生态修复技术在水体污染治理中的应用

生态修复技术在水体污染治理中的应用（共10篇）

生态修复技术在水体污染治理中的应用 篇1

湖南农业大学课程论文

学 院：资源环境学院 班 级：09级环工一班 姓 名： 聂 坚 学 号：200940408114 课程设计题目： 水体中生态修复技术的应用 课程名称： 课程论文 评阅成绩： 评阅意见：

成绩评定教师签名： 日期： 2011年12月4日

水体中生态修复技术的应用

聂坚

200940408114

2009级环工1班

【摘要】:生态修复技术是一项正在不断得到研究和发展的新技术,具有广阔的前景。本文简要介绍目前主要的几种生态修复技术的概念,原理及其在水体污染治理中的应用。

关键词:生态修复，水体污染治理

前 言： 目前我国水生态系统受损严重，超过6O％的河流、湖泊和湿地生态系统的结构和功能遭到不同程度的破坏。随着水生态修复理论的不断完善和深入。近年来生态修复技术在水体污染治理这个方面发展较快。水体污染的生态修复技术是生态工程技术的一个分支，其基本含义是根据水生生态学及恢复生态学基本原理，对受损的水生态系统的结构进行修复，促进良性的生态演替。达到恢复受损生态系统生态完整性的一种技术措施。根据水生态系统所受胁迫的主要类型。水生态修复技术大体可划分为两类, 第一类是利用生物生态方法治理和修复受污染水体的技术。第二类是与生态友好的水利工程技术。这两类水生态修复技术目前在我国都有应用。并且已产生了较好的经济社会和环境效益。也为新时期水利科技发展奠定了基础[1][2][3]。

1.生态修复的概念

1.1生态修复（Ecological Remediation）：

所谓生态修复是指对生态系统停止人为干扰，以减轻负荷压力，依靠生态系统的自我调节能力与自组织能力使其向有序的方向进行演化，或者利用生态系统的这种自我恢复能力，辅以人工措施，使遭到破坏的生态系统逐步恢复或使生态系统向良性循环方向发展；主要指致力于那些在自然突变和人类活动活动影响下受到破坏的自然生态系统的恢复与重建工作，恢复生态系统原本的面貌，比如砍伐的森林要种植上，退耕还林，让动物回到原来的生活环境中。这样，生态系统得到了更好的恢复，称为“生态修复”。

2．污染水体中生态修复的方法

2.1河流水体污染治理 在河流存在的生物包括浮游生物、底栖动物、附着植物、巨型植物。污染河流的生态修复就是充分利用河流中的这些生物和河流的理化特征如流速、溶解氧等来恢复河流生态[4] 这些方法有:(1)河道补水技术。通过抽水贮存措施，或者由水工构筑物合理运行来加大枯水流量，增加河流的稀释能力，从生态工程的角度，则应在流域内种草植树，增加地下水的涵养量。贮水工程应优先考虑地下工程，以减少水分蒸发损失。

(2)人工增氧。增氧是近年来污染河流中一种应急方法，尤其对城市水环境的整治起到了一定的作用。从生态工程学的角度，应当充分利用天然水坝的跌水、水闸泻流等人工水上娱乐设施进行增氧。河流水域应设计以人工增氧为主的梯级复氧来改善水环境质量，对滞流区域可采取人工曝气的方法进行，如可用曝气机进行曝气[5]。

(3)修建净水湖。把天然河道功能进行专门的限定，设置一些专门用来承纳污水的河道和一些人工净化湖，对承污河道和人工净化湖则采用以稳定塘为基础的逐极净化技术进行水质恢复。

(4)生态工程技术。恢复河岸植被，利用芦苇等水生植物提高水域进化能力，恢复河道天然湿地。利用生物膜自净原理在河道内铺设一些卵石，进而改变水环境生态链结构的单一性。

(5)底泥疏浚。将水体中的污染底泥直接从河道取出，进而解决内原释放而造成的二次污染。将取出污泥进行浓缩，然后施用于农田作肥料，改善土质[6]。.2 湖泊水库污染治理

湖泊水库有一定的环境容量，对外界的污染缓冲作用很强。其水动力学过程决定着水体内部各种物质和能量的输移转化过程，在很大程度上影响着湖泊水库的水质变化过程。

(1)利用浮床陆生植物治理富营养化水域。浮游陆生植物采用生物调控法，利用水上植物技术，在以富营养化为主体的污染水域水面种植植物、蔬菜、花卉或绿色植物等各种适宜的陆生植物，通过植物根系的吸收和吸附作用，富集N、P等元素，降解、富集其他有害有毒物质，并以收获植物的形式将其搬离水体[7]。

(2)建立环湖湿地保护带

构建滨岸渔带水生植被工程包括两大部份：一是湖岸湿地保护带工程，二是滨岸带高等水生植物恢复和控制工程。湿地和水生高等植物能起物理阻制作用，削浪，促使沉积，降低沉积物再悬浮，大量吸收水体和沉积物中的营养盐，改变水生网络结构同时又有资源利用价值[8]。

(3)底泥生态疏浚。湖泊底泥是水生态系统的重要组成部份，是湖泊营养物质循环的中心环节，也是水土界面物质积极交换带。生态疏浚目的在于清除高营养盐的表层沉积物质，在对底泥进行疏浚时，采用特殊技术和装置密闭以及抽吸是关键，以免扰动底泥，降低疏浚效果。

(4)生物操纵法：生物操纵的对象主要集中于鱼类，特别是浮游生物食性的鱼类，即通过去除食浮游生物者或添加食鱼动物降低浮游生物食性鱼的数量，使浮游动物的生物量增加和体型增大，从而提高浮游动物对浮游植物的摄食效率，降低浮游植物的数量，具体方法为：（1）投放鱼食性鱼类间接控藻；（2）人工去除浮游动物食性鱼类以间接控藻，解决水体富营养化的问题[9]。

2.3 地下水污染治理

地下水污染有有机污染和无机污染，无机污染主要由一些重金属引起，有机污染主要来自一些化工生产。污染物在土壤中可能以4种不同的形式存在：自由状态、土壤空隙中的蒸汽状态，溶于孔隙水中和吸附于土壤颗粒表面。4种形式之间存在着互相转换和平衡关系[10][11]。

(1)气提技术，利用真空泵和井，在受污染区域诱导产生气流，对其进行相的转变，将有机污染物汽化，提到地面，再进行处理。利用气提技术的前提条件是土壤中污染物质具有挥发性，伴随着气体在土壤中的流动，污染物被抽提出来[12][13]。

(2)空气吹脱技术，是在一定的压力条件下，将压缩空气注人受污染的区域，将溶解在地下水中的挥发性化合物，吸附在土壤颗粒表面上的化合物，以及阻塞 在土壤空隙中的化合物驱赶出来[14]。

(3)生物修复技术，是利用微生物降解地下水中污染物，将其最终矿化。生物修复技术分地面生物处理和原位生物修复。地面生物处理是把受污染的土壤挖出来在地面进行处理，原位生物处理是在基本不破坏土壤和地下水自然环境的条件下，原地进行处理。该技术不足之处在于过程缓慢。

