等水生植物或陸生植物栽植到富營養(yǎng)化水域中，通過植物的根系吸收或吸附作用，削減水體中的氮、磷及有機污染物質(zhì)，從而凈化水質(zhì)的生物防治法，同時通過收獲植物的方法將水體中的富營養(yǎng)物質(zhì)搬離水體，改善水質(zhì)，創(chuàng)造良好的水環(huán)境。固定化微生物技術是將特選的微生物固定在選證的載體上，使其高度密集并保持生物活性，在適宜條件下能夠快速、大量增殖的生物技術。這種技術應用于廢水處理，有利于提高生物反應器內(nèi)微生物（尤其是特殊功能的微生物）的濃度，有利于微生物抵抗不利環(huán)境的影響，有利于反應后的固液分離，縮短處理所需的時間。曝氣增氧技術是根據(jù)河湖受到污染后缺氧的特點，利用自然跌

18、水（瀑布、噴泉、假山等）或人工曝氣對水體復氧，促進上下層水體的混合，使水體保持好氧狀態(tài)，以提高水中的溶解氧含量，加速水體復氧過程，抑制底泥N、P的釋放，防止水體黑臭現(xiàn)象的發(fā)生，恢復和增強水體中好氧微生物的活力，使水體中的污染物質(zhì)得以凈化，從而改善河湖水質(zhì)。三、河湖水污染生態(tài)修復解決方案北京市水處理環(huán)保材料工程技術研究中心回顧了近年來我國河湖水系治理歷程中所取得的成就，分析其存在的主要問題，結(jié)合發(fā)達國家對河湖水系治理的一些經(jīng)驗，對我國河湖水系的治理提出了自己的觀點，同時在總結(jié)多年的科學研究和工程經(jīng)驗的基礎之上提出了河湖水污染綜合生態(tài)治理研究方案和工程方案，如圖4所示。以期為徹底治理河湖水系的污染

19、提供新的思路，同時也可供其他城市在治理城市水系污染時參考。源頭強制性達標排放是針對排污源頭企業(yè)廢水、農(nóng)村污水進行物化與生化處理，實現(xiàn)達標排放，要求COD和氨氮去除率為10-20%。排污口截污針對入河生活排污口、工業(yè)排污口、養(yǎng)殖排污口和混合排污口不同水質(zhì)特性采用生物濾池、人工濕地、碳纖維泛氧化塘、碳纖維一體化膜反應器等技術，實現(xiàn)清水入河，要求COD和氨氮去除率為20-30%。河湖水生態(tài)修復通過底泥清理、投放微生物制劑、水生植被栽植與引入螺、貝、魚、蝦類等高級水生動物，實現(xiàn)河湖水生態(tài)系統(tǒng)恢復，要求COD和氨氮去除率為10-20%。河湖斷面水質(zhì)凈化采用碳纖維浮床進行原位-移動修復，實現(xiàn)河道水質(zhì)達標回

20、用和景觀效益，要求COD和氨氮去除率40-60%以上。四、河湖水生態(tài)修復關鍵技術北京市水處理環(huán)保材料工程技術研究中心經(jīng)過多年的技術研發(fā)和工程實踐，形成了一套河湖治理與生態(tài)修復關鍵技術，內(nèi)容見表2。在河湖生物生態(tài)修復領域獲得國家發(fā)明專利若干項，包括生態(tài)碳纖維材料、生物纖維草、生物碳纖維雙層平板膜等專利技術，見表3。表2河湖水污染治理關鍵技術序號內(nèi)容1碳纖維污水凈化技術/生物碳纖維/生態(tài)碳纖維2生物碳纖維生態(tài)浮床技術3生物碳纖維雙層平板膜技術4強化人工濕地技術5微納米曝氣6微生物掛膜菌劑BABRC-1表3生態(tài)修復相關國家發(fā)明專利序號名稱國家發(fā)明專利號1生態(tài)碳纖維材料201110425425.32生

21、物纖維草201110425930.83生物碳纖維雙層平板膜201110425821.64高強度生物碳纖維材料201210308582.05碳纖維濕地式生態(tài)浮床201210308945.06小型污水處理一體化設備201210308942.77一體化MBR膜生物反應器201310598558X根據(jù)河湖的污染特性，本中心所提出的污染治理的生態(tài)修復技術隸屬于水處理技術中的生物化學技術和膜技術范疇，但是和其他常見水污染處理工程中應用的技術相比，存在著以下一些不同點。第一，兩者所處理的水體對象不同。生態(tài)修復技術所處理的是受到污染的河湖，屬于微污染水體，C0D100mg/L，氨氮10mg/L；而水污染處理工

