水体修复

水体生物修复技术
• 1.2培养微生物技术
• 这是一种污染水体的微生物强化修复技术， 它通过向 水体中投加营养物质、无毒表面活性剂、电子受体或共 代谢基质等物质来强化水环境中本身具有降解污染物能 力的微生物(即土著微生物)的生存环境，从而达到激活 土著微生物， 使土著微生物对污染物的降解能力充分 发挥， 从而达到水体修复的目的。其中通过投加营养 物激发水体微生物的技术效果非常明显，营养物(激活 剂)的组分含有维生素、脂肪酸、氨基酸等，它们在微 生物的新陈代谢中起到重要作用。
微生物制剂、水质澄清剂、去磷、去氮剂等
•
⑤、采用浮岛技术及适当移入水生动植物，实现营养物质的转
移。
•
⑥、使用多功能水质净化机。
•
⑦、采用生物膜技术。
•
⑧、投加合适的微生物制剂。
水体修复中若干常见问题的探讨
• 二、水华问题
•
1、现象
•
水体呈现浓厚的深绿色或棕黑色，水体表面
复盍着一层绿色、棕色或棕红色的藻类层。使水
水环境污染现状
• 水污染造成的鱼类死 亡
• 11月11日，俄罗斯南部刻赤海峡旁的高加索港附 近海域波浪翻滚。俄罗斯紧急情况部11日通告说 ，风暴天气当天已造成5艘在黑海和亚速海之间 的刻赤海峡航行的俄籍船只失事或遇险，至少8 人受伤，1000多吨重油泄漏。
• 11月12日，在俄南部港口Kavkaz，一只海鸟被泄 漏的重油污染。
？
水体生物修复技术
• 生物修复综合实例： • “藻菌共生系统”在污水处理中的应用（
algal-bacterial symbiotic system） • 最新发展－引入固定化细胞技术
藻菌共生
内固定化 外固定化
生物修复技术
• 生物修复技术是环境科学研究中一个富有挑战性的 前沿领域。
• 与传统的物理化学修复技术相比， 生物修复技术 具有以下特点：(1) 费用省，仅为现有环境工程技 术的几分之一；(2)环境影响小， 不会形成二次污 染或导致污染物的转移；(3)可最大限度地降低污 染物浓度
水体修复中若干常见问题的探讨
• 一、黑臭问题
• 1、现象
• 水呈黑色或棕黑色；有严重的腥臭味；透明度很低、溶解氧也很低 甚至为零、PH也很低，水面上常会冒气泡，并常会漂浮着一块块黑 色的底泥表层的剥离物、严重时水体缺乏脊椎动物甚至软体动物的 生存条件或者引起大量死亡。
• 2、原因
•
水体发臭主要是有机污染物发生生物作用的结果。当水中有机
化学修复技术
• 化学修复技术的发展趋势：
• 化学修复技术具有费用高、易造成二次污染等 缺点，如使用硫酸铜的化学除藻方法会大量杀 死微生物而破坏水体的生物系统。 故高效、廉 价、安全的药剂的研制（如絮凝剂的研制）和 与生物技术相结合是化学修复技术现在以及将 来的发展方向。
水体生物修复技术
水体的生物修复技术是新近发展起来的一项清洁环 境的低投资、高效益，便于应用、发展潜力巨大的 新兴技术，它利用特定生物（主要是微生物）对水 体中污染物的吸收、转化或降解，达到减缓或最终 消除水体污染、恢复水体生态功能的生物措施。
化学修复技术
物理修复技术
物理修复技术
• 物理修复技术包括引水稀释、底泥疏浚等。
• 引水稀释
• 引水稀释就是通过工程调水对污染水体进行稀释，使水 体在短时间内达到相应的水质标准. 该方法能激活水流 ，增加流速， 使水体中DO增加，水生微生物、植物的数 量和种类也相应增加，从而达到净化水质的目的。
• 我国的黄浦江曾使用过此方法， 而且效果较好。但引水 稀释对引水水域和引入水水域有一定的负面影响，会导 致两水域生态体系发生变化。因此，引水稀释只能是一 种救急方法或水体污染治理的辅助手段。
解产生一些低价的氧化物如亚铁类、亚锰类、低价硫盐等棕黑色的
悬浮颗粒及硫化氢、甲烷、游离氨等带臭味的气体，水质发生恶性
循环；④、因水体环境条件恶劣，使水中的菌相和藻相都不合理，
有益微生物群处于弱势。
水体修复中若干常见问题的探讨
• 3、措施
•
①、切断污染源；②、引水换水；③、去除上层浮泥。
•
若无清洁水源及无法去除上层浮泥的情况下，可采取下列办法
•
②、使用多功能水质净化机。
•
③、化学除藻法或使用生物型艾可清控藻剂，使用一次效果可
保持2.5-3个月，对兰藻形成的水华效果特别明显。因为控藻剂中
