黑臭河涌原位治理生物修复技术

黑臭河涌原位治理生物修复技术（精选7篇）

篇1：黑臭河涌原位治理生物修复技术

黑臭河涌原位治理生物修复技术

本文介绍的是获得国家发明专利的一种治理河涌污染技术（专利公开号CN101417840A）。

专利发明者认为，黑臭河涌污染是我国城镇河网的普遍现象，究其原因是有机污染物的排入和沉积造成河涌氧平衡体系失衡。黑臭河涌的治理目前尚未有理想的方法，一般采用截污、清淤、驳岸、调水补水等市政工程手段进行整治，但由于种种原因，截污、清淤无法彻底进行，水质净化收效甚微。

本发明提供一种以曝气增氧为主导的采用生物修复技术（Bioreme-diation）治理黑臭河涌污染的方法，通过河道曝气增氧、投放复合微生物菌剂、底泥生物修复和设置生物巢系统，控制和消除河涌外源和内源污染，净化河涌水质，提高水体自净能力，达到消除黑臭的目的。本法无须在河道中兴建构筑物或将河涌水引出河道外处理，也无须清疏河道底泥。普遍适用于截污、清淤不彻底或一时无法截污、清淤的河涌，以及受潮汐影响流态变化复杂的河道进行原位治理。

本发明方法突出的优点是不必征地不必清淤，不产生二次污染。由于避开了征地和淤泥处置的难题，大大降低了治理投资和运行费用，见效快而效果好；治理后不影响河涌排水功能和自然净化功能，是解决城镇黑臭河涌污染问题的一个值得推广应用的好办法。详细内容可参阅该发明专利申请公布说明书。

由于城市规模的扩大，经济发展和城区人口的迅速增加，昔日作为城市景观的河涌实际成了公共排污渠。河涌黑臭是我国城市河网的普遍现象。目前黑臭河涌污染主要采用截污、清淤、补水、调水等市政工程手段进行治理，但水质的净化未能跟上，以致一些虽经整治的河涌，水质没有得到根本的改善，仍然发黑发臭污染环境，严重影响居民生活、城市形象和城镇投资环境。

河涌治理方法

河涌黑臭的根本原因是进入河涌的污染物量超过环境容量。有机污染物的排入和沉积，消耗水体中大量的溶解氧，使水体和底泥变为厌氧生境，在厌氧微生物的作用下，有机污染物分解产生有毒有害的气体和臭味，造成河涌的黑臭。

治理河涌污染的关键在于截污、清淤和恢复河涌正常的生态平衡。截污是切断河涌外源污染，清淤是消除河涌的内源污染。但由于种种原因，现时河涌整治采取市政工程措施，截污和清淤往往不可能彻底，甚至一时无法进行；补水、调水也仅仅是稀释水体和向其他河道转移污染，因而实际水质净化收效甚微。有鉴于此，我们提出一种采取原位治理生物修复（Bioremediation）的方法，在河道投加微生物菌剂和增加供氧，改变水体特别是底泥和底部水层的厌氧生态环境，发挥好氧微生物迅速分解有机污染物的作用，消除河涌外源和内源污染，提高水体自净能力，恢复河涌正常的生态平衡，从而消除河涌的黑臭。

原位治理生物修复技术要点 原位治理生物修复是在河涌水域范围内进行的，可以在全河涌或河涌的某一河段进行，无须在河道中修建构筑物或将河涌水引出河道外处理，也不必清挖底泥，不产生二次污染。它的具体方法和步骤如下：

① 河道曝气

在治理河段中每隔一段距离安装曝气设施，对水体进行强化曝气增氧，保持水体好氧生态环境，促进水层的交换和物流转化，有效地去除水中污染物，为恢复河涌正常生态平衡创造有利条件。

河道曝气应采用充氧效率高而环境噪声小的曝气设备。

② 投加复合微生物菌剂

在河段水体和主要排污口定时投加复合微生物菌剂。微生物是自然界中最宏大的初级生产力，配合曝气增氧投放复合微生物菌剂，可以充分利用微生物的代谢活动，降解水中有机污染物，消减河涌纳污总量，保持水体正常生态平衡，确保治理效果。

复合微生物菌剂是以工业方法生产的含光合细菌、芽孢杆菌、酵母菌、乳酸菌、放线菌、硝化和反硝化细菌等多种微生物组合，细菌数高达5×109～20×109个/g，在水中迅速繁殖形成优势菌群，有效降解有机污染物和吸收水中营养物质。细菌数高和价格低廉保证了微生物菌剂净化水质的作用。复合微生物菌剂均为天然微生物，不含基因突变或基因重组产物，不含致病菌，不会带来生物安全性问题。

③ 底泥生物修复

底泥污染物严重影响上覆水体水质。针对底泥污染，在河涌全河段投放由复合微生物菌剂、增氧剂、营养剂组成的生物修复剂，直接作用于底泥，改变底泥的厌氧生态环境为好氧生态环境，激活底泥微生物的生理活性，迅速降解底泥有机污染物和去除硫化物，根本消除河涌发黑发臭。

④ 装设生物巢系统

生物巢是固定化微生物技术之一。按水域面积在河道中装设一定数量的生物巢，组成系统。我们的生物巢由比表面积巨大的聚合物编织材料制作而成，比表面积可达200～300㎡/㎡，可吸附大量的水中微生物浮游生物，减少流失；同时还可以为鱼虾及其他许多水生生物物种提供有利的生长繁殖环境和栖息觅食场所，促进生物多元化。通过生物链生物代谢活动，生物巢系统更好发挥水生生物对水质净化作用。如在水质改善之后进一步在河涌放养鱼类和种植水生花卉，更可以美化景观增强生态修复的效果。

