xx黑臭水体净化及生态修复应急项目设计方案

xx黑臭水体净化及生态修复应急项目
设计方案
目录
1、项目概述及污染现状 (3)
2、治理目标 (4)
2.1 水质指标 (4)
表2-1设计进水水质 (4)
表2-2 设计出水水质 (4)
2.2 水体感官指标 (4)
3、总体方案设计 (5)
3.1项目工艺流程图 (5)
3.2水体微生物增值活化系统 (5)
3.3氮磷快速生化降解-循环处理系统 (10)
3.4 生态浮岛 (11)
4、项目投资估算 (15)
5、后期运营维护成本 (17)
1、项目概述及污染现状
本项目现状污染水域，位于xx县xx路、xx北侧，水域面积约2000m2，平均水深约2.0m，上游为箱涵段来水，下游水体进入xx。

整个水面呈灰绿色，水体黑臭。

周边有居民区和实验小学，恶劣的水质严重影响周边的生活环境。

项目范围详见下图1-1所示,现场水体情况详见下图1-2所示。

正常情况下，该区域水体水流由南往北；在下游水位较高的情况下，下游生活污水回流至该区域，进一步导致水质情况恶化。

图1-1项目治理范围
图1-2项目区域污染现状
2、治理目标
2.1 水质指标
由于本区域水体的污染源主要为生活污水，通过类似项目经验分析，估算水质情况如下表所示。

表2-1设计进水水质
本项目拟通过化学、生物方法，对该区域水体进行治理，通过生化处理设备处理后的具体排放指标拟定如下表2-2所示。

表2-2 设计出水水质
2.2 水体感官指标
经过本项目治理后，该区域完全消除水体黑臭现象，水体能见度明显改善，使得该区域能够栽种水生植物（挺水植物）；同时通过生态浮岛、浮床的设置，切实提升水体的整体景观。

3、总体方案设计
3.1项目工艺流程图
根据本工程的实际情况，并结合类似工程经验，本工程工艺设计详见下图所示：
图4.1-1复合生化-生态修复工艺流程图
3.2水体微生物增值活化系统
一、设备的功能与原理
该技术由两部分组成，包括PIMA在线循环系统和水下生态系统。

1）PIMA循环系统
该技术通过PIMA系统激活、培育、扩繁原位水域生态系统中的微生物群落，通过在线循环系统，均匀投配至项目水域，以提高水域中微生物菌群的数量，提高污染物降解效果。

2）水下生态系统
通过工程手段恢复水下生态系统，促进植物的光合作用，提高水体溶解氧（DO）含量，提高微生物的分解作用，促进污染物的降解。

微生物、污染物与沉水植物之间的关系是：
1微生物：利用溶氧，分解污染物，产生CO2，降低悬浮物（SS）含量，提高水体透明度，为沉水植物生长提供条件。

2沉水植物：吸收营养物质，利用CO2进行光合作用，产生氧气，提高水体溶解氧含量，促进微生物增长。

微生物与沉水植物之间是相辅相成的关系。

PIMA-oline技术基于微生物供给、循环和沉水植物群落构建，解决了水体自净最关键的几个问题：微生物、沉水植物、溶解氧、水体透明度，且通过循环，实现了几相的动态平衡。

图3.3.2-1水体微生物增值活化系统原理图
沿深坑驳岸，常水位以下1m左右，设置水体微生物增值活化系统，提高水体中DO含量，并投加微生物菌剂。

提高水体微生物活性。

水体微生物增值活化系统是专门针对河道治理开发的一套河道
水体修复设备。

曝气设备水向缺氧水域中时，随着气泡内溶解氧的消耗，不断向水中补充活性氧，迅速增加水中含氧量，同时迅速分解水中的各种有机颗粒，使之变为更小的微粒，有利于进一步的生化分解，并可大量减少污泥沉淀。

同时微纳气泡又可以大幅度提高氧气的供应量，增强水中好氧微生物、浮游生物及水生动物的生物活性，加速其对水体基底泥中污染物的生物降解过程，实现进化。

二、技术特点
所采用技术特点如下：
（1）产生大量具有强氧化性的自由基·OH，对有机污染物进行高强氧化，形成最终产物CO2、H2O；
（2）将污染物从大分子结构破环（开环）降解成小分子结构，更容易被土著微生物摄食利用，提高生化降解效率；
（3）除磷脱氮效率高，氨氮去除率达85%，总磷降低65%；
（4）改善溶解氧、透明度，促进生态系统自主修复，提高水体自净能力；
（5）减小水分子簇缔合物，活化水体；
（6）活化“土著微生物”，提高生化降解效率；
（7）快速杀灭蓝藻，通过降低氮磷等营养盐含量，抑制蓝藻；
（8）降解浮泥层，促进底泥表层矿化，抑制底泥污染物向水体释放。

三、净化机理
通过该设备对水体生态自净功能缺失条件进行补偿和强化，恢复和激活水体中“土著”微生物的新陈代榭功能，使水体生态自净功能得到恢复和增强，加速水体中微生物降解、转化、转移水体中污染物的能力。

（1）COD去除净化机理
a、在好氧、兼氧环境中（水体好氧区、兼氧区），利用兼氧、好氧微生物的新陈代榭作用，将有机物最终分解成CO2、H2O等，达到净化水质的目的。

好氧、兼氧环境中微生物的代榭途径包括EMP途径、氧化、TCA循环等。

糖类、脂类、蛋白质等三大有机物以及其它有机化合物的好氧分解与转化
b、在厌氧环境中（底泥内部及水体厌氧区），利用厌氧微生物的新陈代榭作用，将底泥和水体中的有机物最终被分解成CH4和CO2等气体，达到净化水质和消除底泥的目的。