(4)植物修复技术，是利用植物的根系，通过植物的生长将污染物进行转化。对于无机污染物例如重金属，植物通过吸收把污染物转化为植物自身的组成，然后通过收割植物将污染物去除。对于有机污染物植物可以通过吸收将其转化为自身组成，也可以通过植物的根系进行降解[15]。

3.总 结：

以上介绍了在不同的受污染水体中几种常用的生态修复技术，并对其原理和应用进行了简要的描述。对受污染的水体进行生态修复已经是经济发展及环境建设的迫切需要

4.参考文献: [1] 郑天柱．污染河道的生态恢复机理研究[J]．环境科学动态,2002，3． [2] 董哲仁.受污染水体的生物—生态修复技术[J].水利水电技术,2002, 2.[3] 陈荷生.太湖生态修复治理工程[J].长江流域资源与环境,2001, 3.[4] 张锡辉.水环境修复工程学原理与应用[M].北京：化学工业出版社,2002.[5] 许春华,周琪,宋乐平;人工湿地在农业面源污染控制方面的应用[J];重庆环境科学;2001年03期

[6] 戴雅奇,熊昀青,由文辉;疏浚对苏州河底栖动物群落结构的影响[J];华东师范大学学报(自然科学版);2003年03期

[7] 程英;裴宗平;;湖泊污染特征及修复技术[J];现代农业科技;2008年02期

[8] 唐林森;陈进;黄茁;;人工生物浮岛在富营养化水体治理中的应用[J];长江科学院院报;2008年01期

[9] 周小平,王建国,薛利红,徐晓峰,杨林章;浮床植物系统对富营养化水体中氮、磷净化特征的初步研究[J];应用生态学报;2005年11期

[10] 安贞煜;洞庭湖生态系统健康评价及其生态修复[D];湖南大学;2007年

[11] 旋莹;湿地生态系统处理废水的研究[J];农业环境科学学报;1987年02期

[12] 朱长军,张娟,李文耀;地下水污染的混合有限分析法数值模拟[J];河北建筑科技学院学报;2004年03期

[13] 黄禹忠,何红梅,诸林;原油稳定装置污染源分析与控制[J];化学工程师;2002年06期 [14] 傅菁菁, 汪;吹脱法及其工程应用[J];建设科技;2002年08期

[15] 蔡顺香,颜明娟,黄东风,林诚;水葫芦富集砷、汞、铅、镉、铬含量分析[J];福建农业科技;2005年03期

生态修复技术在水体污染治理中的应用 篇2

随着近年来新校区人口密度和活动频率的增大, 文心湖出现水体水质下降、自净能力差等诸多问题。文心湖的水深较浅 (平均水深为1m) , 阳光穿透性较好, 水体含氧量丰富, 非常适宜藻类的生长繁殖。但是, 文心湖受人为活动影响较大, 生态系统较为脆弱, 易导致富营养化问题。文心湖面积小, 水域较封闭, 不能很好地和外界水源发生水力联系。此外, 还存在文心湖的内源释放问题。文心湖的内源污染主要是未能及时收割的水生植物在湖内腐烂引起的污染和底泥污染物释放引起的污染。有研究表明, 即使将水体外部污染源控制到最低状态, 短时间内由于底泥中营养盐内负荷的存在和释放, 水体仍可发生富营养化。综上所述, 文心湖在生态方面, 主要存在以下问题:1) 文心湖的水生植物严重缺乏, 诸如沉水植物、挺水植物、浮水植物、漂浮植物严重不足, 而投放的又主要是以水生植物为食物的杂食性鱼类, 鱼类食物严重不足。2) 文心湖的整体生态系统并不完整, 底部水生生物严重不足。另外, 文心湖底部为沙土和土固膜, 缺少底泥, 不利于沉水植物的存活和生长, 作为一个较封闭的生态系统, 生物多样性严重缺乏, 不利于生态系统的平衡稳定。3) 目前文心湖的透明度低, 观赏性鱼类可视率低, 达不到观赏的目的。

污染景观水体的治理技术主要可分为物理、化学和生物三大类方法。用物理、化学方法治理污染景观水体, 虽能在一定程度上使景观水体得到净化, 但局限性较大只能在短期内暂时地缓解水体的污染, 且风险较大。若长期使用物理、化学方法, 治理效率会逐级递减, 还可能造成二次污染。目前, 人们逐渐认识到生态治理稳定、长效等优点, 慢慢转向生态修复治理景观水体。生态—生物法以生态学原理为指导, 人工养殖抗污染和强净化功能的水生动、植物, 利用生物间的相互作用在景观水体中恢复或建立平衡的生态系统, 增强水体的自我净化能力, 从而使水体得到净化。其优点是处理效果好、造价低、耗能低、运行成本低等, 并可以从根本上解决景观水体的污染问题。所以, 对文心湖进行治理及生态景观设计旨在改善校园生态环境, 为校园污染景观水体的规划提供依据, 同时可以为其他小型景观水体的生态修复提供借鉴。

1 文心湖生态景观设计

生态设计的基本思路是, 先消除水体争氧物质, 维持一定的溶氧水平, 随后根据水体溶氧和光照的变化特点, 选用不同类型的微生物菌群, 以快速培植优势好氧微生物, 打造生态基础;并通过水生动、植物的定向培植, 建立起人工生态, 通过人工生态向自然生态演替, 恢复水体生物多样性, 并充分利用生态系统的循环再生、自我修复等特点, 实现水生态系统的良性循环。

1.1 水生植物的配置

1.1.1 消除水生植物生长的危及因子

底质改性可以用微生物如一些降解细菌介入工艺实施水体底质生物修复, 原位降解底泥的有机污染, 迅速重建严重受损的底端生物链———腐食食物链, 为上行生物链的梯次恢复奠定基础, 加速底泥的矿化进程。在这个系统中, 有机物逐渐向高一级食物链转移, 但是在每一级的转移过程中, 只有大约10%的有机物转化成为生物体的机体组成部分, 其余大约90%都被转化成为水和二氧化碳等物质, 并释放出能量。一般的食物链都至少有四、五级生物组成, 最终的高级生物体大约只有最初有机物的万分之一或十万分之一。这样就达到了降解有机物, 消除污染的目的。由于微生物将底泥分解转换, 底泥逐渐被分解、转换、传递, 使底泥中有机物含量减少, 比例降低。从而使底泥性质稳定, 不在向上覆水体释放营养盐, 底泥中有机物比例减少, 使得底泥体积、底泥厚度降低和减少。