原位治理生物修复技术方法包括一整套完整的生物工程技术措施，实施过程将根据河涌污染状况、污染负荷和周围环境作出因地制宜的设计和调整。从技术层面讲，向河道水体和底泥增加供氧解决氧平衡体系失衡问题和利用好氧微生物代谢活动降解有机污染物是本法的核心；在具体实施方法上，各项工程技术措施可操作性强，环环相扣相互配合协同发挥作用，不同于过往在河道中单独进行曝气和∕或底泥疏浚、底泥生物氧化，也不同于一般意义的主要利用扦植水生植物吸收水中氮、磷营养物质的生物修复技术方法，如人湿地、生物浮岛、生态堤岸等技术方法，各项工程技术措施，可以控制，效果确定和明显。

治理时间和预期效果

治理时间一般需用3～6个月。

预期效果：水体除臭一周即可见效果，一个月内河涌臭味基本消除，水体颜色渐转绿色，溶解氧提高，水中微生物由厌氧向好氧演替；两个月后河涌底泥逐渐由黑色变为灰黑色，然后又变为土褐色，厚度减少，矿化度提高；3～6个月整体达到消除黑臭的要求。河水比治理前COD、BOD降低 40%～50%，DO保 持2mg/L以上，底泥总有机碳下降60%～70%，水中生物多样性增加，透明度增加，水体正常生态功能得到恢复。

治理费用

治理费用按每公里河道计算约200万～300万元。

治理后需继续维持适度的曝气和投加微生物菌剂，以保持河涌水质稳定。后期维护费用包括运行和管理费用按每吨水计约为 0.30～0.40元。

适应范围

如前所述，原位治理生物修复普遍适用于污染河道尤其是截污清淤不彻底或一时无法截污清淤的黑臭河涌的治理，也适用于受潮汐影响流态变化复杂污染物在河段来回摆荡的河道，以及湖泊、水库、水产养殖池等封闭和半封闭富营养水体的治理。

本法突出的优点是不必征地不必清淤，避开了征地和淤泥处置难题，大大降低了投资和运行管理费用，见效快而效果好。治理过后的河涌，不影响原有防洪排洪功能和自然净化功能。实际上本法与其它河涌污染治理方法互为补充，至少在建成区域集污管网和城市污水处理厂，将河涌受纳的污水送往污水处理厂处理之前，不失为解决黑臭河涌污染问题的一个好方法，值得推广应用。

篇2：黑臭河涌原位治理生物修复技术

黑臭河道治理技术，邦源环保黑臭河道生物生态修复治理技术值得信赖。

由于历史沿留问题，大部分城市河道都承载着排污，生活污水、生活垃圾、工业废水等大量污染源进入河道，造成黑臭河道现象，严重影响周边居民的正常生活，因此黑臭河道治理成为了城市河道治理的重点。

南京外港河黑臭河道

黑臭河道形成的原因主要有哪些？生活污水中氮、磷、硫含量偏高，在厌氧细菌作用下，易形成恶臭物质，河道过量纳污，导致水体供氧和好氧失衡。水体缺氧乃至厌氧条件下污染物转化并产生氨氮、硫化氢、挥发性有机酸等恶臭物质以及铁、猛硫化物等黑色物质，因此生活污水、生活垃圾、工业废水等成为黑臭河道形成的重要原因。黑臭河道生物治理方法：

Bacto-Zyme 1011系列生物复合酶 是一系列天然有机的、含多种酶类的复合产品，并结合非离子表面活性剂和其他天然成分的蛋白质及无机营养物合成的一种高效复合酶类净化剂。

黑臭河道生物治理机理：

生物复合酶能刺激加速微生物的反应，同时它能促进水中的大分子化合物分解成小分子化合物，同时释放出结合氧，增强水体复氧功能，这些简单化合物又很容易被微生物所利用，在有机物被降解的同时，又有利于微生物的多样性，提高微生物的活性和繁殖能力，达到一种微生态平衡。

在大多数环境中存在着许多土著微生物进行的自然净化过程，但该进程很慢，其原因是溶解氧（或其它电子受体）、营养盐的缺乏，而另一个限制因子是有效微生物常常生长缓慢。生物复合酶可有效地刺激和加速自然的生物反应，激发土著微生物的活性，加速微生物的生长和繁殖，同时对浮游生物和环境无害。从而可以快速有效地促进受污染水体向良性生态系统演替，使得水体中的DO得以恢复，COD、BOD5、NH3-N等污染指标迅速下降，水体的黑臭异味现象得以快速消除。

南京外港河黑臭河道生物生态修复治理前后对照

黑臭河道生物-生态修复技术

篇3：黑臭河涌原位治理生物修复技术

1生物基础性修复技术

对于臭水沟来说, 其中含有的有害物质在很大程度上都属于相关的微量元素, 对于这种微量元素的治理仅仅依靠于人类的肉眼是根本不能够进行消除的。因此这就需要采用相关的微生物对这些微量元素进行相应的消除, 这种做法在很大程度上能够使得臭水沟中的微量元素得到全面的清除。然而对于相关的臭水沟的治理通常采用的微生物方法并不是单纯的一种, 在相关的实验中证明对于治理臭水沟中所使用的相关的微生物技术主要有三种。第一种方式对相关的臭水沟进行微生物的直接投放;第二种方式是向臭水沟中投放相关的微生物促进生长的实际, 使得臭水沟中原有的微生物能够得到生长, 从而对相关的有害微量元素进行消除;第三种方式在于对相应的臭水沟实施生物膜技术, 使得臭水沟中的有害元素被包围在相关的生物膜中。

1.1对于相关的生物强化技术在一定程度上是对相关的臭水沟中的进行委员微生物的投放, 这种做法在一定程度上是属于对臭水沟进行微生物的直接投放, 具体做法是对相关的臭水沟的水体中添加一种对有害微量元素能够产生抑制的微生物, 在一定时间内使得相关的微量元素发生解散, 进一步使得水体自身产生相应的清洁能力。对于这种技术的应用在我国主要在水产品的培养和相关的农业上得到广泛的应用。

1.2生物促生技术对于臭水沟的治理的根本远离在于对相应的臭水沟进行投放一种能够促进相关臭水沟内部自有的微生物进行生长的试剂。这种做法在很大程度上减少了通过人工对相应的微生物进行培养的步骤。而且使用水体自身的微生物在很大程度上能够减少在外培养微生物的经费, 使得对臭水沟的治理能够达到经济省时的进行。