22、程所處理的水體通常為工業(yè)和生活廢水，污染物濃度較高。第二，兩者的做法不同。生態(tài)修復技術是對河湖水體的原位和移動修復，不需要任何設備；而工業(yè)和生活廢水則需要進行集中處理，工程規(guī)模較大，設備較多。第三，兩者的投資不同。生態(tài)修復技術的投資通常為600-900元/m3,遠遠低于水處理工程投資的4000T0000元/m3。最后，兩者在管理需求和運行費用方面也不相同。生態(tài)修復工程在投入使用后不需要額外的維護管理，運行費用低廉；而水處理工程在投入使用后則需要進行維護與管理，并且運行費用較高。各生態(tài)修復技術介紹如下。（1）碳纖維污水凈化技術碳纖維污水凈化技術方面主要科研成果有生態(tài)碳纖維和生物相容性纖維兩項。他

23、們具有高比表面積、強吸附能力等特點。經(jīng)實驗研究與工程運用證明，與美國的阿科蔓生態(tài)基相比較，該碳纖維材料具有更好的水處理效果和更低的成本優(yōu)勢。該材料是凈化受污染水域、修復水環(huán)境生態(tài)的最佳選擇，能夠?qū)崿F(xiàn)環(huán)境零污染與生物安全。生態(tài)碳纖維材料是一種比表面積大、吸附和脫附性能強、與生物有良好兼容性的新型填料，由腈綸、丙綸和表面修飾后的活性碳纖維復合而成。它具有豐富的微孔結(jié)構，孔徑分布范圍廣；比表面積很大，一般都在1000m2/g以上，具有較大的吸附容量；其微孔直接分布于纖維的表面，因而吸附質(zhì)擴散的路徑短、時間短，其吸附和再生的速率快，可在較溫和條件下再生。針對其吸附容量大、吸附速率快、脫附速度快、灰分少

24、、處理量大且使用時間長等優(yōu)點，本單位將其用于水處理領域，由于體積密度小和吸脫層薄的原因，具備操作安全、不會造成蓄熱和過熱現(xiàn)象，也不易發(fā)生事故，且節(jié)能和經(jīng)濟，可用于多種類型廢水（生活污水、養(yǎng)殖廢水、印染廢水、養(yǎng)殖廢水等）處理、中水回用、河湖凈水處理，不僅凈化效率高，而且處理量大，裝置緊湊，占地面積小，設備投資少，經(jīng)濟效益顯著。生物相容性碳纖維是具有良好生物相容性的纖維狀的碳材料，由其用途可進一步劃分為生物醫(yī)學材料與生物環(huán)境材料，在生物環(huán)境材料領域，生物碳纖維分為高強度生物碳纖維及生物活性碳纖維兩類，因其在宿主與生物反應上具有優(yōu)異的生物相容性、電、機械等綜合特性被人們所矚目。高強生物碳纖維是在生物

25、碳纖維基礎上，對其進行表面處理，增強生物相容性。碳纖維表面能低，與水的潤濕性差，表面呈現(xiàn)出疏水性，經(jīng)表面修飾處理后，碳纖維表面含氧官能團增加，表面能增加，與水的潤濕性得到改善，接觸角變小，表面呈現(xiàn)出親水性。在污水處理過程中對污染物的吸附以及生物膜的負載都與生物碳纖維表面官能團的結(jié)構與組成密切相關，通過調(diào)整表面修飾方法和工藝參數(shù)，制備出潤濕性好和微生物相容性高的生物碳纖維。中心聯(lián)合國家碳纖維工程中心對生物碳纖維進行二次表面活性處理，模擬天然水草形態(tài)加工而成并編織成環(huán)狀生物草，使其具有極高的吸附性和生物親和性，經(jīng)太陽光照射后，吸引微生物菌群并在其表面形成粘著性活性生物膜。這些微生物以有機污染物為能

26、量來源，通過自身的新陳代謝作用降解水體中的有機污染物。（2）生物碳纖維生態(tài)浮床技術湖泊、河流等由于面積大等原因，利用一般工業(yè)或者生活污水采用的工藝具有一定的難度，而生態(tài)浮床工藝不僅具備較高的污水處理效率，在凈化水質(zhì)的同時也能起到景觀的效果。其凈化污水的機理為：水生植物能吸收污水中的N、P等有機物作為營養(yǎng)物質(zhì)用于自身的合成；水生植物的發(fā)達根系能分泌促進有機物降解的物質(zhì)；水生植物能遮蔽陽光，能抑制藻類的生長；水生植物發(fā)達根系表面附著大量微生物能降解污染物。但是，由于植物吸收能力有限，再加上根系上微生物量和種類有限等原因，導致這種傳統(tǒng)的浮床工藝處理效果受限。針對以上不足，圍繞生物碳纖維材料，中心提出

27、采用人工浮床+生物接觸氧化的組合工藝處理河流、湖泊等微污染水體，將生物碳纖維與植物相結(jié)合，形成了生物碳纖維浮床技術，由浮床框體、浮床床體、浮床基質(zhì)、浮床植物、生物碳纖維材料五個部分組成。本組合工藝具有以下幾點優(yōu)點： 生物纖維材料具有高比表面積，吸附性能強，適應微生物生長及高強度等特點，完全解決了傳統(tǒng)的生態(tài)浮床存在的問題； 生物纖維材料的性狀與水生植物的根系有很好的相似性，利用水生植物和纖維填料附著的生物膜，強化植物與微生物之間的協(xié)同作用，提高了微生物對水體的凈化效果； 生物纖維與床體的組合中放置于水中的纖維會受到水的牽引力，使得浮床整體不容易移動，提高了浮床的穩(wěn)定性和牢固性?；谥行牡纳锾祭w

