1、河湖污染生态修复技术研究及实践,2015.01,提 纲,二、现场应用与实践,1、巢湖、太湖、嘉兴河道等,1、薄层改性粘土覆盖控制2、底层微曝气控制3、化学氧化剂修复4、松土、划耕、翻土修复5、植物修复,一、污染底泥修复技术研究,（一）为什么修复污染底泥？,Berelson（1998）在Port Phillip湾的营养盐循环研究中发现，内源性氮磷营养盐的产生量占外源性营养盐的比例均超过50。美国以及北欧湖泊控制了外源N、P营养物质的情况下，许多湖泊恢复响应缓慢，原因是长期富营养过程积累在湖泊沉积物中N、P营养物质的释放仍然可以维持藻类大量增殖和低的透明度，阻碍了湖泊恢复进程（Cooke et a2、l,1993;Sndergaard et al,2000;Gulati&van Donk,2002）。,（二）底泥污染物控制与修复技术概述,污染底泥治理措施主要包括：（1）底泥疏浚（2）清洁细沙、改性粘土、膨润土等覆盖（3）湖泥进行吹填后植物修复；河道中心区域底泥在边岸带堆土后植物修复（基底适生性）（4）底泥曝氧（宋英伟等（2008）：曝气与生物膜联合作用水体溶氧由4.3提高到7.0mg L-1,水体氮磷显著下降，透明度由20cm提升至120cm。丛海兵等（2006）:在厌氧水体DO2 mg L-1扬水曝气显著抑制藻类生长，降低底泥有机质及氨氮的释放）（5）化学处置：Al2(SO4)314H23、O（1-2mg/L）、FeSO4（3.5-10mg/L）、FeCl3、CaCO3（120mg/L）+将底泥中注射Ca(NO3)2等。（6）微生物电化学原位控制,去除,控制修复,2.1“Riplox”方法（成功案例）,将Ca(NO3)2注射至沉积物中来氧化表层15-20 cm沉积物，通过提高pH和添加FeCl3促使与P结合。此方法是由Rilp（1976）发明的，因此也被称为“Riplox”(Donabaum et al,1999)。,种植沉水植物,2.2 薄层粘土覆盖的植物生境修复技术（太湖案例）,浑浊,黑臭,藻华,底泥厌氧,围隔试验前后水体的感官效果,围隔内水体氮磷和叶绿素去除效率大于95%,4、96.34%,97.20%,95.95%,TSS(mg/L),TN(mg/L),TP(mg/L),总氮,总磷,叶绿素,薄层覆盖后主要内源污染物释放受到明显抑制,控制 90%,控制 90%,底层水体及沉积物表层缺氧状况得到改善,沉积物-水界面溶解氧分布特征参数,氧气在水体及表层沉积物中的垂向分布,O2（mmol/L),围隔内水体透明度提高，沉水植被初步恢复,(二)湖滨带高密实基底植被适生性修复,湖滨带湿地面临湿地植物退化和面积萎缩，其中基底退化是主要原因之一，基底硬化（高密实性）为其主要特征。,多种胁迫下的基底硬化,高密实性基底改良措施设计,沉积物紧实不适合植物生长，基于湖滨带石质基底和粘质压实5、基底，在技术研发过程中采用了以下自行设计的三种改良措施：,划耕(cross-shaped tillage,CT),覆土(Sediment capping,SC）,翻耕(Plow-tillage,PT),表层沉积物的孔隙度垂向分布,覆土和疏松方式能显著提高表层沉积物通气性（45%）,沉积物界面的氧气扩散通量,疏松方式加速了界面氧气交换过程（52%）,覆土(SC)、翻耕(PT)和划耕(CT)处理后芦苇生长状况,覆土和疏松方式能显著增强根系活力，提高芦苇生长速率（25倍）,b.相对生长速率,a.根系活力,覆土、翻耕和划耕处理后，沉积物-水界面NH4+,NO3-释放通量,疏松沉积物的方式抑制了沉积物氮6、的释放,疏浚湖泥对沿岸带基底修复,以芦苇(Phragmites communis)为对象，研究其在湖泊底泥(LS)和农田土壤(AS)两种底质上淹水情况下芦苇的生长情况，探讨湿地植物在淹水条件下对不同基底的适应性。结果：（1）疏浚湖泥增加芦苇耐淹性；（2）加快芦苇淹水后的恢复生长。