1.3生物膜技术的实施在很大程度上是对相关的臭水沟中的微生物做到一个包围的作用。而且这种方法在很大程度上还具备对这些微生物进行降解的过程, 这是因为在相关的生物膜的表面上是聚集着一些载体, 这些载体的作用在于对相关的有害元素中的营养成分进行摄取, 使得相关的有害元素在缺少营养物质的同时是不能进行组合, 进一步使得相关的有害物质发生降解。这种方法对于一些小型河流的黑臭有很好的防治作用。

2生态工程综合性修复技术

2.1河道曝气生态净化。河道曝气生态净化系统以水生生物为主体, 辅以适当地人工曝气, 建立人工模拟生态处理系统, 以高效降解水体中的污染负荷, 改善或净化水质, 是人工净化与生态净化相结合的工艺。河道曝气生态净化系统中的氧气主要来源有人工曝气复氧, 大气复氧和水生生物通过光合作用传输部分氧气等三种途径。在采用曝气生态净化系统的黑臭河道内形成了一种有多种微生物和水生动物共存的复杂生态系统, 有细菌、真菌、霉菌、藻类、原生动物、后生动物、地栖动物和生水动物等.通过物理吸附、生物吸收和生物降解等作用以及各类微生物和水生生物之间功能上的协同作用去除污染物, 并形成食物链, 达到去除污染物的目的。

2.2多功能河道生态工程修复。多功能河道生态工程修复是将城市河道设计成具有多种自然景观和生物类群, 景观与净化功能并存的河道净化系统, 是一项利用多功能河道净化水中污染物质的生态工程技术。这种生态工程污水净化技术多采用有效附着或固定微生物的载体替代混凝土护坡, 并在河道可用的空间有效地利用于培植水生生物, 以确保河道对水中的污染物质的有效净化。

2.3底泥生物氧化技术。底泥生物修复是通过土著微生物定向扩增, 就地大量繁殖土著微生物, 利用土著微生物、各种电子受体、 共代谢底物等生物氧化组合技术生产出药物, 通过靶向给药技术直接将药物注射到河道底泥表面, 对河道黑臭底泥进行生物氧化, 可有效降低底泥有机物含量和耗氧速率, 提高底泥对上覆水体的生物降解能力, 促进底泥微量营养释放和藻类生长。

3展望

生物修复技术在城市黑臭河道的治理中得到广泛的使用, 但其本身是一个极为复杂的系统工程, 笔者认为今后生物修复技术在城市河道黑臭治理过程中的应用还需要关注以下几个问题。

黑臭水体的修复首先应因地制宜, 根据水体受污的实际情况, 结合一定的物理、化学修复技术, 才能有效的实施生物修复措施。同时应加强原位生物修复与异位生物修复相结合的生物修复技术试验, 探索治理城市河流黑臭的有效共性修复技术。城市黑臭水体属于重污染型水体, 其生物修复中选取的微生物、植物或水生动物种类特性是决定其污染治理的关键。

目前, 还缺乏生物修复技术在城市河流黑臭治理使用过程中对整个区域环境的影响以及风险评估。在今后的工作开展中应对生物修复技术使用的区域环境生态风险评估方法、评价标准和评价体系加强研究。

结束语

综上所述, 可以看出在进行相关的臭水沟的治理过程中, 进行相关的生物技术对于臭水沟的治理是非常重要的。对于对相关的臭水沟进行生物治理的方式在以上也进行了详细的描述, 对于使用生物方法对臭水沟的治理主要可以分为三种方式进行, 这三种方式不管哪种方式对于臭水沟的治理都会产生一定的作用。另外本文还对相应的生态工程综合性修复进行了详细的说明, 使得对臭水沟的治理方案更加完善。进一步使得我国的生态环境的发展有一个更加良好的动力。

摘要：在社会高速发展的今天, 社会的环境污染也变得越来越严重。对于很多大型工业企业对附近水源的发复读破坏, 在很大程度上引发了相关的水污染, 这种水污染的水源再狠大程度上是需要进行相关的流动的, 在流域到较小的沟渠就会形成对周围市民的生活带来一定困扰的臭水沟。这种臭水沟不仅散发出的气味使得相关的居民的生活环境变得糟糕, 其中含有的有毒物质还会使得居民的身体受到损害。因此对于现在的环境保护对相关的臭水沟进行合理的治理是非常重要的。

关键词：生物,生态,修复技术,河流污染,黑臭

参考文献

[1]周志华, 温明霞, 李广志.物理-生物-生态技术相结合治理污染河道水体研究[J].北京水务, 2007 (3) .

[2]余光伟, 雷恒毅, 刘康胜, 白涛, 宋宪强, 俞强.治理感潮河道黑臭的底泥原位修复技术研究[J].中国给水排水, 2007 (9) .

篇4：黑臭河涌原位治理生物修复技术

关键词：生态消淤、水生生态、综合治理、修复

一、前言

随着珠三角地区人口不断增长，大量富含有机物的生活污水和部分工业废水排入河涌，导致水体含氧量大幅下降，造成了河涌普遍呈现有机污染严重的特征。且由于长期不加治理，大量的污染物沉积在河涌底部，导致河涌底泥淤积，珠三角地区河涌的淤泥厚度可达0.5～2m，平均为0.36m。底泥中的还原性物质产生大量的化学耗氧使河涌底泥形成厌氧环境，在厌氧微生物作用下逐步腐化，变黑、发臭。

目前的城市河涌整治中，注重清淤，堤岸，绿化和截污等工程，而不重视底泥和水体生物原位修复，更不重视河涌生态体系建立，这样导致城市河涌整治中边治边黑，边黑边治，不能从根本上改善河涌水质和提高水体自净能力。现正积极探索城镇河涌污染治理新路子，提高河涌整治的效果和水平。原位生态修复技术曾经在国内外许多工业污水处理厂、湖泊、池塘、湖塘、海滩等多个污染控制工程项目中得到应用，都是对水体及其淤泥进行污染物的消减处理，效果皆良好，从事实上说明了该技术运用的可行性与成熟性。