1.1.2 水生植物的配置

水生植物的配置采用一种挺水植物为主, 其他植物为辅的原则, 要求主次分明。例如选芦苇作为主要的水生植物, 则芦苇须覆盖大部分的除高大乔木以外的河岸空间。其他水生植物可进行灵活配置, 各个空格里布置方法应当有所不同, 切忌千篇一律。每一个空格里植物种类不宜过多, 不可造成杂乱无章的现象。根据植物的形态、花色等进行适当的组合。引进适宜本地生长的浮叶植物、沉水植物等不同水生高等植物, 辅以滤食性动物的增殖、放养等措施, 进一步畅通系统内能量和物质的循环途径, 提高水体的自我修复能力。如挺水植物:荷花、黄菖蒲、水葱、芦苇、水蜡烛 (香蒲) 、花叶芦竹、慈姑、茭白、美人蕉、雨久花;浮水植物:睡莲、荇菜、萍蓬草、芡实、玉莲。

另外, 也可以设计一些生态浮岛。生态浮岛具有附着生物多, 水中直接吸收N、P等特点, 对浮游植物的抑制、提高水的透明度等方面有显效果。生态浮岛以框架控制植物生长区域, 避免漂浮植物在水域内狂长形成二次污染, 失去控制。植物选择营养吸收率高的, 在暖季采用蕹菜、水花生等, 寒季为圆币草、粉绿狐尾藻, 在美化水域景观的同时, 削减水体中富含的氮、磷等, 净化水质。

1.2水生动物的投放

最可行的方法是滤食性鱼类控藻, 即在文心湖放养滤食性鱼类 (鲢、鳙) , 高效滤除蓝藻, 通过下行效应控制水华蓝藻的密度, 并通过渔获物将水体中的N、P去除。当水体中的虑食性鱼类生物量达到50g/L能有效地控制水华的发生, 因此在高温季节来临之前, 在文心湖投放适量的滤食性鱼类, 抑制藻类, 防止水华的发生。还可以投放一些河蚌等滤食性底栖动物, 以消除沉底的有机物。

1.3 系统维护

人工湖建成后的维护管理是使人工湖水生态系统保持良性循环与平衡的重要保证。为了更好地发挥水体生态系统的自净作用, 除了常规的水体养护外, 要注意对湖体输入量和输出量的控制。首先应控制外来污水的大量进入;其次, 湖中种植的水生植物要定期收割。这样, 既可及时带出大量的氮、磷, 又可促进生物的生长。再者, 湖中放养的水生动物应根据生长情况, 适当追加或捞出, 使整个湖中的食物链保持通畅。

3 总结与展望

景观水体修复的过程中, 物理化学方法虽然能够达到一定的治理效果, 但是可能对原有的生态系统造成破坏, 并且效果是短暂的。生态修复的方法作为一种治理景观水体的新技术, 克服了物理、化学方法的不足。近几年人们已经开始研究景观水体修复的数学模型, 从而开始从数学模型的角度对其进行更精确有效的研究, 从而寻找经济有效地控制景观水体污染的方法

摘要：尝试着以浙江海洋学院的文心湖为例, 用生态学的理念和方法对污染景观水体进行整体的生态设计, 为校园小型污染景观水体的治理提供参考。

关键词：小型,污染,景观水体,生态修复

参考文献

[1]卢莉琼.人工湖生态设计方法研究[J].上海环境科学, 2002, 21 (6) :375-377.

[2]于江.浅析人工湖泊治理设计方案[J].辽宁建材, 2008 (1) :49-50.

[3]何淑英, 徐亚同.湖泊富营养化的产生机理及治理技术研究进展[J].上海化工, 2008, 33 (2) :1-4.

生态修复技术在水体污染治理中的应用 篇3

关键词 污染水体；植物修复；湿地植物

中图分类号：X524 文献标志码：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2016.18.127

水资源是我们生活中必不可少的一种资源，属于环境的其中一个控制性因素。不仅如此，还属于一种战略性经济资源，更是一个国家綜合国力的重要内容之一。现阶段，我国大部分地区的水质均有所污染，使可利用水源总量在不断下降，其供给面临很大的威胁。怎样充分确保水资源科学合理的利用，有效避免水资源环境污染，是业界人士关注的一个重要问题。植物修复作为一种绿色、有效的修复技术，已经在污染水体修复中得到应用，取得明显实效。本文主要研究了该技术在污染水体修复中的机制。

1 植物修复技术概念

即通过某些植物对环境中某些污染物的吸收、固定、转移等诸多特点，来减少或者去除其中的污染物，使得受到污染的生态环境得到恢复的一种技术。

通过这种技术来修复，主要涉及到水体中无机物（如重金属、氮磷营养盐等），还涉及到有机污染物。那些生长比较迅速的高等湿地植物，它们在生长过程中能够充分吸收水中的营养盐，发挥出营养库的功能，利用科学方法将许多无机物转移出来；同时，维持其生物量，保证水体环境有较高的净化能力[1]。不仅如此，植物还能够利用吸收和降解、生物酶等各种不同的途径来将水中污染物除去。

2 修复原理

2.1 湿地植物

2.1.1 吸附、沉降作用

湿地植物具有非常健壮的根茎，可以在水里面构建起一个良好的过滤层，当水经过该层的时候，其中含有的污染物能够被滤除，根系将吸附许多不溶性胶体，并发生吸附、沉降等一些的反应。另外，根系上的许多微生物当进入内源呼吸期后将形成菌胶团，其能够利用悬浮性有机物与沉降新陈代谢产物的方式使附近水体得到净化。

2.1.2 吸收作用

水生植物生长时，其根系可以对水中的营养盐进行吸收，然后将其转化，并积累，使其生长所需营养得到满足[2]。研究发现，水生植物中氮、磷含量均高于其生长需要的最低数值，而且伴随水中氮、磷水平的提升而不断改变。不仅如此，由于它们的生命期大于藻类，所以，氮、磷等在其中可以稳定储存。当把它们从水中移出的时候，污染物同样会从水中排出，最终起到净化水体的作用。

2.1.3 微生物作用

水生植物具有丰富的根系，从而为微生物生长创造了良好的条件。根系会将光合作用形成的O2释放出来，这样就可以为微生物创造良好的有氧条件，使其能够将附近沉淀物氧化分解。另外，根区外地厌氧环境对其反硝化作用非常有帮助，使反应持续进行，最终能够将其中的氨态氮除去。

2.1.4 抑藻作用

水生植物能够对水体之中的藻类形成一定的竞争抑制作用。首先，水生植物利用竞争光和营养物质的方式来实现对藻类的抑制。其次，部分水生植物的根系可以产生一种抑藻物质，对藻类生理代谢功能产生一定程度的破坏，利用该方法来对其生长进行抑制。例如，菇类化合物、类固醇等[3]。

2.2 修复效果

2.2.1 对外源污染物的拦截

该类物质大体上涉及到城镇与农业污水，这是造成水体富营养化的其中有个关键因素。湿地植物在拦截外源污染物汇入水体过程中扮演着非常重要的角色。

2.2.2 降解有机污染物

此外，还发现，水生植物能够对水体中的有机污染物进行降解。袁蓉等相关专家人士通过凤眼莲来对萘污水进行处理，结果发现能够实现92.0%净化率。黄文凤等在研究过程中通过厌氧-水葫芦-吸附组合工艺来处理RDX与TNT废水，使其中污染物浓度明显降低，达到国标。