2、NH3-N去除净化机理
水体中的含氮有机物，在一定的条件下，被异养型微生物氧化分解，转化为氨氮，然后由自养型硝化细菌将其转化为NO3-，最后再由反硝化细菌将NO3-还原为N2。

3、TP 去除净化机理
a、在兼氧或厌氧环境中，自然水环境中的磷酸根或有机磷化合物在微生物作用下可以转化成磷化氢，气态的磷化氢从水中挥发到空气中，实现了“气化除磷”的效果。

b、植物吸收完成磷的转化或转移。

4、底泥去除消减机理
该技术全部采用生物能提升和净化河道水质，在实现河道水质提升、净化的同时，亦可实现河道底泥的大幅度减量，成功解决了河道底泥处置难题。

F/M（有机负荷率）比是影响河道底泥增值的重要因素，低F/M 比将使得河道生态自净系统中微生物处于高度内源呼吸相，进入河道中的有机基质及底泥中的腐殖质在兼性厌氧微生物的作用下一部分被分解为小分子有机物，最终被内源呼吸而代谢为CO2、H2O等无机物；另一部分被合成为新细胞（新陈代榭）。

在低F/M条件下，超量新细胞又作为营养基质在兼性厌氧菌作用下一部分又被分解为小分子有机物，继而又被氧化分解为CO2、H2O等无机物；另一部分又被合成为新细胞。

依此类推，在低F/M条件下，超量细胞作为营养基质在兼性厌氧菌的作用下不断被分解代谢，直至超量细胞最后全部被代谢为CO2、H2O等无机物（活性污泥微增长）。

四、设计参数
该项目河道治理面积约为2000多m2，根据水体微生物增值活化系统相关产品参数，项目第一阶段，选用三台设备，设备参数：功率
5.0kw，服务面积800m2/台；项目第二阶段，待水体水质稳定、水体能见度得到充分改善后，在该水域种植沉水植物苦草，种植面积1000m2（水域面积的一半）。

系统运行稳定后，可产生如下处理效果。

（1）微生物：利用溶氧，分解污染物，产生CO2，降低悬浮物（SS）含量，提高水体透明度，为沉水植物生长提供条件。

（2）沉水植物：吸收营养物质，利用CO2进行光合作用，产生氧气，提高水体溶解氧含量，促进微生物增长。

3.3氮磷快速生化降解-循环处理系统
该区域水体黑臭的重要原因，在于水体的富营养化，而本区域的水体的污染源主要是生活污水，氮磷超标严重，故本工艺采取配置1台氮磷快速生化-循环处理系统，对水体进行处置，日处理量3000m3/d。

处理区域现有水量约为4000m3（水深约2.0m），按该区域平均每日转输流量2000m3/d估算，该设备14天可对该区域的水体进行完全循环。

处理达标后排放至现有水体。

图3.3-1氮磷快速生化降解循环处理系统工程实景图01
图3.3-2氮磷快速生化降解循环处理系统工程实景图02
该设备处理能力及排放指标见下表所示。

表3.3-3 设备设计进出水水质
该设备正常运行功率约40kw ，占地面积约100m 2。

3.4 生态浮岛
生态浮岛是模拟自然界的规律，以混凝土、高分子材料等作为载体和基质，种植水生植物而建立的去除水体中污染物的人工生态系统。

生态浮床通过植物根部的吸收，吸附作用和微生物的硝化-反硝化等作用，去除水体中的氮、磷、有机物等污染物，从而达到净化水质的效果，同时也可以作为生态景观，生态浮床去除水中污染物技术原理如下图所示。

项目
COD
(mg/L)
BOD (mg/L) 总磷 (mg/L) 总氮
(mg/L) pH
进水指标 ＜250 ＜100 ＜5.0 ＜50 - 出水指标
60
20
1.5
20
6-9
图4.2-7 生态浮岛去除水中污染物技术原理图
因其具有净化水质、改善景观、创造生物的生存空间、消波等多方面的功能，同时生态浮岛具有无环境风险和二次污染、造价低、无需站地等优点。

除净化水体外，如种植水生蔬菜可创造一定的经济价值，采用不同花期的花卉组合可产生很好的景观美化效果。

近年来，在水位波动大的水库或因波浪的原因难以恢复岸边水生植物带的湖沼或是在有景观要求的池塘等闭锁性水域得到广泛的应用。

生物浮岛优点：投资成本低，维护费用省，不受水体深度和透光度的限制，能为鱼鸟和鸟类提供良好的栖息空间，兼具环境效益、经济效益和生态景观效益。

在前期对水体进行循环-活化处理后，为进一步对水体中的氮磷进行处置，并提升水体景观效果，本设计方案在拟修复的水体中配置景观式生态浮岛和生态浮床，浮岛、浮床面积为水域总面积2000m2的35%，共700m2，浮岛框架采用轻型耐用PVC材质，周围采用满布狐尾藻/铜钱草的圆形浮岛拼接而成，中间位置布置挺水植物，品
种采用：水生美人蕉、马蹄莲、黄菖蒲。

充分打造生态景观，并提升系统的净化效率。

生物浮岛工程应用实景图如下图所示。

图3.4-1景观式生态浮岛、浮床应用效果图1
图3.4-2 景观式生态浮岛应用效果图2
表3.4-1 生态浮岛及生态浮床配置工程量表
序号项目数量规格
1 生态浮岛15个结构PVC材质，直径约5.0m，20m2/
4、项目投资估算
本项目投资估算约260.20万元，成本估算表如下所列：
15
16
5、应急处理期间运营费用成本估算
本项目运行费用估算见下表所示，包括电费、微生物菌剂投加、药剂费，应急处理期间，共计约1270元/天。