二、常规河道清淤和水生生态技术修复存在的问题

传统整治河道的手段是截污与污水处理，清淤，水生态修复，补水，堤岸景观建设等。其中，常规清淤和水生生态技术修复存在很多问题：淤泥清挖工艺落后，工程投资大，操作麻烦，清淤效率低；清淤挖上来的淤泥含水率高，数量巨大，黑臭，运输和处置难；传统的清淤方法，最重要清除的上层不稳定淤泥残留多，加上发黑的河水，污染负荷仍然很大，黑臭难解决；生态修复未找到快速修复水生食物链并且易于维护的简单方法；需要使用曝气等其它设施，管理麻烦，维持费用大；普通的投放微生物治河技术，投放液态的微生物易被河水冲走，要长期不断投放，维持费用大，一年只能消化淤泥少于10cm，不能替代清淤。

综上所述，黑臭的河道，清淤后不稳定淤泥的残留量多，就算做到完全截污，河道内的污染负荷仍然很大，单纯依靠调水、补水难以彻底消除这些污染，难以短期内消除河道黑臭。不少投入了很多资金治理过的河道，虽然有一些效果，但不能令人满意，尤其是退潮时、枯水时仍然黑臭。

河道治理重在水环境生态修复与重建，重建生态系统有很多方法，最重要的是能使水体的自净能力保持稳定，且易于控制和管理，维护费用低。所以，寻求高效而且符合上述要求的技术方法，是河道水体生态修复最大的难点，是水体修复难易的关键，也是各种治理方法和治理效果的差异所在。施放底泥净化剂消解淤泥，同时能够快速修复水生生态，真正消除黑臭，是一种更有效的河道快速治理方法，生态修复不需要15年，几个月至1年就可以做到。

三、原位生态修复治理关键技术

1、关键技术简介

水环境生物修复是在可控条件下，利用微生物和水生生物生命代谢活动，修复被污染的环境或消除环境中的污染物的过程。而原位生态修复技术的核心为生态修复剂技术，即在无固定设备且完全自然的状态下，因地制宜，充分利用天然水体的自净功能，采用直接向污染河道投入高效的本源微生物菌群和微生物促进剂，激活水体中原本存在的利于水体自净的微生物，并通过它们的迅速繁殖，从而消除水体中的有机污染，同时对河道有机底泥起到一定的消化作用。具体的流程主要为：微生物驯化，微生物菌剂在河涌底泥中接种繁殖，根植河床，微生物对河道污水和底泥中的污染物进行分解去除，净化水质和减少污泥量，再通过人工培育河道生态链最终恢复水体的原生态，实现水体稳定的自净功能。生态修复剂是一种充分利用自然界生物降解原理，提高水体的生命力和自净能力，并重建其生态平衡、迅速地改善水质的技术与产品。

2、底泥净化生物修复治理黑臭河涌

针对底泥富含大量有机物和营养物质，好氧速率高，处于强还原状态的厌氧环境，投放生态修复剂的方法，进行生物修复，以控制和消除底泥污染。底泥净化剂，由增氧剂、有效微生物菌剂和生物载体组成。增氧剂在水中逐渐释放出氧，改变河道底层厌氧生态环境为好氧生态环境，激活微生物菌群，同时为有机污染物的降解提供电子受体；有效微生物菌剂是采用本土化的好氧型和兼性微生物组成的复合微生物菌剂。作为载体的多孔矿物，可为微生物菌落提供巨大的附着表面，减少微生物的流失和更好发挥微生物降解有机污染物的作用。

在底泥净化剂的作用下，能有效地对污泥和污水中的有机污染物、细菌等进行生物降解，污泥有较大幅度的减少，河水不黑不臭，没有黑色底泥上浮，淤泥层减薄，矿化度增加，从而最终净化水质。

3、治理效果

河道第一次施放底泥净化剂，10天～20天臭味消失，河道从厌氧状态转变为好氧状态，出现许多微型动物；约一个月，河道水质变清，水里的微型动物继续增多；30天～50天，水底有很多水丝蚓（俗称“红虫”，是栖息在水底污泥中的底栖动物，以污水和污泥中的有机物为食物），大量的红虫对水生食物链的修复很有好处，继而水里可看到一些小鱼，表明水质好转，水生食物链初步修复，已适宜鱼类生长；两个半月，小鱼群增多，淤泥泥面从原来的黑色开始呈现灰白色；3个月～4个月，河底淤泥削减15～20厘米，当河底淤泥中的有机物被吸收分解之后，底泥表面就是一层不被吸收分解的沙、石，底泥泥面呈现灰白色，红虫逐渐减少；4个月～6个月，河底淤泥削减25～30厘米，河道已不黑不臭，水质明显变好。

4、淤泥消解和水生生态快速修复技术的优势

4.1 这种生态修复剂具有沉淀的功能，其本身及其固着的微生物不易流失，不易被水力冲跨，即使在水流动的河或者很深的水域里，都能沉入到底部，把淤泥里的有机物吸收分解掉，并达到净水、增氧、消除恶臭等效果。只要在被污染的水体投放了生态修复剂，就可以分解去除底质的淤泥和净化水质。

4.2 施放这种生态修复剂，不用机械清淤，不必解决淤泥出路，没有散发臭气的清淤场面。由于污染情况和淤泥情况不同，根据应用实例，施放一次生态修复剂，河道的淤泥4--6个月可以减少20--30厘米。

