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1、河湖污染生態修復技術研究及實踐,2015.01,提 綱,二、現場應用與實踐,1、巢湖、太湖、嘉興河道等,1、薄層改性粘土覆蓋控制2、底層微曝氣控制3、化學氧化劑修復4、松土、劃耕、翻土修復5、植物修復,一、污染底泥修復技術研究,（一）為什么修復污染底泥？,Berelson（1998）在Port Phillip灣的營養鹽循環研究中發現，內源性氮磷營養鹽的產生量占外源性營養鹽的比例均超過50。美國以及北歐湖泊控制了外源N、P營養物質的情況下，許多湖泊恢復響應緩慢，原因是長期富營養過程積累在湖泊沉積物中N、P營養物質的釋放仍然可以維持藻類大量增殖和低的透明度，阻礙了湖泊恢復進程（Cooke et a2、l,1993;Sndergaard et al,2000;Gulati&van Donk,2002）。,（二）底泥污染物控制與修復技術概述,污染底泥治理措施主要包括：（1）底泥疏浚（2）清潔細沙、改性粘土、膨潤土等覆蓋（3）湖泥進行吹填后植物修復；河道中心區域底泥在邊岸帶堆土后植物修復（基底適生性）（4）底泥曝氧（宋英偉等（2008）：曝氣與生物膜聯合作用水體溶氧由4.3提高到7.0mg L-1,水體氮磷顯著下降，透明度由20cm提升至120cm。叢海兵等（2006）:在厭氧水體DO2 mg L-1揚水曝氣顯著抑制藻類生長，降低底泥有機質及氨氮的釋放）（5）化學處置：Al2(SO4)314H23、O（1-2mg/L）、FeSO4（3.5-10mg/L）、FeCl3、CaCO3（120mg/L）+將底泥中注射Ca(NO3)2等。（6）微生物電化學原位控制,去除,控制修復,2.1“Riplox”方法（成功案例）,將Ca(NO3)2注射至沉積物中來氧化表層15-20 cm沉積物，通過提高pH和添加FeCl3促使與P結合。此方法是由Rilp（1976）發明的，因此也被稱為“Riplox”(Donabaum et al,1999)。,種植沉水植物,2.2 薄層粘土覆蓋的植物生境修復技術（太湖案例）,渾濁,黑臭,藻華,底泥厭氧,圍隔試驗前后水體的感官效果,圍隔內水體氮磷和葉綠素去除效率大于95%,4、96.34%,97.20%,95.95%,TSS(mg/L),TN(mg/L),TP(mg/L),總氮,總磷,葉綠素,薄層覆蓋后主要內源污染物釋放受到明顯抑制,控制 90%,控制 90%,底層水體及沉積物表層缺氧狀況得到改善,沉積物-水界面溶解氧分布特征參數,氧氣在水體及表層沉積物中的垂向分布,O2（mmol/L),圍隔內水體透明度提高，沉水植被初步恢復,(二)湖濱帶高密實基底植被適生性修復,湖濱帶濕地面臨濕地植物退化和面積萎縮，其中基底退化是主要原因之一，基底硬化（高密實性）為其主要特征。,多種脅迫下的基底硬化,高密實性基底改良措施設計,沉積物緊實不適合植物生長，基于湖濱帶石質基底和粘質壓實5、基底，在技術研發過程中采用了以下自行設計的三種改良措施：,劃耕(cross-shaped tillage,CT),覆土(Sediment capping,SC）,翻耕(Plow-tillage,PT),表層沉積物的孔隙度垂向分布,覆土和疏松方式能顯著提高表層沉積物通氣性（45%）,沉積物界面的氧氣擴散通量,疏松方式加速了界面氧氣交換過程（52%）,覆土(SC)、翻耕(PT)和劃耕(CT)處理后蘆葦生長狀況,覆土和疏松方式能顯著增強根系活力，提高蘆葦生長速率（25倍）,b.相對生長速率,a.根系活力,覆土、翻耕和劃耕處理后，沉積物-水界面NH4+,NO3-釋放通量,疏松沉積物的方式抑制了沉積物氮6、的釋放,疏浚湖泥對沿岸帶基底修復,以蘆葦(Phragmites communis)為對象，研究其在湖泊底泥(LS)和農田土壤(AS)兩種底質上淹水情況下蘆葦的生長情況，探討濕地植物在淹水條件下對不同基底的適應性。結果：（1）疏浚湖泥增加蘆葦耐淹性；（2）加快蘆葦淹水后的恢復生長。