,规模：133亩；建设期：2010年7月-2011年5月；完成、抛石消浪及排桩建设；工程内容：岸带基底重建、植物群落构建、漂浮湿地构建；技术运用：漂浮湿地技术（创新）组合浮床技术（创新+集成）基底修复技术（创新）水生植物种植、空间配置技术（创新+技术运用）,修复前,湖湾生态修复技术与示范工程,示范工程：,生态浮床净化机7、理和效果研究 动植物耦合效果技术 生物膜反应器研究及开发,冬季黑麦草保持常绿,研发了低成本、高净化力、抗风浪、易移动、易组装、植物可自行繁衍、冬季可以生长的组合生态浮床；同时开发了净化效率高、使用期限长、富集微生物能力强的移动床生物膜反应器。,抗风浪型组合浮床技术,（三）物理氧化（底层曝气）和化学氧化（添加CaO2）,试验设置：（1）添加CaO2:表层0.5cm深处沉积物注射添加；试验中设置了低水平5g CaO2及高浓度添加20g CaO2 两个处理。（2）底层曝空气：采用微曝气盘（4cm）在沉积物-水界面上方5cm处曝气。（3）底层曝氮气：利用微曝气盘（4cm）水柱下层进行，试验期间每天连续8、曝气5h，曝气后利用橡胶塞及封口膜密封，防止空气混入。,浙江嘉兴市一条重污染城市河流明月河为研究对象。,（三）物理氧化（底层曝气）和化学氧化（添加CaO2）,CaO2对沉积物中氮磷释放影响,试验处理：分别均匀注入0.5g、1g、3g、5g CaO2的水浊液到底泥表面，每点间隔2cm。此时，有机玻璃管中CaO2浓度分别为0.088kg/m2、0.176kg/m2、0.529kg/m2和0.881kg/m2。,CaO2对沉积物中氮磷释放影响,CaO2对沉积物中PO43-P释放具有明显的抑制作用，且随CaO2浓度的增加效果愈加明显，上覆水中溶解态活性磷浓度最大可削减98%。实验开始时，磷释放速率可降9、至-241.91622.501mg/(m2d)；CaO2对沉积物中NH4+-N释放的影响较小，上覆水中NH4+-N浓度随着时间的变化波动性较大，且有逐渐增大的趋势；添加CaO2会显著提高底层上覆水pH值（P0.05）。可为一种黑臭底泥治理有效技术；其较适浓度为0.176kg/m2。,CaO2对沉积物中氮磷释放影响,1、嘉兴市黑臭河明月河治理,二、现场应用与实践,措施：绿狐尾藻+底层微曝气 在水面布设30%-60%绿狐尾藻，结合底层微曝气技术，吸收、吸附、转化降解水中污染物，抑制底泥污染物释放，消除河道黑臭现象，提升水质。,鱼虾恢复：黑鱼、鲫鱼、餐条等。,治理效果：,修复后,修复前,关键科学问题10、：黑臭底泥在不疏浚情况下如何提升水质。,2、嘉兴市秀洲区5条河,关键科学问题：暗管点源污染采用污水导流+集中处置方案提升水质。,3、嘉兴市农村河道花家浜（猪粪河）,猪舍排入的废弃物,污水排入的河叉,治理措施：1、表层利用覆盖率50%绿狐尾藻净水。2、种植沉水植物（伊乐藻、黑藻）控制底泥污染释放。3、改性矿物质覆盖。,水质改善效果：,与该河道治理前比较，各项水质指标下降了20%-50%；与同类河道比较，各项水质指标下降了42%-86%。,花家浜河道治理前后、与未治理类似河道水质比较,4、阳澄湖入湖河道治理,治理措施：（1）底泥翻松后修复边坡（2）植物修复污染底泥 边岸带：挺水植物 河中心：沉水植11、物,治理效果：,底质：,比较修复前（2008年7月）监测数据，修复后表层底泥的荻溪塘的TN、TP含量分别下降了25.1%和5.4%；北河泾的TN、TP含量分别下降了16.3%和21.6%，但是，荻溪塘和北河泾的有机质（烧失量）上升了25.9%和31.0%。,荻溪塘修复河段底泥的TN、TP、NH4-N、PO4-P的6天平均释放速率分别比未修复河段降低45%、34%、22%、77%；北河泾修复河段底泥的TN、NH4-N的6天平均释放速率分别比未修复河段降低77%和69%，但TP、PO4-P 效果不明显。,水质：,总 结,河湖污染基底治理与修复要需要兼顾多种因素（环境效益、生态效益、经济成本、疏浚条件等），非疏挖航道和污染十分严重等因素的底泥疏浚应慎重！经济适用的原位修复更适宜。河湖疏浚一定要结合河湖岸带生境修复，利用植物修复污染底泥。针对黑臭河道等水体，环境友好的化学修复见效快，可应急处置，但要结合生态修复措施。物理性的底层曝气对污染底泥修复是安全有效的，但不适用于湖泊。利用矿物质基底覆盖具有一定效果，但是成本较高，需与生态修复结合来维持长效。,谢 谢！欢迎批评指正,