4.3 施放生态修复剂后，不需要曝气充氧设备，不需后期管理费，同时消除臭味，促进了水生生物的食物链修复，很适合净化底质污染和水体生态修复。

4.4 用生态修复剂消解淤泥，替代了清淤，同时快速修复水生生态，是一种可以与原有河道综合治理任务对接，大大降低治理难度，提高治理效果，而且无二次污染的先进技术。

四、结论

原位生态修复技术与截污补水相结合，对河涌段进行治污处理，有效地控制河道有机污染，减少河道底部淤泥量，从根本上起到净化河涌水质，达到消除黑臭、消除河道底泥的目的。生物修复剂应用性能优异的微生物增效技术，通过提高水体的生命力和自净能力，可以替代清淤，快速消除底泥，同时快速修复水生食物链，重建水体生态系统，提高河道自净能力，改善河道感观和水质，成为治水的一种非常有效的方法。底泥生物修复剂具有沉淀的功能，其本身及其固着的微生物不易流失，有效的把淤泥里的有机物分解掉，达到净水、增氧、消除恶臭等效果，生态修复后不需任何管理费，是一种最经济净化，无二次污染的先进技术。

在我国还不能做到完全控制河道面源污染和完全截污治污的情况下，实践证明，应用生态消淤、快速修复水生态、分段截污与水生态污水处理等生物增效技术的集成，是一种疏浚、消除河道累积污染、从根本上解决河道发黑发臭的问题，是恢复河道良好生态环境的简单、实用的方法。

参考文献：

[1]《广东省环境保护战略研究》中国环境科学出版社 2007年12月

[2]罗刚；刘军；胡和平；生物修复技术在白海面黑臭河涌治理中的应用[J]；环境科学与管理；2009年02期

[3]金腊华，梁志宏，万雨龙，袁杰，兰云飞；城市河涌水污染特征及治理措施[J]；城市环境与城市生态；2005年05期

[4]周新民，林少礼，侯玉，郑国栋；广州城市河道水环境治理对策研究[J]；广东水利水电；2004年04期

[5]饶胜；生物及生态修复技术在河道整治工程中的应用[J]；节水灌溉；2007年04期

[6]发明专利CN101050041A一种河涌污染治理方法 李开明 江栋 谢丹平等 2006.4.3

篇5：黑臭河涌原位治理生物修复技术

关键词：内河黑臭,水体修复,底泥治理,沉积型微生物燃料电池

1 研究背景与内河黑臭机理

当今城市经济迅速发展, 人民生活水平日益提高, 但同时也出现了一些环境问题。不经处理的工厂废水、农业废水、生活污水直接排入城市内河, 导致内河出现了以黑臭为典型特征的水污染问题, 由此引起水处理领域学者对河道黑臭问题的思考与研究。采用微生物燃料电池技术对城市黑臭底泥进行修复, 是近十多年发展起来的新途径。2004年, 美国宾夕法尼亚大学的Logan[1]首次将微生物燃料电池 (Microbial Fuel Cells, MFCs) 应用于废水处理, 这一处理技术受到了国内外学者的广泛关注。若对底泥进行搬运, 会使修复成本高昂, 因此提出一种新的原位修复技术———沉积型微生物燃料电池 (Sediment Microbial Fuel Cell, SMFC) 生物修复技术。

大量研究表明, 缺氧条件下有机物腐败是水体发黑、产生臭味的主要机理[2]。大量有机污染物排入水体后, 在好氧微生物的生化作用下, 水体中氧气被大量消耗, 使得河道上覆水和泥水界面以及底泥呈缺氧状态, 加上城市河道流速普遍较缓, 为厌氧细菌大量繁殖提供了较好条件, 而厌氧微生物分解有机物产生大量的臭味气体, 致使水体呈黑臭状态[3]。

2 沉积型微生物燃料电池工作原理

沉积型微生物燃料电池的作用原理如图1所示。SMFC阴极半暴露于空气半置于水体中, 阳极埋入一定厚度的沉积物中, 并通过导线与外电路相连。在阳极部分, 内河沉积物中的有机物作为厌氧微生物的养分在细胞内被氧化分解, 而产生的电子 (e-) 和质子 (H+) 被运出细胞外。电子到达极板后, 通过导线从阳极沿外电路传递至阴极, 并与阴极中的电子接受体和由阳极产生传递来的质子相结合, 作为电子接受体的氧气 (O2) 被还原生成水 (H2O) 。在此产电过程中, 产电微生物会逐渐附着在极板上, 同时提高阳极厌氧微生物的氧化分解能力, 降解底泥中的有机物, 去除了底泥中的黑臭物质, 实现黑臭底泥的原位修复, 也在一定程度上改善了上覆水的水质[4]。

3 主要影响因素

3.1 阳极

阳极是微生物燃料电池的核心, 沉积物在阳极室产电微生物的还原作用下被分解, 释放出电子和质子。阳极室底物反应速率与产物的传质阻力就成为限制微生物燃料电池功率输出的关键因素。

与银、铝、镍、不锈钢等电极材料相比, 碳具有较好的电子传递性能[5], 因此, 沉积型微生物燃料电池阳极通常采用碳材料, 最常见的为石墨阳极与石墨纤维阳极。碳材料类型丰富, 可被制成多种形态、结构的电极, 不同性质的碳材料产电性能差异较大。Scott等人通过对碳布、碳纸、泡沫碳、石墨、网状玻璃态碳作为阳极时装置的产电性能的测试, 发现比表面积最高的泡沫碳的最大输出功率是比表面积相对较小的碳布和石墨的2倍, 因此认为阳极材料比表面积是一个重要影响因素。同时, Hong等人[7]在对石墨极板进行打孔增大其比表面积的对比试验后, 也证明了这一观点。

阳极p H对微生物代谢活性有较大影响, 阳极碱性可抑制产甲烷同时有利于微生物代谢[8], 提高对有机物的氧化分解速率, 因此阳极碱性、阴极酸性更有利于SMFC系统产电[9]。

3.2 阴极

在阴极中, 限制阴极反应的主要因素是阴极电子接受体 (浓度、类型) 、电极材料、催化剂类型及其表面积。氧 (溶解氧和空气氧) 是SMFC中最常用的电子受体, 但氧分子参与的阴极反应活化能较高, 使得在不加催化剂的条件下难以满足系统产电的需要;其他的电子受体, 如铁氰化物和高锰酸盐, 虽被认为是良好的电子受体, 但不适用于原位修复。