2.2.3 吸收氮、磷等营养盐

湿地植物能够对水中营养盐（主要是氮、磷等）进行充分吸收。张彦海等相关人士探讨了美人蕉对水体中氮磷的吸收，研究发现，美人蕉浮床系统内DO不断减小，对TN、NH3-N、TP的吸收率依次为56.8%、66.1%与49.4%。

2.2.4 富集重金属

水生植物能够将水中重金属除去。Zhu等相关专家人士指出，通过水葫芦来将其中的Cu6+、Cd2+去除，具有最佳效果，排在第二位的是Se6+、Cu2+，然后是As5+、Ni2+，不仅如此，研究还指出其根部是富集的主要器官。

2.2.5 抑制藻类生长

研究发现，湿地植物能够对水体中的藻类生长起到抑制功能。该结果最初是哈斯勒等专家学者研究发现的。科甘等业界人士发现，金鱼藻可以对蓝藻水华产生明显的抑制，然而对绿藻却没有显著的抑制效果。阿尔卡等指出，水葫芦叶与根两个部位的渗滤液都可以对斜生栅列藻产生明显的抑制作用[4]。

2.3 湿地植物的应用概况

2.3.1 人工湿地系统

该系统主要利用模拟自然湿地来构建起湿地系统，以此来对污水进行处理，这属于一种新的技术手段。第一，其建设费用相对较低，运行成本也不高，非常容易进行维护，同时还可以取得非常不错的效果；第二，其可以有效修复生态体系，该方面的优点对修复我们赖以生存的环境起着非常关键的作用，并且发展成当前业界的焦点问题。

2.3.2 净化塘

这属于通过植物对污染水体进行修复的常用技术之一，其是为以某种具有特定功能的湿地植物占绝对优势而构建起的一个系统。主要是利用湿地植物所具有的富集、吸收等功能与植物群落的吸附、阻滤功能来对其中存在的污染物发生作用，最终实现净化的效果[5]。

2.3.3 人工围隔系统

通过该方式构建水生植被对水体进行修复，深受专家学者的青睐。2000年，中科院某所选择在莫愁湖构建围区，通过这种方式来对富营养化湖水进行净化，在其中陆续种植各种湿地植物。例如，凤眼莲、伊乐藻等，来展开一系列的研究，然后发现，该系统既可以明显除去水中的氮磷物质，还能够抑制藻类生长，而且在很短时间之内将水体透明度提高。另外，还能够对外源污染物形成良好的缓冲能力。

3 结语

污染水体湿地植物修复技术具有诸多优点，例如成本相对较低，效果较好，因此，其应用潜力十分宽广，特别是该技术的综合生态效益具有优势。然而，因植物修复技术在现阶段属于新型方法，应用实践相对较短，同时非常繁琐，并非单一学科队伍就能够完全研究明白的，因此，在今后需要业界人士切实加强理论研究和实践应用。

参考文献

[1]李吉锋，叶玉超. 国内湿地重金属污染及植物修复技术研究进展[J]. 广东农业科学，2013（7）：164-166.

[2]温闪闪，刘芳. 水生植物对污染水体修复的研究进展[J]. 净水技术，2014（4）：9-13.

[3]林芳芳，丛鑫，黄锦楼，陈琴. 人工湿地植物对重金属铅的抗性[J]. 环境工程学报，2014（6）：2329-2334.

[4]刘春梅，王正扬. 挺水植物修复技术在处理受污染开放水体中的实验研究[J]. 农业装备技术，2014（4）：59-61.

[5]蔡潇琦，洪剑明，商晓静，王博宇，张强. 翠湖湿地沉水植物修复方法初探[J]. 湿地科学与管理，2014（2）：58-61.

生态修复技术在水体污染治理中的应用 篇4

河道治理及水体生态修复治理工艺

摘要

本发明涉及河道治理及水体生态修复治理工艺。以水生态物滤装置作为水体中有益微生物生长的良好载体，使水体中的微生物得以聚集，快速挂膜，修复低等生物群腐食食物链；同时对水体曝气增氧，将高效生态修复剂投入污染水体，生态修复剂中活性微生物在充氧的环境中，可去除杂草、水藻；辅以基底修复技术，采用专有填料产品，使水体中土著微生物快速增长繁殖，形成优势种群，可有效地将底泥中内源性污染有机物质分解转化为二氧化碳和水等无机稳定物质，使水体在较短时间内得到修复治理；同时辅以水生动植物（生态浮岛等技术），延长水体环境的食物链，形成完整的生态链，彻底消除恶臭，恢复水体持续自净功能。它在地表水治理尤其是城市河湖的治理具有很大的推广价值。

权利要求书

1、一种地表水的治理工艺，其特征在于：包括由生态坝组成的源头生物生态拦截系统、生物挂膜和曝气充氧及生物多样性生态循环系统为核心的水体生物修复系统。

2、根据权利要求1所述的地表水治理工艺，其特征在于，所述的强化处理系统融合生态坝拦截及生物滤池技术。

3、根据权利要求1所述的地表水治理工艺，其特征在于，所述的水生态物滤装置是在水域中直接设置微生物载体，大量培养土著微生物形成生物膜，利用生物膜截流和捕食藻类并综合降解污染物。

4、根据权利要求1所述的地表水治理工艺，其特征在于，所述的曝气增氧装置可以是雾化曝气软管、或是水处理行业常用的曝气设备如鼓风曝气装置、表面机械曝气装置、射流曝气装置、喷水式曝气装置等中的一种或几种。

5、根据权利要求1或4所述的地表水治理工艺，其特征在于：所述的曝气增氧装置结合了水流营造装置，使水体流动，同时实现水流营造和曝气充氧两种功能。

6、根据权利要求1所述的地表水治理工艺，其特征在于，所述的生态修复剂是包含：芽孢杆菌、巨大芽胞杆菌、低温有机矿化菌、硝化菌、反硝化菌光合菌等。

7、根据权利要求1所述的地表水治理工艺，其特征在于，所述的地表水内部还可以直接种植水生植物，水生植物可以种在水下、岸边或是无土种植在漂浮于水面的浮岛上。

8、根据权利要求1所述的地表水治理工艺，其特征在于，所述的地表水内部还直接放养鱼类、贝类等水生动物。

9、根据权利要求1所述的地表水治理工艺，其特征在于，所述的基底修复是指用特殊的生物填料，使水体中土著微生物快速增长繁殖，形成优势种群，可有效地将底泥中内源性污染有机物质分解转化为二氧化碳和水等无机稳定物质，使水体在较短时间内得到修复治理。

10、根据权利要求1所述的地表水治理工艺，其特征在于，经过上述的处理工艺流程，地表水能够形成持续自净功能的生态系统，从而恢复水体水质。

说明书

河道治理及水体生态修复治理工艺

技术领域

本发明涉及环保行业中对河流、湖泊、水库、海洋港湾、人工河流、人工湖、池塘等地表水域的水质进行处理净化的一种方法。

背景技术

河流、湖泊、水库、海洋港湾、人工河流、人工湖、池塘等地表水域存在着较严重的污染。污染源主要来自于工业污水、生活污水、雨水径流所携带的面源污水、风沙扬尘携污等。可以分为两类：一类是外源污染，及污水的汇入、大气沉降等外部因素；另一类是内源污染，即由于污染物在水体内的停留、沉积而形成的底泥，这些底泥还有大量的污染物质，并不断往水体内释放氮、磷以及有机质。

