清華大學:城市水環境整治水體修複技術的發展與實踐

作者: 伊人影院科技集團 / 時間: 2019-06-07 06:25:18
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北極星環保網訊:我國城市河流有90%左右受到汙染,出現水體滯流、多處於厭氧狀態、複氧能力差、淤積嚴重、透明度低、甚至發生黑臭等現象。由於城市水體汙染負荷遠遠超過城市有限受納水體的環境容量和自淨能力,導致河水中COD、NH3—N等汙染物嚴重超標,水生生態係統結構破壞,生物多樣性銳減,城市水體的生態功能和使用功能日益衰退,水體修複和水生態功能恢複的難度明顯加大,城市河流水環境生態係統處於失衡狀態。同時,城市汙水中氮磷汙染物未經有效去除,又成為城市水體發生富營養化的重要誘因,造成水體生態功能的衰退甚至喪失,水生生態環境的破壞已經成為城市生態文明建設的主要障礙。“有水皆汙”、“河道黑臭”已經成為許多城市麵臨亟待解決的環境頑疾。城市水環境綜合整治和水體修複技術是破解上述難題的有效方法,全民體育,國家重大水專項城市主題在“十一五”期間重點針對城市水體修複技術開展了研究集成和示範應用,突破了44項關鍵技術,建立了25項示範工程,取得了良好的效果,為我國水體修複積累了技術集成方案和工程實踐經驗。

1、城市水體修複的科學原理與技術思路

城市水體修複技術是指根據生態學和環境學的原理,綜合運用水生生物和微生物的方法,使汙染水體得到改善或恢複所采用的技術。其特點是充分發揮現有水環境工程的作用,綜合利用流域內的濕地、灘塗、水塘、堤坡及水生生物等自然資源及人工合成材料,對城市水域自恢複能力和自淨能力進行強化恢複或提升。

生態修複是相對於生態破壞而言的,生態破壞就是生態係統結構和功能的破壞,因而生態修複就是恢複生態係統合理的結構、高效的功能和協調的關係,就是重建受損生態係統的功能以及相關的物理、化學和生物特性。其本質是恢複係統的必要功能並使係統達到自我維持的狀態。修複的目的就是要再現一個自然的、能自我調節的生態係統,使它與它所在的生態景觀形成一個完整的統一體。

但要將一個受損的生態係統的結構與功能恢複到受損前的水平是一項艱巨、困難和漫長的工作。從一定意義上講,修複又可定義為使受損的生態係統的結構與功能最大限度地接近受損前的水平。就是針對具體受損的生態係統,找出目前環境條件的限製性因素,根據生態工程學原理,對該係統實施種群組建或重建,恢複其原有的生物多樣性,使其達到具備自我維持與自我調節的能力。因此,要從生態、社會需求出發,實現生態修複所期望達到的生態-社會-經濟效益;恢複能夠達到上述效益的生態係統的結構和功能;通過對係統物理、化學、生物甚至社會文化要素的控製,帶動生態係統的恢複,達到自我維持的狀態。

基於上述原理,城市水體修複的總體技術思路為:控源為本,調配優先,多元為輔,強化應急,景觀共建。

控源為本:城市水體的水質改善應以汙染源控製為根本,控源以水環境容量為目標,在此基礎上實現水體收納汙染負荷的總量和濃度控製。

調控優先:大多數城市水體最主要的問題是由於生態基流不足而引起的水流緩滯,導致水體的自淨能力退化甚至喪失,進而引發一係列的水環境問題。因而水質改善最有效的方法就是通過水係調配或是引入其他水源(例如滿足補水水質要求的再生水和城市雨水徑流),改善水動力流態,實現水體的良性循環。

多元輔助:在實現控源和調配目標的基礎上,可以通過多元生態係統構建、河水充氧、底質控製等輔助技術促進和提升水質改善和生態修複的效果。

強化應急:人工強化處理方法是針對河水(包括循環和旁路)的人工處理技術,通常投資和成本較高,一般常用於需要緊急應對的場合(例如汙染事故,黑臭河道等)。

景觀共建:城市水體大多具有一定城市景觀功能,在采用生態處理技術時,可考慮與景觀建設相結合,起到良好的感官效果。

2、水體修複技術的研究進展

城市水體修複技術按照治理對象可以分為河道底質改善、河道生態修複、河流水動力調控和河水強化處理等4類技術,整體技術體係構成如圖1所示。

清華大學:城市水環境整治水體修複技術的發展與實踐

2.1、城市河流水動力調控技術

自然狀況下,河流具有一定的自淨能力,水體中的溶解氧足以滿足自淨過程中微生物分解有機物需要的氧量。但是當水體受到嚴重汙染或超負荷汙染時,過量的有機物排入水中,大氣複氧不能及時補充消耗的溶解氧,溶解氧含量大幅降低,出現缺氧或無氧的河段,從而威脅好氧生物的生存。另外,水體中溶解氧過低,導致厭氧細菌繁殖,形成厭氧分解,產生甲烷、硫化氫等氣體,發生黑臭問題。此時,必須采取必要的措施以改善水質。該類技術包括水量水質調配和曝氣複氧,見圖2。

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