在电极材料方面, 最常用的是碳布或碳板, 但是碳布或碳板的产电效率较低。在电极材料中加入Pt作为催化剂可极大地降低电子接受反应的活化能, 但成本较高, 寻找新型的阴极催化剂是解决这一问题的关键。以Mn Ox等作为Pt催化剂的替代品, 可提高阴极MFC体系的体积功率密度, 加速阴极氧化还原反应。潘丹云等人[10]通过Mn O2-r-GO修饰阴极提高了SMFC体系的产电性能和底泥有机质去除效果。

某些微生物有能力利用阴极作为电子供体的来源, 成为一种生物催化剂, 这种催化剂的潜在好处是减少硝酸盐或氯代有机物等污染物[11]。此外, 相对于金属催化剂, 生物催化剂的成本、性能和兼容的操作条件可能更适合沉积型微生物燃料电池的实际应用条件。

3.3 传质

在沉积物的传质过程中, 最主要的两个就是电子传递到阳极板上和底物被微生物吸收前进行的传质。在SMFC体系中, 阳极底泥的性质、运行的温度以及对沉积物的预处理均可直接影响阳极传质速率的快慢。从SMFC运行情况来看, 提高阳极传质速率有利于增强系统的产电性能, 成为SMFC研究的重点之一。Hong等人[7]在5个多月的运行周期结束后, 测得只有闭路条件下且位于阳极附近区域 (距阳极板小于1 cm) 有机质含量有明显下降, 而开路条件下的远离阳极区域 (阳极板正下方3 cm) 则基本没有变化。该实验结果表明传质的限制是影响SMFC性能的重要因素之一。Li[12]等人采用三层阳极并排 (间距2 cm) 插入沉积物中来减小沉积物与阳极极板的间距, 在6个月的运行周期结束后, 检测在3个阳极板的影响范围内, 总石油烃的降解率达到36%, 验证了这一结论。

除了传质效率以外, 在SMFC的运行温度、极板间距、溶解氧的浓度及微生物种类等都会影响SMFC的输出功率密度和有机物降解效率。

4 研究进展

SMFC是一种集降解有机物和产电为一体的创新性水体修复处理与能源回收技术, 为了提高微生物燃料电池的产电和底物净化性能, 有关研究集中在反应器结构的改进和新型高效电极材料 (阳极材料, 阴极材料) 以及传质效率等方面的研究。

He等人[13]对反应器的结构进行了改进, 制备了网状玻璃碳旋转阴极, 旋转的阴极类似于一个表面曝气装置, 加入旋转阴极的电池的水体中溶解氧质量浓度从0.4 mg/L增加到1.6 mg/L, 装置的输出功率也从29 m W/m2增大到49 m W/m2, 提高了69%。在实际应用中, SMFC的阴极可以通过水流的带动或者电机的驱动旋转, 将空气中的氧气带入水中, 使阴极附近区域的溶解氧浓度保持在比较高的水平, 以提高氧还原速率。但是, 在SMFC中过量的氧气会造成电子传质阻力的增大, 导致其输出功率增长不明显甚至下降, 因此合适的阴极转速是装置结构得以优化的前提。Hong等人[7]认为产电性能与有机物降解效率密切相关, Morris和Jin等人[2]研究发现应用SMFC电池后总多环芳烃污染沉积物明显减少, SMFC电池对污染沉积物降解效率比自然生物降解高出12倍, 他们指出该研究的重点应该是利用SMFC技术, 促进沉积物的生物降解, 发电是有机物降解的并发进程, 而不是主要的研究目的。

Hong等人[14]研究表明电流输出的功率密度主要取决于阴极和温度, 但其都属于不可控因素, 与所处环境密切相关。因此他们讨论了在某一特定区域的可控因素, 包括阴阳极比表面积、外部负载、极板间距等。在针对外部负载分别为10Ω, 100Ω, 1 000Ω的燃料电池的研究中, 发现100Ω时能获得最小的内阻和最高的有机物去除效率, 而当1 000Ω时却能得到最大的功率密度, 这是由于SMFC的外部负载能够调节阳极电位, 而合适的阳极电位能够在电极还原动力和潜在的能量增益中找到平衡点。对于阴阳极板间距的测试中, 当极板间距从12 cm变化至100 cm时, 由于欧姆损失的增加, 电流随之下降, 若使用石墨极板并且没有任何结构上的改变, 建议在保持溶解氧充分的前提下阴极尽可能接近阳极。

Park等人[15]为克服电子传质的阻力, 通过在阳极加入中性红电子介体, 促进电子传递到阳极, 电流由0.4 m A提高至3.5 m A, 并发现中性红对阳极产电微生物的生长情况有一定影响。Schamphelaire等人[16,17]把植物和SMFC结合构建反应堆, 利用植物的根际沉积特性以提高其传质效率。结果显示, 与植物联合作用的SMFC输出功率是不加入植物的SMFC的7倍, 主要原因是植物根部的运输作用将周围的有机物持续地供给阳极微生物。

将微藻与MFC技术结合构建微藻生物型阳极, 可实现其对太阳能进行能量综合转化, 藻菌协同产电。在光合作用下, 微藻产生有机物供给异养产电微生物进行氧化分解, 使得MFC通过这种藻菌作为传递链的方式进行产电, 增加了产电方式的多样性。因此, 可考虑在富营养水体中, 利用水体中的藻类加强SMFC的产电过程。

5 结语

1) 沉积型微生物燃料电池的工作原理与微生物燃料电池类似, 反应器结构比MFC更简易, 是各种类型的微生物燃料电池中综合性能最优, 且最有可能在短期内取得突破投入到实际应用的一种。

2) 沉积型微生物燃料电池用于治理黑臭底泥的优势有:通过降解沉积物获取电能, 可为远程监测仪器提供电能;不需要投加电子受体、供氧剂或微生物, 而是直接利用底泥中的土著微生物, 以电极作为电子受体, 可原位修复沉积物。在修复过程中, 使沉积物的氧化还原电位发生正移, 以抑制硫还原和降低产甲烷微生物的活性, 从而能有效地控制和消除内河水体黑臭问题, 改善河流水环境。