我国目前对天然的河流、湖泊、水库等地表水域的治理措施基本是依靠市政工程手段，即截污、驳岸、清淤加换水，这些方法对地表水域的水质净化很有好处，这是不容置疑的，但是也存在投资极其巨大、建设周期长的致命弱点，一条小河的治理资金往往需要几十亿元，而且配套管网建设、配套污水处理厂建设极其繁杂，需要数年的工期；同时还存在以下不足：

1、驳岸及清淤的工程量大，成本高，清理出的污泥处理不当易引起二次污染；

2、无法做到完全截污，由于河、湖是开放式系统，类似大气沉降这样的污染源无法做到完全截除；

3、治标不治本，清淤后换水的水质无法保持，由于地表水的微生态系统随着底泥的清除被破坏，河道、湖泊的自净能力下降，一旦遇到外源污染水体将再度恶化；

4、很多地表水域属于封闭性半封闭性水域，如湖泊、水库、海港、大湖湖汊、死河汊、城市死水河道等，由于水体封闭、流动缓慢、与外部交换不畅，呈死水状态，水体的自我净化能力极度低下，即便是较少量的污染源进入水体，由于得不到及时分解净化，日积月累也会使水质逐渐富营养化，进而导致发臭，形成恶性循环。

发明内容

本发明的目的是公开一种河道治理及水体生态修复治理工艺，已解决恶化的地表水体水质及生态恢复的问题，改善人居环境。

本发明的技术解决方案是：

一种河道治理及水体生态修复治理工艺，包括以由生态坝、生物滤池组成的源头生物生态拦截强化处理系统、生物挂膜和曝气充氧生物链重建系统及生物多样性生态循环系统为核心的水体生物修复系统。

源头生物生态拦截强化处理系统由生物滤池及生态坝系统组成。其中生物滤池用于点源污染（污水经排污口进入水体）的控制，在排污口附近设置生物滤池，污水通过生物滤池的作用，可去除大部分邮寄污染物及悬浮物，削减污染负荷。经沉淀后的上清液进入河道旁的生态拦截系统。而生态坝系统用于面源污染（雨污水形成地表径流进入水体）的控制。生物滤池出水及收集的地表径流进入生态坝拦截系统，污水经处理后排入水体，可有效控制进入表面水体的负荷。该系统只需利用河湖的边坡建设，无需额外占地。

生物挂膜和曝气充氧生物链重建系统通过直接在地表水体内部设置微生物附着载体，即水生态物滤装置，促使水域中原有土著微生物在微生物附着载体上大量繁殖，形成生物膜，最终依靠生物膜上的大量微生物分解净化水体中的污染物，实现水质的直接净化。

并同时直接在地表水体内部设置曝气充氧装置进行曝气充氧，提高水体中溶解氧含量；所述的曝气充氧装置是雾化曝气软管，直接敷设在所述地表水体中，并与设置在岸边的压力气源相连接；所述的微生物附着载体设置在所述的雾化曝气软管的上方或附近。

在所述地表水体内部直接设置水流营造装置，使水体充分流动，并使所述曝气充氧装置所充入的溶解氧随水流流向所述的微生物附着载体。

通过投加筛选的生物复合酶及微生物来改善水体的微生态系统，加快恢复水体低等生物腐食食物生物链的建立。所述的生物修复剂：芽孢杆菌、巨大芽胞杆菌、低温有机矿化菌、硝化菌、反硝化菌光合菌等。

生物多样性生态循环系统通过在地表水体内部还直接种植水生植物，水生植物可以种植在水下、岸边，或是无土种植在漂浮在水面的浮岛上。

在所述地表水体内部还直接放养鱼类、贝类等水生动物。

本所述地表水基底修复技术是指在水体底部投加特殊填料，激活土著微生物迅速繁殖，而被激活的数量庞大的微生物菌群及后期投加的微生物群可逐渐分解底泥，进而恢复河道、湖泊的自净能力，从而使水体水质得以改善。

本发明的有益效果是：源头生物处理与生态拦截强化处理系统不仅可以控制进入水体的污染负荷，而且可以美化河道、湖泊护岸，无需额外占地。而生物挂膜和曝气充氧生物链重建系统及生物多样性生态循环系统可以改善水体微生物系统，恢复水体生物多样性，提高水体的自净能力，有效改善水体水质。整个工艺不需要清淤，不会引起二次污染。与传统的治理方法相比，可短时间内消除河道、湖泊的黑臭、富营养化等水质恶化现象，恢复河道、湖泊的自净能力。

附图说明

图

1、河道治理及水体生态修复治理工艺流程图 图

2、生物滤池剖面示意图 图

3、生物滤池工作示意图

图

4、生态物滤装置、基底填料安装方式 图

5、曝气充氧装置工作方式示意图

具体实施方式

本发明是一种河道治理及水体生态修复治理工艺，如图所示，具体实施方式如下：

（1）源头生物生态拦截强化处理系统

在河道或湖泊岸边的排污口处设置生物滤池，生物滤池包括高效滤料、曝气系统、反冲洗系统、沉淀系统组成。可根据处理量分为钢筋混凝土式（水量大）和玻璃钢一体式（水量小），高效滤料选择适合用于低氮磷浓度的湖水的处理，吸附处理容量大，运行费用低的“F.F”吸附过滤材料；同时具有物理截留（过滤）的作用，过滤水中藻类及悬浮物，提高水体透明度。由上部进水，采用多孔管布水系统，出水经过沉淀池沉淀后排入生态坝拦截系统。

工艺中生态坝拦截系统，包括布水系统，填料床，排水系统，植被等。布水系统为PVC穿孔管布水。填料可由砾石、粗砂、土壤组成。排水系统为设置在填料床底部的PVC穿孔管收集后排水。表面植被可选用挺水植物等。

该系统从源头上控制进入水体的污染源。（2）生物挂膜和曝气充氧生物链重建系统

生物挂膜和曝气充氧生物链重建系统通过直接在地表水体内部设置微生物附着载体，即水生态物滤装置，促使水域中原有土著微生物在微生物附着载体上大量繁殖，形成生物膜。

生物膜由生态基等生物填料组成，主要由编织层和泡沫层组成，在水流中保持漂浮状态，根据水体深度决定生态基的安装深度。

曝气充氧装置由水流营造装置与曝气充氧装置相结合的一体式造流曝气机，由造流曝气机同时实现水流营造和曝气充氧两种功能。

连续曝气10天后，水体溶解氧逐步上升至2mg/L以上时，生态基上已经附着部分微生物，水体逐步改善，产生适合微生物生存的环境，随后开始投加微生物，水体会在50天发生明显变化，逐步构建起适合水生动植物生存的环境。