的生物能吞食兰藻。
•
④、配置适当的水生植物包括挺水植物、浮叶植物、沉水植物
以及建造浮岛。
•
⑤、采用絮凝过滤装置（包括过滤床），脱磷，除藻。
•
⑥、运用生物膜技术，
体的景观效果丧失殆尽。
•
2、原因
•
水中营养物质极为丰富，造成藻类过量繁殖
。形成水华的藻类有微囊藻、鱼腥藻、水花束丝
藻、裸藻、硅藻等。因形成水华的藻种不同所呈
现的颜色也不同。微囊藻、鱼腥藻形成的水华呈
绿色；水花束丝藻形成的水华暗绿色；裸藻水华
呈红棕色等。
水体修复中若干常见问题的探讨
• 3、措施
•
①、消除外来污染源：
水体生物修复技术
• 投加共代谢基质的方法:
• 传统的曝气充氧技术， 该技术根据污染水体缺氧的特点(这里氧为 共代谢基质)， 人工向水体中充入空气(或氧气)， 加速水体复氧 过程， 促使水体中好氧微生物大量繁殖， 快速的消耗水体中的有 机物， 从而改善河流的水质状况。该技术由于设备简单、易于操 作而被许多国家优先选用。1989 年， 美国为了改善Hamewood 运 河的水质， 在Hamewood 河口安装了曝气设备，结果证明，水体溶 解氧显著增加， 河道生物量也变得丰富起来。
螺旋曝气机
微孔曝气设备
曝气装置
水体生物修复技术
• 1. 3 高等生物修复技术（Phytoremediation）
• 由于水生植物对污染水体有一定的净化能力， 因此，在污染水体中种植对污染物吸收能力强 且耐受性好的植物， 能够对水体中的污染物进 行吸附、吸收、富集和降解等作用， 从而实现 将水体中污染物的去除或固定， 达到水体修复 的目的。植物对污染物可通过根系吸收，也可 以直接经茎、叶等器官的体表吸收。常用于水 体修复的植物有凤眼莲(即水葫芦)、芦苇、香 蒲、喜旱莲子草、水芹、浮萍、菱、菖蒲等等 。
• 底泥清污存在的问题：⑴成本高，以昆明滇池草海为例， 近年来共挖掘底泥400万t，耗资2.5亿元，折合62.5元/t ；⑵不能从根本上解决问题，控制外源污染才是关键。
物理修复技术
• 物理修复技术的发展趋势：
• 由于物理修复技术存在暂时性、不稳定性以及 治标不治本等缺点，所以与生物和化学技术相 结合是物理修复技术以后的发展趋势。
从生物的选择和培养应用上来分主要包括直接投加 微生物技术、培养微生物技术和高等生物修复技术
等。
水体生物修复技术
• 1.1 直接投加微生物技术
• 这种技术适用于当水体中污染物的降解菌很少 甚至没有，在现场富集培养降解菌存在一定难 度时的情况，它是通过向水环境中引入菌种来 实现的。其微生物的来源有土著微生物、外来 微生物和基因工程菌。重庆桃花溪在2000 年3 月～ 2001 年4 月间曾使用CBS技术净化河水， 结果显示，BOD5 的去除率为83.1%～86.6%，氮 的去除率为53.0%～68.2%， 磷的去除率为 74.3%～ 80.9%，净化效果较好。
水体生物修复技术
• 贺丽虹等通过在不同污染程度水体中种植水葫 芦，发现水葫芦对不同污染程度水体中的氮、 磷均有显著的吸收作用，总吸收率达80%左右， 显示出很强的污水净化能力，可用于治理水体 富营养化。
• 植物修复不足之处：一些植物在富营养化水体 中生长迅速，若收集不及时，可降低水体中的 溶解氧，加剧水体富营养化，产生负面效应。
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水体修复的概念和原则
• 水体修复： 除了依靠水生生态系统本身的自适应 、自组织、自调节能力以外，采取人工的物理、 化学和生物的方法，使水体恢复到原有的生态功 能的过程。
• 原则：简言之，经济上可行和技术上可行。
• 修复最后要达到的目的是：1.重建水体受损伤前 的物理条件；2.恢复水体的化学状况，截断或减 少污染源，清除水中化学污染物；3.生物种类， 包括重新引进已消失的土著种类，使生物类群多 样化。 返回
•
⑦、运用生物投菌技术
•
⑧、合理放养滤食性鱼类和螺、蚌类等水生动物。据研究白鲢
对鱼腥藻的利用率可达35%以上。
•
⑨、采用气浮技术
水体修复中若干常见问题的探讨
• 三、菁苔问题
•
1、现象
•