篇6：黑臭河涌原位治理生物修复技术

1 我国土壤污染的现状

就目前我国土壤的污染程度来说, 在污染的总体趋势上较为严峻。据相关数据统计的结果显示, 截止到目前为止, 我国受到污染的耕地面积达到了0.1亿hm2, 受到污染的耕地面积占我国总耕地面积的1/10, 可以说污染的程度相当深。其中很多的耕地受到重金属的污染, 总面积达到了2000万hm2, 占总耕地面积的1/5。其中工业“三废”污染耕地1000万hm2, 污水灌溉农田面积达330多万hm2, 1600万hm2耕地受到农药的污染, 固体废弃物堆存占地和毁田13.3万hm2, 合计占耕地总面积的10%以上。二是土壤污染危害巨大。据估算, 全国每年因重金属污染而减产粮食1000多万t, 造成的直接经济损失超过200亿元。由土壤污染引发的农产品安全和人体健康事件时有发生, 成为影响农业生产、群众健康和社会稳定的重要因素。土壤的生态环境保护与治理已引起人们的普遍关注。

2 生物修复技术的特点

生物修复技术需要在一定的条件下才可以使用。生物修复主要是利用生物的自然新陈代谢功能对环境中的各种有害物质的浓度进行有效的降低, 使得土壤中的污染物形成自然分解, 这样的修复可以使得土壤自然的恢复到原始的状态, 而这种修复方式对于土壤的整体结构不会造成损害。针对土壤污染治理来说, 传统的修复技术都存在一定的弊端, 不能够彻底的将土壤中的有害物质消除, 使得二次污染很快的出现, 对于土壤结构来说会造成更加严重的破坏。而采用生物修复技术则可以有效的对土壤中的有害物质进行彻底的清除, 而且这种技术属于物理修复技术, 其中不含有任何的化学成分, 这样的修复技术可以有效保持土壤的完整性, 不会对土壤中的分子结构造成破坏。而且这种技术的应用也较为简单, 并且不需要较高费用的支持, 在处理的效果上也较为突出, 对环境不会造成负面影响, 而且能够有效避免二次污染的出现, 可以说这种修复技术在土壤污染治理上具有极大的应用优势。

一般而言, 我国对于生物修复技术也有着较为深入的研究。土壤的污染形式多种多样, 其中重金属污染是不能够很好的被自然降解, 利用生物修复技术可以使得重金属物质通过植物的富集作用以及微生物降解作用, 来使得重金属的毒性降低, 却不能够消除重金属成分, 只是将重金属成分转化为另外一种成分形式, 并将重金属的毒性浓度相对的降低, 将毒性转化为营养成分, 从而使得土壤中的有毒物质减少, 而营养成分增加。

就上述几个方面来说, 生物修复技术有着其他修复技术所不具备的优点, 其在土壤污染治理中可充分发挥出重要的作用, 以改善土壤的性质, 从而降低污染对土壤的破坏, 对人们的生活形成良性的影响作用。

3 生物修复技术在土壤污染治理中的应用

生物修复是较为理想的一种治理污染的途径, 具有处理费用低, 对环境影响小、效率高等优点。生物修复可分为植物修复、动物修复、微生物修复3种类型, 另外还有原位生物修复和异位生物修复技术。

生物修复技术主要是利用生物的吸收作用以及绿化作用, 使得土壤中的重金属以及有机物污染成分得到良性的转化, 从而降低土壤中的毒性浓度, 以达到污染土壤修复的目的。生物修复技术最早出现于1980年代初期, 这种技术的主要功能就是对土壤进行净化, 利用生物的净化作用使得污染土壤自然形成修复。生物修复技术在治理重金属污染土壤中, 有着其他修复技术所无法比拟的应用优势。

就重金属污染生物修复的应用来看, 从受冶金污染的土壤、泥土和水样环境中收集分选出72种不同的嗜酸自养型细菌, 具有溶解金属矿石中铜的功能。温度55°C、p H2.5时, 重金属混合浓度 (Ag、As、Cd、Ni等) 10-3mol/L, 经5d生物修复, 黄铜矿中铜有85.82%溶解, 青铜矿中铜有97.5%溶解。采用ICP-AES测定金属的生物吸收, 表明菌种ATh-14对金属的生物吸收最大, Ag73%、Pb35.26%、Zn34%、As19.03%、Ni14.85%。向日葵、印度芥草和天竺葵被证明是具有累积金属 (铅、镉、镍) 能力的植物。使用天竺葵从受铅污染的土壤中吸收铅, 从种植天竺葵开始经过3周时间, 土壤中不同浓度的铅含量发生很大的变化:起始铅浓度2000mg/kg, 实验结束后铅减少257mg/kg, 吸收率为12.8% ; 起始浓度 为7000mg/kg, 铅减少2291mg/kg, 吸收率32.7%。Marta等从水库、铜过滤厂、制糖厂筛选出41种放线菌用它们对铬进行降解, 六价铬的去除率分别是24%、30%、40%。其中, 11种具有六价铬耐性的菌种都具有链霉菌属和拟无枝酸菌属的特性。研究还发现, 某些微生物在厌氧或好氧条件下可把六价铬转化为三价铬。如在混合培养基中, 奇异球菌只需7d就可把90%的六价铬转化为三价铬。

有机物污染土壤的植物修复的修复机理:有机污染物被植物吸收后, 可通过木质化作用使其在新的组织中贮藏, 也可使污染物矿化或代谢为H2O和CO2, 还可通过植物挥发或转化成无毒性作用的中间代谢产物。植物释放的各种分泌物或酶类, 促进了有机污染物的生物降解。植物根系可向土壤环境释放大量分泌物 (糖类、醇类和酸类) , 其数量约占植物年光合作用的10%-20%。

4 结论

综上所述, 生物修复技术具有其独特的应用优势, 针对我国目前土壤污染越来越严峻的问题, 将生物修复技术应用到土壤污染治理中, 可以对土壤复合污染进行有效的统筹恢复, 同时也能够对各种土壤污染修复中存在的不足进行有效的弥补, 从而使得土壤污染得到更为全面的治理, 而随着这一技术的发展, 在未来的土壤污染治理中, 将会有更大的应用空间。