,規模：133畝；建設期：2010年7月-2011年5月；完成、拋石消浪及排樁建設；工程內容：岸帶基底重建、植物群落構建、漂浮濕地構建；技術運用：漂浮濕地技術（創新）組合浮床技術（創新+集成）基底修復技術（創新）水生植物種植、空間配置技術（創新+技術運用）,修復前,湖灣生態修復技術與示范工程,示范工程：,生態浮床凈化機7、理和效果研究 動植物耦合效果技術 生物膜反應器研究及開發,冬季黑麥草保持常綠,研發了低成本、高凈化力、抗風浪、易移動、易組裝、植物可自行繁衍、冬季可以生長的組合生態浮床；同時開發了凈化效率高、使用期限長、富集微生物能力強的移動床生物膜反應器。,抗風浪型組合浮床技術,（三）物理氧化（底層曝氣）和化學氧化（添加CaO2）,試驗設置：（1）添加CaO2:表層0.5cm深處沉積物注射添加；試驗中設置了低水平5g CaO2及高濃度添加20g CaO2 兩個處理。（2）底層曝空氣：采用微曝氣盤（4cm）在沉積物-水界面上方5cm處曝氣。（3）底層曝氮氣：利用微曝氣盤（4cm）水柱下層進行，試驗期間每天連續8、曝氣5h，曝氣后利用橡膠塞及封口膜密封，防止空氣混入。,浙江嘉興市一條重污染城市河流明月河為研究對象。,（三）物理氧化（底層曝氣）和化學氧化（添加CaO2）,CaO2對沉積物中氮磷釋放影響,試驗處理：分別均勻注入0.5g、1g、3g、5g CaO2的水濁液到底泥表面，每點間隔2cm。此時，有機玻璃管中CaO2濃度分別為0.088kg/m2、0.176kg/m2、0.529kg/m2和0.881kg/m2。,CaO2對沉積物中氮磷釋放影響,CaO2對沉積物中PO43-P釋放具有明顯的抑制作用，且隨CaO2濃度的增加效果愈加明顯，上覆水中溶解態活性磷濃度最大可削減98%。實驗開始時，磷釋放速率可降9、至-241.91622.501mg/(m2d)；CaO2對沉積物中NH4+-N釋放的影響較小，上覆水中NH4+-N濃度隨著時間的變化波動性較大，且有逐漸增大的趨勢；添加CaO2會顯著提高底層上覆水pH值（P0.05）。可為一種黑臭底泥治理有效技術；其較適濃度為0.176kg/m2。,CaO2對沉積物中氮磷釋放影響,1、嘉興市黑臭河明月河治理,二、現場應用與實踐,措施：綠狐尾藻+底層微曝氣 在水面布設30%-60%綠狐尾藻，結合底層微曝氣技術，吸收、吸附、轉化降解水中污染物，抑制底泥污染物釋放，消除河道黑臭現象，提升水質。,魚蝦恢復：黑魚、鯽魚、餐條等。,治理效果：,修復后,修復前,關鍵科學問題10、：黑臭底泥在不疏浚情況下如何提升水質。,2、嘉興市秀洲區5條河,關鍵科學問題：暗管點源污染采用污水導流+集中處置方案提升水質。,3、嘉興市農村河道花家浜（豬糞河）,豬舍排入的廢棄物,污水排入的河叉,治理措施：1、表層利用覆蓋率50%綠狐尾藻凈水。2、種植沉水植物（伊樂藻、黑藻）控制底泥污染釋放。3、改性礦物質覆蓋。,水質改善效果：,與該河道治理前比較，各項水質指標下降了20%-50%；與同類河道比較，各項水質指標下降了42%-86%。,花家浜河道治理前后、與未治理類似河道水質比較,4、陽澄湖入湖河道治理,治理措施：（1）底泥翻松后修復邊坡（2）植物修復污染底泥 邊岸帶：挺水植物 河中心：沉水植11、物,治理效果：,底質：,比較修復前（2008年7月）監測數據，修復后表層底泥的荻溪塘的TN、TP含量分別下降了25.1%和5.4%；北河涇的TN、TP含量分別下降了16.3%和21.6%，但是，荻溪塘和北河涇的有機質（燒失量）上升了25.9%和31.0%。,荻溪塘修復河段底泥的TN、TP、NH4-N、PO4-P的6天平均釋放速率分別比未修復河段降低45%、34%、22%、77%；北河涇修復河段底泥的TN、NH4-N的6天平均釋放速率分別比未修復河段降低77%和69%，但TP、PO4-P 效果不明顯。,水質：,總 結,河湖污染基底治理與修復要需要兼顧多種因素（環境效益、生態效益、經濟成本、疏浚條件等），非疏挖航道和污染十分嚴重等因素的底泥疏浚應慎重！經濟適用的原位修復更適宜。河湖疏浚一定要結合河湖岸帶生境修復，利用植物修復污染底泥。針對黑臭河道等水體，環境友好的化學修復見效快，可應急處置，但要結合生態修復措施。物理性的底層曝氣對污染底泥修復是安全有效的，但不適用于湖泊。利用礦物質基底覆蓋具有一定效果，但是成本較高，需與生態修復結合來維持長效。,謝 謝！歡迎批評指正,