湖泊富营养化控制及除藻技术汇编.docx
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湖泊富营养化控制及除藻技术汇编.docx
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湖泊富营养化控制及除藻技术汇编
湖泊富营养化控制及除藻技术
10、“节水-控源-净淀-调控”一体化技术
一、基本原理
针对白洋淀流域水环境与水生态问题的系统性与复杂性,集成和整合白洋淀污染源控制、富营养化与沼泽化治理、长效生态节水及流域综合管理技术,在充分考虑水生态系统健康、水环境容量、蒸散发耗水等关键问题的前提下对不同技术手段进行整体协调,建立了白洋淀草型湖泊富营养化及沼泽化防治“节水-控源-净淀-调控”一体化技术方案,并在此基础上建立基于GIS的白洋淀流域水生态综合调控系统平台,通过集成示范,为白洋淀流域水环境改善及水生态恢复提供技术支撑。
二、工艺流程
(1)基于层次分析及二级模糊综合评价,建立经验知识与专家评价相结合的技术综合评价方法。
按照节水、控源、净淀、调控四方面进行技术分类;采用专家调查法、模糊数学、多属性评价等方法从技术成本、经济效益、环境效益、社会效益、生态效益等方面对各项技术进行综合评估。
(2)提炼、整合与集成适用于白洋淀草型湖泊富营养化和沼泽化防治的关键技术;构建基于效益费用分析的污染源-淀区控制点位水质响应模型及基于水量-水质目标的污染负荷削减模型;提出不同水质及水量情形下的污染负荷削减方案,建立节水-控源-净淀-调控的一体化技术集成方案。
(3)集成水环境/生态安全预警与应急系统,实现对水污染、水资源短缺、洪涝风险进行预警。
整合上述各部分并建立数据中心、GIS平台、应用平台,并在计算机实现系统集成。
三、示范应用
(1)节水-控源-净淀-调控一体化技术集成模式及方案
以白洋淀草型富营养化与沼泽化防治项目为依托,在对国内外相关技术系统调研深入分析基础上,建立了经验知识与专家评价相结合,基于层次分析及二级模糊综合评价的技术综合评价方法,提炼、整合与集成出一批适用于白洋淀草型湖泊富营养化和沼泽化防治的关键技术;通过效益费用分析,构建污染源-淀区控制点位水质响应模型及基于水量-水质目标的污染负荷削减模型,提出了不同水质及水量情形下的污染负荷削减方案,并建立了节水-控源-净淀-调控的一体化技术集成方案,最终形成了一套完整的、系统化的白洋淀草型湖泊富营养化及沼泽化控制技术的体系。
(2)基于GIS的多功能白洋淀水生态综合调控决策支持系统
在充分挖掘白洋淀污染源控制、富营养化与沼泽化治理、长效生态节水及流域综合管理协调相关研究成果的基础上,设计了集成水环境健康诊断、水生态安全预警与应急、水量调控、污染物控制、淀区净化、综合调控、知识库子系统于一体的白洋淀水生态综合调控决策支持系统。
11、大型水生植物适度调控藻类富营养化技术
一、基本原理
芦苇、香蒲及荷花根系能强烈吸附水体中的氮、磷元素,三种水生植物协调作用,加速水体中的氮循环是湖泊中的氮、磷元素有效降低,从导致富营养化的源头进行治理,可有效减缓湖泊的富营养化进程。
三种水草皆为白洋淀区的土著物种,有效降低治理湖泊的经济成本,就地取材,简便可行,具有较强的可操作性和广泛的应用性,技术的实施不影响湖泊生态系统原有生态功能,对长期维护草型湖泊生态健康具有重要意义。
二、工艺流程
开展湖区实地调研,在水生植物过度生长的富营养化重度水域应用该技术。
考察该区域的水体污染程度、水生植物种类及盖度,同时结合历年水质指标变化情况和植物种类差异,选择水生植物的最佳配比以种植的最佳位置。
水生植物:
若该地区没有上述水生植物,则需移植栽种,一般情况下,三种水生植物均为湖泊固有土著植物,将三种植物按着不同盖度配比即可。
(1)三种水生植物梯度配置方法:
芦苇:
为陆地两生,适宜浅水区的挺水植物,适宜种植于岸堤边。
香蒲:
为挺水植物,吃水深度较芦苇深,可以在其下方种植。
荷花:
浮叶植物,适应生存环境能力强,可顺次在香蒲下方种植。
(2)三种水生植物配比盖度:
三种水生植物按着不同梯度进行配比,其每种植物的盖度值不同,净化效果不同。
大量实验结果表明,治理白洋淀湖泊富营养化,该配比效果显著。
针对草型湖泊,其芦苇、香蒲、荷花的盖度最佳配比分别为20%,40%,40%。
在湖泊中种植水生植物,加速湖泊自净能力,可以有效降低水体中氮、磷浓度,遏制了湖泊富营养化进程,对湖泊生态系统的健康发展起到了积极的作用。
三、示范应用
在白洋淀的杜家淀淀区进行10公顷的应用,依据自然地形,移栽土著水生植物。
外侧有航道,围格1-6中间相连接,基本彼此不透水,单个围格通过帆布升降和围网实现与周边水体交换。
种植格局从台田到湖心的“挺水-沉水-浮水”格局。
示范区从北到南依次为区1、区2、区3。
辐射示范区已经有部分植物,对植物布局和结构进行调整,并补种相关植物种类。
根据2012年3月至2012年8月份工程区内外水质监测,主要水质基本维持在地表水III类水质,稳定运行期间维持草型稳态。
与区外水质相比,TN、TP、COD等下降20%以上,透明度提高20厘米以上。
12、高效水生态修复集成技术
一、基本原理
该技术以“碳素纤维生物膜系统—微纳米气泡发生器系统—生态浮岛与高效土著微生物联用技术”为主,以水生动植物为辅,外加藻类水华预警及防控体系监控技术的综合治理措施。
这套系统中的各项技术可根据受污染水体的程度不同而进行调整,促进自然水体恢复自我修复功能,强化水体的自净能力。
二、工艺流程
三、推广应用
南海子郊野公园一期景观水处理项目,于南海子公园建成了450亩面积的湖体水质保持示范区,湖区水域治理面积约300000平方米,公园补水水源为上游5千米处的小红门污水处理厂再生水,湖区入水口的再生水量为1.0万立方米/天。
该项目2011年8月7日开工建设,于2013年6月19日完成维护。
13、大型底栖生物和沉水植物联合调控富营养化技术
1、基本原理
底栖生物及沉水植物能强烈吸附水体中的氮、磷元素,两种物种协调作用,可以加速吸收利用富营养化水体中体中的氮磷能力,同时沉水植物有防风能力,能有效阻止底泥上浮,该技术对治理湖泊富营养化具有重要意义。
2、工艺流程
本发明涉及一种大型底栖生物和沉水植物联合调控富营养化方法,包括以下步骤:
(1)选择相应的进行富营养化调控的水体;
(2)检测水质指标;(3)选择适合相应水体的大型底栖生物;(4)投放大型底栖生物;(5)选择适合相应水体的沉水植物;(6)种植沉水植物;(7)打捞底栖生物和水生植物;(8)检测水质指标;(9)重复步骤(3)-(8)。
本发明通过大型底栖生物和沉水植物的联合作用,抑制藻类过度生长,降低富营养化水体的营养盐水平,增加水体生物多样性,逐步恢复水生生态系统。
通过对食物链高营养级生物及其他营养级生物的直接捕获,将营养盐转移出水体,并能产生一定的经济效益,最终实现生态系统良性循环和自净。
三、示范应用
在白洋淀的小西淀淀区进行10公顷的应用,根据小西淀内现存生物组成和养殖模式特点,调整示范工程区生物结构和密度,构建削盐控藻生物链。
根据示范区地形、水质、底质、水文和水生生物特点,构建4个生物链调控区,水域面积各2-3公顷,共11公顷。
示范区通过打桩固定尼龙渔网相隔以避免动物的迁移,尼龙渔网网目为60目。
为维持水生植物的生物量,通过网捕和电击的方法除去草鱼。
1#区为自然留存的穗花狐尾藻,至7月植株密度达30%;1#和4#于2010年冬分别播撒菱角种625公斤,至2011年7月菱的覆盖率达40%。
2#和4#调控区按照3:
1的比例放养鲢鳙(体重约25克)2万尾,1#、3#和4#放养中华圆田螺各1500千克;3#和4#放养中华绒螯蟹扣蟹各4.8万只,日本沼虾仔虾(体长2厘米)9万尾。
共投喂3000千克玉米和2000千克土豆作为中华绒螯蟹的食物。