（3）生物多样性生态循环系统

在河道或湖泊岸边种植水生植物，根据水深不同，分为挺水植物区、浮水植物区、沉水植物区；

挺水植物区：在湖岸周围水深0.5米以内的种植挺水植物。主要种植荷花、香蒲、鸢尾、千屈菜、花叶芦竹、芦苇、再力花、水葱、伞草等植物。

浮水植物区：在湖岸周围水深0.5~1.0米以内的种植浮叶植物。主要种植品种为菱角、睡莲、萍蓬草。

沉水植物区：在湖岸周围水深1.0~1.5米以内的种植沉水植物。主要有沉水植物主要有穗状狐尾藻、轮叶黑藻、篦齿眼子菜、马来眼子菜、五刺金鱼藻、苦草。

鱼类种群、大型无脊椎动物构建。适当放养一定密度的鲢、鳙鱼等，抑制藻类生长，控制蓝绿藻水华发生，为水生植被的全面恢复重建创造条件。大型水生动物是水体自净生态系统生物链中重要的“消费者”，它们吞食水中微小生物或其他生物排泄物和有机残屑，从而在水体净化中发挥作用。为减少底泥中的有机碎屑，进一步改善水质，放养能摄食有机碎屑、腐屑的底栖动物铜锈环纹螺、田螺等。

同时投放专有基底填料，是微生物在基底大量繁殖，对基底底泥起到一定的分解作用，去除湖底内源污染物。

经过上述工艺步骤，水体将会恢复为正常的浅绿色，水体的各项水质指标将逐步提高至地表V类水以上标准；而河道、湖泊的底泥会逐步降解、含水率会大大降低、底泥减少，底泥颜色也逐步由黑色恢复为浅黄色，最终，河道、湖泊的生态系统将得到稳定，持续自净能力恢复。

说明书附图 图

1、河道治理及水体生态修复治理工艺流程图

图

2、生物滤池剖面示意图

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3、生物滤池工作示意图

图

4、生态物滤装置、基底填料安装方式

图

水体重金属污染治理技术研究进展 篇5

水体重金属污染治理技术研究进展

摘要：随着工业的.发展和人口的不断增加,重金属废水排放量增加.有毒重金属对环境的严重威胁正逐渐成为全球性问题,不仅对环境造成危害,还威胁着人类的健康.介绍了水体重金属污染现状及危害,综述了目前国内外治理水体重金属污染主要技术的研究进展,指出了微生物治理重金属污染水体的良好应用前景.作 者：张坤 罗书 Zhang Kun Luo Shu 作者单位：泸州市环境保护监测站,四川,泸州,646000期 刊：中国环境管理干部学院学报 Journal：JOURNAL OF ENVIRONMENTAL MANAGEMENT COLLEGE OF CHINA年，卷(期)：,20(3)分类号：X52关键词：重金属 水体污染 微生物治理

生态修复技术在水体污染治理中的应用 篇6

污染河流治理与修复技术现状及展望

摘要：对河流治理与修复技术进行了综述,将其归纳为物理、化学、生物修复技术三大类:物理技术包括人工曝气、引水冲污、底泥疏浚;化学技术包括化学除藻、重金属固定;生物修复技术包括微生物强化、植物强化、生物膜法.对每种技术的研究现状进行了简介和评价,并展望了这三类技术今后的发展方向.作 者：苏冬艳    崔俊华    晁聪    张建辉    王培宁    SU Dong-yan    CUI Jun-hua    CHAO Cong    ZHANG Jian-hui    WANG Pei-ning  作者单位：河北工程大学,城建学院,河北,邯郸,056038 期 刊：河北工程大学学报(自然科学版)  ISTIC  Journal：JOURNAL OF HEBEI UNIVERSITY OF ENGINEERING(NATURAL SCIENCE EDITION) 年，卷(期)：, 25(4) 分类号：X522 关键词：河流污染治理    修复技术    物理技术    化学技术    生物修复技术   

生态修复技术在水体污染治理中的应用 篇7

表面活性剂在多环芳烃污染土壤修复中的应用

介绍了单一表面活性剂(非离子表面活性剂、生物表面活性剂)、阴-非离子混合表面活性剂对多环芳烃的增溶作用、增溶机理及无机离子对表面活性剂增溶能力的.影响,综述了化学表面活性剂和生物表面活性剂在污染土壤生物修复中的应用.由于生物表面活性剂具有许多独特的优点,今后应加强生物表面活性剂的开发与应用研究.

作 者：王宏光 郑连伟 Wang Hongguang Zheng Lianwei 作者单位：东北大学,理学院,辽宁,沈阳,110004刊 名：化工环保 ISTIC PKU英文刊名：ENVIRONMENTAL PROTECTION OF CHEMICAL INDUSTRY年，卷(期)：26(6)分类号：X53关键词：表面活性剂 多环芳烃 土壤修复 增溶

生态修复技术在水体污染治理中的应用 篇8

污染景观水体治理的物理方法有哪些?

景观水体净化的物理方法有机械过滤、疏浚底泥、水位调节、高压放电、超声波等方法，这些方法效果明显，但不易普及，难以大规模实施，过去常用的有疏浚底泥和水位调节两个方法，疏浚底泥是为了抑制泥中氮、磷的释放而污染水体，

定期补水是为了稀释污染物浓度，其主要机理为稀释作用，其并不改变污染物的性质，但可为进一步的净化作用创造条件，如降低有害物质的浓度，使水体其它净化过程尤其是生物净化过程能够恢复正常。定期补充水的处理方法对于较小水面的景观水体来说是一种行之有效的方法。在经济上可行，也达到预期的效果。

生态修复技术在水体污染治理中的应用 篇9

湖泊富营养化控制与治理技术及综合示范主题 三峡水库水污染综合防治技术与工程示范项目 “典型次级河流水污染控制与生态修复研究示范”等

2个课题申报指南

一、指南说明

本项目以服务于三峡水利工程绿色水电建设及区域经济社会可持续发展为中心，重点实现超大型水库生态系统动态模拟、小流域生态修复及污染控制、库区消落带生态系统保育与修复、梯级水库群多目标调度、流域污染控制综合集成等方面的技术突破与集成示范。项目的标志性成果包括：全面阐明三峡水库不同运用水位条件下的生态环境演变规律及环境后效、次级河流流域污染控制及生态重建示范工程并在示范河段消除黑臭、完成三类典型重污染消落带生态修复工程示范、三峡水库及上游水库区多目标水资源调度优化方案、库区及上游农业面源污染控制综合示范。本项目将构建超大型水库生态修复技术体系、完善以上游流域面源控制为重点的超大型水库流域管理技术体系，形成我国（超）大型水库水污染综合防治与生态安全保障的综合方案，为三峡水库水污染防治规划和水环境治理实践提供科技支持，切实保障三峡水库的水环境安全。