摘要：我国目前的土壤污染趋势越来越严峻, 很多的耕地都受到了不同程度的污染, 而污染使得我国的耕地面积骤然锐减, 严重影响到我国的农产品产量, 对人们的生活造成了严重的影响。针对我国土壤污染越来越严重的问题, 相关部门也予以了高度的重视, 随着生物科学技术的发展, 我国开始将生物修复技术应用到土壤污染治理中, 本文就生物修复技术在土壤污染治理上的应用进行了简要的探究, 仅供参考。

关键词：生物修复技术,土壤污染,治理,应用

参考文献

[1]孙铁巧.环境土壤与污染土壤生态修复[J].面向农业与环境的土壤科学, 2006:22-28.

[2]周启星.城市环境污染与生态修复[J].国际生态城市建设论坛, 2006:328-338.

篇7：黑臭河涌原位治理生物修复技术

1城市黑臭水体治理技术体系

在水污染治理的过程中, 城市黑臭水体的治理是一个热点, 对于城市黑臭水体治理方法主要有物理修复、污泥疏浚、化学修复、河道曝气、生物修复等。城市黑臭水体的表现都是水体发黑发臭, 但是致黑致臭的原理却不尽相同。这就导致了城市黑臭水体的治理不像其他污水治理的那么有章可循。治理城市黑臭水体时不能仅仅关注短期的治理效果, 应将眼光放长远, 将水质长期改善作为终极目标, 选择适当的治理技术, 从长远角度出发对城市黑臭水体进行治理, 确保治理后水质能够长期保持稳定达标。

对于黑臭水体的治理还应采用合理的技术路线, 制定科学有效的治理方案, 从而保证对污染源进行有效的控制, 对黑臭水体的根本性治理。另外还需要采取补水活水和生态恢复的措施来进一步的净化水质, 促进水体的长期改善和稳定达标。由此, 根据治理技术路线便可以将黑臭水体的治理技术分为五大类, 即外源减排技术、内源控制技术、水质净化技术、补水活水技术和生态恢复技术。

2黑臭水体治理, 水质长效改善的技术原则

城市黑臭水体的治理过程中首先要始终坚持“因地制宜、综合措施、技术集成、统筹管理、长效执行”的原则, 其次要根据相应的情况做好有针对性的治理, 采取有针对性的措施, 例如根据水体污染程度、污染原因以及污染阶段的不同采取相应的治理措施, 根据水质特征、治理目标和不同阶段的不同也可以采用不同的综合技术。虽然在治理水质和改善水质上的方法有所不同, 但是都能够很好的将黑臭水问题进行有效的治理, 并且能够有效的保持水质的长效改善。

另外, 在选择城市黑臭水体的治理技术的时候, 技术人员要遵循“适用性、全面性、经济性和安全性”的原则。首先在治理城市黑臭水体时应该选择使用成熟可靠的技术, 而不是只是一味的追求“首创和新颖”;其次, 在选择治理技术时, 不能只是单方面的短期改善水质, 还需要对采用合理有效的技术手段确保黑臭水体改善长期和持久, 从而实现对黑臭水体的根本性改变;再次, 对于治理技术的选择还需要选择经济可行的技术, 促进水质向好的方向改善;最后是技术的安全性, 治理人员需要考虑技术实施以后对水环境和区域水生生态和陆生生态的不利影响, 严防二次污染的发生, 例如:在向水体投加化学药剂和生物药剂的时候要保持高度谨慎, 确保不会对生态环境造成影响。

3有关城市黑臭水体的治理与长效改善技术实施的体现

对于城市黑臭水体的治理来水, 在不同的阶段、不同的治理目标都会导致治理技术措施的选择会有所不同, 如果根据黑臭水体的污染程度以及治理目标来看, 城市黑臭水体的治理主要分为三个不同的阶段, 主要是应急治理阶段、水质改善阶段、长效保持阶段。对于应急阶段来说, 需要控制外来物对水体的污染, 如通过采用絮凝剂等药剂来加速的去除污染物, 通过底泥清淤将水体的中的污染物移除或者是通过对地表水或者是再生水的补充来将污染不断的稀释, 以至于在较短的时间内就能够治理黑臭现象。 水质改善的阶段是建立在应急处理措施之上的, 在黑臭已经缓解以后通过放入植物或者是人工曝气的措施来不断的净化水质, 并向那些滞留型水体、封闭和半封闭型水体中投入底质改良剂来不断的降低内源污染的负荷。另外, 在黑臭水体治理以后, 可能会存在着黑臭水体再度复原的情况, 更有甚者会导致污染更加严重, 因此, 为了保证水质能够得到有效的管理, 确保水质能够保持改善后的长期性就需要采取必要的措施来控制水质。除此之外, 还需要在维护管理水体的时候, 加强水体周边环境的控制, 禁止周边的居民将生活中的垃圾倒入到水体中, 同时也要做好相关水体的清理, 防止水体再度黑臭。

4结语

综上所述, 城市黑臭水体的治理是一个比较复杂的系统工程。为了保证城市黑臭水体治理的科学、合理、有效就需要避免出现问题才治理的情况的发生, 而是采取适当的措施对城市水体进行综合的治理, 从而有效的对城市黑臭水体进行科学的治理。另外, 在治理城市黑臭水体的过程中不应该忽视黑臭水体的形成原因以及治理后长期保持改善水质的情况, 除此之外, 还需要建立长效的机制来进一步的保障城市水体水质得到不断的有效管理。

参考文献

[1]胡洪营, 赵文玉, 李轶, 等.面向景观回用的污水处理厂工艺优化与水质安全保障成套技术研究与示范[J].给水排水, 2012, 38 (10) :23-27.

[2]胡洪营, 席劲瑛, 孙艳, 等.城市黑臭水体形成机制、评价方法和治理技术[J].水工业市场, 2015, (7) .