通过以上组合构建了四种食物链即削盐生物链(沉水植物/浮叶根生植物+底栖软体动物)、控藻食物链(浮游植物-浮游动物-滤食性鱼类)、碎屑生物链(沉水植物+底栖软体动物+底栖甲壳动物)和复合生物链(沉水植物/浮叶根生植物+底栖软体动物+底栖甲壳动物+滤食性鱼类目标生物链)。
通过分析2011年4月-2012年8月的13次示范区水质监测数据,结果表明:
综合示范区水质明显改善,透明度显著提高,总氮和总磷浓度明显减低,叶绿素a含量明显下降,达到稳定。
通过在示范区的示范工作,进一步筛选了目标生物链,确定水生生物在示范区中的放养模式,建立并完善削盐-控藻-碎屑生物链联合调控富营养化技术。
14、大型仿生式水面蓝藻清除技术与设备
一、基本原理
仿照鲢鱼滤食浮游生物的原理,研制出以“鳃式过滤器”为核心技术的“大型仿生式水面蓝藻清除设备”。
该设备作业幅宽10米,能够以1000立方米/小时的流量分离汲取表层5-20厘米富含蓝藻的湖水,经过两级过滤分离输出粘稠藻浆,并通过藻浆袋装储运实现连续作业,对可见蓝藻颗粒的去除率100%,在含藻率只有万分之一(体积比)时每小时仍然可以去除100千克的蓝藻,具有从低含量水体中富集分离蓝藻的优势,可于春季蓝藻复苏时去除藻种,积极防御蓝藻灾害。
该设备完全采用物理方式,没有任何污染,尤其适合于城市水源、景观水体等重要水域的高标准蓝藻清除。
二、工艺流程
技术工艺:
抽吸富藻水(1000立方米/小时)→仿生式鳃式过滤器→浓缩富藻水→摇振浓缩→藻泥→收集→运输。
操纵工艺:
接受蓝藻水华发生预报→达到蓝藻打捞现场→清除蓝藻→收集→运输→无害化处理。
三、示范应用
大型仿生式水面蓝藻清除设备从2010年2月开始至2010年5月底完成了研制工作。
2010年6月中旬持续西南风导致巢湖水华蓝藻向东漂移,在集中式水源保护区内大量蓝藻水华堆积,嗅味难闻;7月4日部分自来水厂出水异味,一度停水4小时,引起群众恐慌。
大型仿生式水面蓝藻清除设备投入应用,达到1000立方米/小时处理量,过滤水体中的高密度蓝藻,保证每天2.4万吨的安全取水,成功化解了因蓝藻水华引起的供水危机。
15、一体化高效蓝藻浓缩脱水收聚船技术
一、基本原理
依据授权发明专利(ZL200910185151.8),在打捞获得的富藻水中投加磁种,以此磁种为“凝核”,配合投加混凝剂和助凝剂,使非磁性悬浮物与磁种快速凝聚成微小的磁性絮团,利用高能物理场强大的能量场吸附力瞬间吸附水中絮体,使得水中的絮体瞬间被吸附除去,余水排放湖中。
可一次性将富藻水含水率降低到90%,实现打捞、处置一体化,具有效率高、体积小、能耗低、机动性好等特点。
二、工艺流程
首先通过采集装置对富藻水进行采集,藻水与混凝剂一起混合后从进藻管路进入反应池,与此同时,开启助凝剂与磁种的加药泵,输进反应池与藻水混合。
混合后的藻水由反应池底部的管路流入藻水分离池。
启动磁盘组的电机带动磁盘缓缓转动,即可以将藻水槽内带磁性的藻团吸附,通过铲藻条相切,藻泥刮下后,流进藻泥收集箱。
而通过磁盘吸附后的水,通过溢流口流向清水输出管路,直接排放湖中。
实现以简洁高效的一级分离技术代替传统的气浮加离心或气浮加压滤两级组合工艺,同时这一技术的应用还有效避免了由于船体晃动对气浮效率的影响。
三、示范应用
一体化高效蓝藻浓缩脱水收聚船,应用于太湖水华蓝藻机械化打捞,处理能力大于30立方米/小时;机械除藻后的水体中藻类密度减少达90%以上,可一次性将富藻水含水率降到90%以下,其效果显著优于传统气浮(含水率95%),介于气浮与离心脱水(含水率85%)之间。
根据无锡市环保局出具的验收报告,试验测得的CODCr去除率98.9%;高锰酸盐指数去除率98.9%;氨氮72.8%;总氮去除率99%;总磷去除率99.2%;叶绿素去除率92.3%,藻水分离效果十分显著。
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