在水质较清、水深较浅又不太流动的水域或者是在
水草上面着生一种丝状的，形如棉花一样的绿色藻类。
•
2、措施
•
①、在无水草又无鱼类的水体可直接投加硫酸铜或
水体修复
Water Body Recovery
水环境污染现状 水体修复的概念和原则
水体修复的分类 水体修复技术 水体修复中若干常见问题的探讨
水环境污染现状
• 2006年我国环境状况公报显示，七大水系（辽河 、海河、淮河、黄河、松花江、珠江、长江）国 控网监测的197条河流408个监测断面中，Ⅰ～Ⅲ 类水质占46％，Ⅳ、Ⅴ类水质占28％，劣Ⅴ类水 质占26％。水体污染特征多为有机型，主要污染 指标为高锰酸盐指数、石油类和氨氮等。
杀菌灭藻剂（用量需准确计算）
•
②、在有鱼类而无水草的水体，可按比例投加杀菁
苔剂
•
③、在有水草需要保护的水域，可用石பைடு நூலகம்加草木灰
合剂或泼石膏水。
•
④、遮阴避光
总结
• （1）国内成功修复底泥、水体的例子还不多见 ，仿效发达国家那样花大量资金用于疏浚和污泥 处理来修复底泥还不现实，而化学修复又容易造 成二次污染，不利于环境治理的可持续发展。
生物修复技术
• 生物修复技术的发展趋势：
• 高效、无二次污染的生物处理技术及产品的开发研 究，尤其是对具有特殊分解能力的菌种的培养筛选 也将成为河流湖泊防治技术的发展趋势。另外，随 着河流湖泊水体富营养化问题的日趋严重，以脱氮 除磷为主要目标的植物修复技术将成为河流湖泊污 染治理的热点， 尤其在城市内河污染水体的治理 中将发挥重要作用。
水体修复分类
➢ 按水体种类分： 河流水环境修复 地下水水环境修复 湖泊水库水环境修复 海洋水环境修复 湿地水环境修复………
水体修复分类
➢ 按水体所受到的污染可分为： 水体重金属污染修复 水体富营养化修复 石油污染修复 POPs污染修复 城市景观水体修复…
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水体修复技术
生物修复技术
化学修复技术
• 化学修复技术的研究现状：
• 化学修复技术是指通过化学手段处理被污染水 体达到去除水体中污染物的一种方法。如治理 湖泊酸化可投加生石灰；抑制藻类大量繁殖可 投加杀藻剂；如除磷可投加铁盐等。
• 例子：Bruning等利用EDTA（乙二胺四乙酸）和 PDA（嘧啶－2,6－乙酰乙酸）来萃取底泥中的 重金属，结果表明，利用0.1M的EDTA，对Zn的 最高去除率可达70％，Pb的最高去除率为30％ 。
碳、有机氮及有机磷极为丰富时，无论水中是否有充分的溶解氧，
只要在合适的水温下，都将受到好氧或厌氧微生物的降解，产生各
种不同的发黑发臭物质。发生这种现象的水域一般说来是：
•
①、缺乏固定的补充水源，一潭死水；②、有外来的污染源（
点源或面源）③、由于受严重的有机污染，而有机物的分解消耗大
量的氧气，常使这类水体处于缺氧的状态，污染物在厌氧条件下分
:
•
①、污染源必须切断
•
②、若水的PH值偏低，应先调节PH值，使之上升到7.5-8.0、
因为此范围的PH值能使微生物维持在较高的脱氮水平。
•
③、增氧：特别是底层增氧，为好氧微生物创造生存条件。酸
性及厌氧环境容易促进底泥磷的释放。增加水体中的营养负荷。
•
④、投加水改剂：如强力去氨氮剂、天然有机物螯合剂、复合
• 在1989 年美国Exxon 公司和美国环保局联合实施的阿 拉斯加威廉王子海湾石油污染修复工程中大规模使用了 培养微生物技术中投加营养物质的技术， 结果与对照 海滩相比， 加入肥料的海滩沉积物表层、亚表层的异 氧菌和石油烃降解菌的数量增加了1～2 个数量级， 石 油类污染物的降解速度提高了2～3 倍， 多环芳烃的浓 度明显下降，整个修复过程加快了近2个月的时间 。
物理修复技术
• 污染底泥是水体污染的潜在污染源，在水体环境发生变化 时，底泥中的营养盐会重新释放出水体。对于类似太湖这 种宽浅型湖体，底泥是不可忽视的重要污染源。
• 底泥疏浚指对整条或局部沉积严重的河段、湖泊进行疏浚 、清淤， 恢复河流和湖泊的正常功能。
• 我国许多湖泊及中小河流， 如上海的苏州河、南京的秦 淮河、云南的滇池及长江三角洲的太湖等，都使用过该技 术。