28、維浮床技術，根據(jù)水生植物載體材料的差異，中心提出了4種用于污水處理的生物碳纖維浮床組件，它們分別如下圖所示：HsittK-fTttViSliFn;BiTK：生翎碳纖馳埴料4聚苯丙垛浮床Q（3）生物碳纖維雙層平板膜技術生物碳纖維雙層過濾平板膜是由設置在襯板一側(cè)的生物碳纖維復合材料（比表面積大于1000m2/g）和設置在生物碳纖維復合材料遠離襯板的一側(cè)的過濾膜組成的平板膜組件。該平板膜中的生物活性碳纖維是以聚丙烯腈纖維、粘膠纖維或瀝青纖維作為碳纖維原料，經(jīng)逐漸升溫進行預氧化處理，形成預氧絲，并在氮氣氣氛下，逐漸升溫，以水蒸氣作為活化劑，進行炭化及活化處理制備而成。在使用前，對上述活性碳纖維經(jīng)過氧化

29、氫和氨水溶液進行兩次表面處理。最終制得由芯層（生物活性碳纖維）和包裹在芯層的外周的外層（丙綸纖維網(wǎng)眼布構成）組成的生物碳纖維雙層過濾平板膜。生物碳纖維雙層平板膜組件，將過濾膜與生物活性炭纖維復合材料合理地結(jié)合在一起，對污水先經(jīng)過濾膜過濾，再經(jīng)生態(tài)碳纖維復合材料進一步吸附凈化，提高了清水的純度和潔凈度并提高了平板膜組件的耐污性和膜通量及使用壽命。工程中心在碳纖維雙層平板膜技術的基礎上研發(fā)了生物碳纖維+膜組件一體化反應器，它是將高效能的生物碳纖維作為填料的接觸氧化池與碳纖維雙層平板膜生物反應器串聯(lián)進行處理廢水的一體化反應器。這種反應器具有高強度處理效率，兼有生物接觸氧化池和膜生物反應器的優(yōu)點，而且

30、接觸氧化池中掛膜材料采用極具高效性能的生物碳纖維，使得生物接觸氧化效果大大提高，能高效去除絕大多數(shù)污染物；并且這種一體化反應器運行成本低，生物碳纖維生物接觸氧化處理之后出水，使得膜生物反應器負荷壓力小，減少膜污染，延長膜更換周期，大大降低污水處理運行成本。（4）強化人工濕地技術本中心在濕地研究方面建立了專門的人工生態(tài)濕地實驗室，對人工濕地運行的眾多基本參數(shù)進行了研究，并進行了中試試驗，取得了很大的成果，并以此為基礎，開發(fā)出了一系列污水處理新工藝、新方法，提出了許多新的理論，獲得相關專利兩項。目前，環(huán)境中心已完成了工程項目十余項，并將生態(tài)濕地成功推廣到了東北、西北等高緯度高寒地帶，這在國內(nèi)屬于首

31、創(chuàng)，為整個生態(tài)濕地在我國的推廣做出了巨大的貢獻。強化人工濕地分為串聯(lián)床強化濕地、濾壩強化濕地、凈化床強化濕地、潮汐流強化濕地和組合型強化濕地，由防滲層、基質(zhì)層、腐殖層、水生植物層和水體層組成，包括預處理系統(tǒng)（格柵、沉砂池、沉淀池、穩(wěn)定塘等）、床體系統(tǒng)、布水系統(tǒng)、根系凈化系統(tǒng)和集水系統(tǒng)，通過化學作用、物理作用和生化反應，去除懸浮固體物、BOD、COD、氨氮等各種污染物。強化人工濕地特點概括為：工藝簡單,不需要復雜的操作，易于維護；濕地處理工藝有效可靠，對COD、BOD5的去除率可達90%以上，一般處理出水COD15mg/L，BOD54mg/L,SS10mg/L,對氮、磷的去除能力強（對TN和TP的去除率分別可達85%和95%），有效的控制和防止水體的富營養(yǎng)化；濕地處理系統(tǒng)構筑物、處理設備少，建設投資少，運行費用低。處理每立方污水的投資500-1000元（常規(guī)投資2000-300元）運行費為0.04元/m3*d（常規(guī)1-20元），每立方污水處理所需的用地面積為0.5-1m2（常規(guī)4-40m2）；強化濕地在北方冬季氣溫低的環(huán)境下正常、穩(wěn)定的運行，不出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，也可以進行反沖洗。（5）微生物掛膜菌劑BABRC-1碳纖維微生物掛膜菌劑BABRC-1含有異養(yǎng)硝化細菌，好氧反硝化細菌，芽孢桿菌和光合細菌，能夠同時處理污染水體中