“三峡水库水污染综合防治技术与工程示范”项目共设置6个课题：

课题1-不同水位运行下水环境问题诊断及生态安全保障研究 课题2-库区小流域磷污染综合治理及水华控制技术研究与示范

课题3-典型次级河流水污染控制与生态修复研究示范 课题4-三峡库区及上游流域面源污染控制技术与工程示范 课题5-水库群梯级联合调度改善库区水质的关键技术与示范 课题6-库区及上游流域水资源开发利用与水污染防治综合集成技术研究

其中，本项目第3 和第5 两个课题通过发布指南征集课题申报书，经评审后择优确定课题承担单位。

二、指南内容

课题 3：典型次级河流水污染控制与生态修复研究示范

（一）研究目标

针对次级河流流域人口及经济急剧增长、河流生态严重退化的问题，突破次级河流流域自然村落、小城镇污染源综合治理、城乡一体污染综合防控、库岸湖滨带和河流生态修复等方面技术，完成三条典型次级河流10～15km河段水质改善和生态重建工程示范，示范河道消灭黑臭和劣V类水体，提出快速城镇化进程中次级水系水资源重构模式及库区次级河流综合治理的整体技术方案。

（二）研究内容

（1）快速城市化次级河流水污染控制与生态修复关键技术集成及示范

以三峡丘陵区域快速城市化进程中的梁滩河流域为对象，采取源头控制与过程阻断相结合的综合防控思路，围绕污染物跨介质转移与空间运输过程的控制消减与利用，通过开展快速城市化进程中的河流城镇一体污染综合治理和受污染河道原位微生物生态修复技术研究与示范，提出快速城市化进程中水系与水资源重构模式以及构建健康河流的整体流域实施方案，为快速城市化进程中的健康河流构建提供系统的集成技术。

（2）滨城湖盆次级河流水污染控制与生态修复关键技术集成及示范

以库区腹地次级支流澎溪河为研究示范对象示范。针对小流域的污染负荷特征，开展城镇生活垃圾和污水处理的技术研究与示范；开展生态村落构建技术、水污染立体防控技术与工程示范；开展河道综合整治、湖滨带湿地生态修复技术及工程示范。以汉丰湖生态调节坝的运行方式为重点，开展缓坡消落带生态防护带、平坝湖盆消落带湿地生态系统重建技术研究与示范、城镇污水厂尾水排放水质改善、构建河岸湖盆湿地与水质保障技术研究；构建适用于库区调节坝控制的次级河流污染控制与生态改善的示范模式。

（3）现代农业产业园次级河流水污染控制技术体系研究与工程示范

现代农业产业园将畜禽养殖从分散污染源转化为集中点源，且集约化程度、产业规模具有逐渐增加的趋势，由此伴生了一系列新的环境问题：农业废弃物排污量大，农地消纳困难；追肥过量而诱导的区域水系污染问题日渐突出。本研究将以重庆桃花河现代畜牧养殖园区为研究基地，结合区域生态环境承载力和不同农地畜禽污肥消纳能力，按照“农作物生长需求——土壤营养元素（N、P）赋存量——降雨及地表径流”技术路线，开展现代农业畜禽养殖产业园集约化、产 业化和适合山地丘陵的“养殖-产污控-资源化产品-还田使用-流失控制”的污染控制关键技术、关键设备及技术体系和示范研究。最终形成养殖种植循环农业的及资源化利用的产业化模式，为农业产业的可持续发展提供的环保技术支撑。

（4）库区次级支流水污染控制与生态修复的整体方案研究

以环境和谐与生态健康的库区次级河流水环境体系为核心，从健康河流水系空间格局、生态容量分配、功能区域间（水-陆-城市）的适配关系等方面，提出库区典型地理水文背景下的健康河流指标分级与诊断评价体系，建立典型次级支流的生态服务功能分区及容量匹配方法，形成流域污染物立体防控、近岸人工生态工程修复、河流水系动力学与水生态系统优化的水污染综合控制与整体恢复方案，构建面向河流健康的强化控污、生态景观与水系容量补偿三位一体的水系生态重建关键技术体系。

（三）考核指标及成果形式

（1）设立三类次级河流水体改善及生态修复综合示范区，建成示范工程7~8项，实现示范区内城乡污水负荷削减75%以上，或提升5%～10%，农业农村径流污染负荷消减20%～25%，污染负荷总量削减10%～15%；（2）示范次级支流建立5.0～10.0km的河道水质综合净化与生态修复、生态河道构建技术验证示范段，示范区段内消除黑臭现象、劣V类水体，夏季水体DO维持在2mg/L以上，示范河段水环境质量得到明显改善；

（3）完成次级河流消落带湿地生态系统构建和保育工规模示范工程2项；

（4）突破重大关键技术7～9项，申请专利8～12项，研发成套设备3～5套；

（5）培养博士、硕士研究生20人左右；发表高水平学术论文25篇以上。

（四）课题实施年限

2012年01月至2015年12月。

（五）课题经费及来源构成

课题中央财政预算不高于2375万元，配套经费不少于4000 万元。

（六）其他要求

（1）课题采取行政管理单位与课题承担单位双负责制。（2）优先选择承担过“十一五”水专项湖泊主题“三峡项目”的单位。

（3）课题申报单位对示范区域水环境问题有较丰富的了解认识，具有技术储备与较强的协调示范工程的能力。

课题 5：水库群梯级联合调度改善库区水质的关键技术与示范

（一）研究目标

针对水库群调蓄对三峡水库水质和生态过程的可能影响，突破三峡水库水流-水质-水生态的动态耦合分析模拟技术、防控支流水华及保证饮用水源地水质安全的水库群联合调度准则确定及方案生成技术、水库群联合调度多目标优化分析技术，构建水库群联合多目标优化调度决策支持系统及业务化平台，开展长江干流“溪洛渡-向家坝-三峡”等骨干梯级水库群联合多目标优化调度示范，在确保传统效益不受影响的情况下，保证三峡库区重点水源地水质保证达标95%以上，单次支流水华藻类生物量下降50%，水华影响范围缩小60%。

（二）研究内容

（1）

水库群联合调度与三峡水库生态环境变化的耦合过程研究

在系统收集并分析三峡及上游流域水流水质相关资料的基础上，建立水库群联合调度运行下溪洛渡—向家坝—三峡梯级水库群干流水流-水质模型，系统分析三峡上游梯级水库群投入运行对三峡水库水流、水质等影响的大小及规律，同时为研究三峡水库支流水华精细模拟问题提供干流边界条件，为研究三峡库区饮用水源地水质安全问题提供水质背景及模型基础，为水库群联合优化调度提供调度空间。

（2）

防控三峡水库支流水华的水库群联合调度关键技术研究

针对三峡水库支流库湾普遍存在的分层异重流现象，探明支流分层异重流特殊水动力背景下水华生消的机理，突破水流场、温度场及泥沙浓度场三场耦合的数值模拟技术，建立干、支流水流-水质-水生态的动态耦合分析模型及支流水华情势的预测预报方法，分析三峡水库支流水华情势对水库群联合调度的响应规律，论证通过梯级水库群联合调度防控支流水华的可行性及调度方法，提出不同背景下防控三峡水库支流水华的三峡及其上游梯级水库群联合调度需求，构建联合调度方案生成技术。

（3）保障三峡库区饮用水源地水质安全的水库群联合调度关键技术研究

全面收集三峡库区饮用水源地基本资料，开展三峡库区饮用水源地水质安全问题的识别及风险分析，建立三峡库区饮用水源地水质安全预警预报模型，分析三峡及其上游梯级水库群联合调度对三峡库区饮用水源地水质安全的影响，论证通过水库群联合调度保障水源地水质安全的可行性及调度方法，提出保障三峡库区饮用水源地水质安全的三峡及其上游梯级水库群联合调度需求，构建联合调度方案生成技术。

（4）水库群多目标优化联合调度示范及效果评价

探讨协调水库传统效益及生态环境效益的机制，构建既保障防洪、发电、通航、供水等传统效益、又兼顾防控支流水华及保障水源地水质安全的水库群多目标优化调度的模型及方法，搭建水库群联合多目标优化调度决策支持系统及业务化平台，提出“溪洛渡-向家坝-三峡”梯级水群联合调度改善三峡水库水质的调度运行导则，开展中长期及短期应急多目标优化调度示范及其效果的评价。

（三）考核指标及成果形式（1）三峡及上游梯级水库群基础信息数据库1套；

（2）三峡及上游梯级水库干流水流、水质模型1套；（3）三峡水库支流水华预测预报模型1套；

（4）三峡库区饮用水源地水质安全预警预报模型1套；（5）水库群联合调度防控三峡水库支流水华及保障三峡库区饮用水源地水质安全的可行性分析报告各1份；

（6）水库群多目标优化调度的模型及方法1套；

（7）防控三峡水库支流水华及保障三峡库区饮用水源地水质安全的三峡及其上游梯级水库群联合调度运行导则1份；

（8）三峡及其上游梯级水库群联合多目标优化调度决策支持系统及业务化平台1套；

（9）三峡及其上游梯级水库群中长期及短期应急多目标优化调度示范及其效果评价报告1份。通过实施中长期预防调度方案，使三峡水库典型支流水华暴发程度下降幅度达50%以上，包括降低水华暴发频率、缩小水华暴发范围、缩短水华持续时间；同时使三峡水库饮用水源地水质达标率在95%以上；若暴发水华，通过实施短期应急调度方案，使藻类生物量下降50%以上，水华影响范围缩小60%以上；若三峡水库饮用水源地发生突发性水污染事故，通过实施短期应急调度方案，使饮用水源地水质在1-5天内得到有效改善；（10）发表论文30-40篇；申报专利4-6项；

（11）培养青年学术带头人2人，博士后3-5人，博士生7-8人，硕士研究生15-25人。

（四）课题实施年限

2012年01月至2015年12月。

（五）课题经费及来源构成

课题中央财政预算不高于1496 万元，配套经费不少于1000万元。

（六）其它要求

（1）为了使研究成果能用于三峡工程，课题应由包括中国长江三峡集团公司在内的“产学研”结合的团队承担。

LDH在大气污染治理中的应用 篇10

无论是燃烧前脱除系统还是燃烧后捕集系统，其关键技术都是CO2 的分离。根据过程机理，目前CO2 分离方法主要有：吸收法、吸附法、膜分离法、低温分离法等。

1.1 吸收法

吸收法根据吸收机理及所采用吸收剂的不同又分为：物理吸收法、化学吸收法、物理化学吸收法。1.1.1 物理吸收法

物理吸收法就是溶剂吸收CO2 仅通过物理溶解作用，CO2 与溶剂之间不发生化学反应。其主要优点是：①吸收剂在高压及低温条件下单位溶剂吸收CO2量多，吸收剂循环量少；②溶剂再生比较容易，只要减压闪蒸或用惰性气体气提即可达到再生效果，再生热耗低；③溶剂选择性好，无腐蚀，性能稳定。物理吸收法中低温甲醇洗技术在脱碳要求高（Φ(CO2)＜20×10-6）、CO2 捕集量大的大型装置中应用较多，引进技术主要有林德和鲁奇低温甲醇洗技术，国内有大连理工大学和化学工业第二设计院低温甲醇洗技术。南化集团研究院开发的NHD 法CO2捕集技术，与国外的Selexol 技术相似，脱碳后净烟气中CO2 的质量浓度为0.2%，近年来在中小型合成氨、甲醇装置上应用较多，其优点是与低温甲醇洗相比投资较低，工艺较为简单。水洗法为较古老的一种CO2 捕集方法，现在已基本不用。N-甲基吡咯烷酮(Purisol)为鲁奇公司的专利技术，在国内应用业绩极少，溶剂在国内生产厂家不多，价格较高。碳酸丙烯酯法(PC)在国内中小型化工厂仍有使用，其缺点是溶剂损耗高，易造成硫堵[1]。

1.1.2 化学吸收法

化学吸收法是利用CO2 为酸性气体的性质，以弱碱性物质进行吸收，然后加热使其解吸，从而达到脱除CO2 的目的。其主要优点是吸收速度快、净化度高，CO2 回收率高，吸收压力对吸收能力影响不大。其缺点为：①再生热耗大；②溶剂与其他气体（如O2、SO2 或CoS、NOx）发生不可逆的化学反应，生成难以分解的产物，从而影响吸收剂的吸收效率；③由于吸收剂多为碱性溶液，对吸收塔、再生塔及相应管线造成腐蚀。目前典型的化学吸收剂为烷基醇胺和热钾碱溶液。其中热钾碱法主要用于CO2 分压和总压较高的气体中CO2 的捕集，在中型化工厂应用较多，其缺点是溶液腐蚀性较强。烷基醇胺法主要有MEA、DEA 法等，目前在化工厂中使用不多，主要用于电厂烟气、石灰窑排放气中的CO2 的捕集，其优点是可用于CO2 分压和总压均较低的气体中CO2 的捕集，缺点是能耗高，腐蚀性强。1.1.3 物理化学吸收法

其特点是将2种不同性能的溶剂混合，使溶剂既有物理吸收功能又有化学吸收功能。溶剂的再生热耗比物理吸收法高又比化学吸收法低，如环丁砜法、常温甲醇洗法（Amisol）、MDEA 法。其中MDEA 法引进有DOW公司技术、鲁奇公司技术和巴士夫公司技术，国内有南化集团研究院技术，主要吸收剂均为MDEA，由于添加的活化剂不同，使其选择性、吸收能力、再生能耗有所区别。环丁砜法因其溶剂腐蚀性较强，现使用的工厂不多，常温甲醇洗法在国内仅有试验装置，未实现大规模工业化应用。

1.2 吸附法

吸附法是通过吸附体在一定的条件下对CO2 进行选择性地吸附，然后通过减压或升温的方式将CO2解析出来，从而达到分离CO2 的目的。按照改变的条件，主要有变温吸附法（TSA）和变压吸附法（PSA）。由于温度的调节控制速度很慢，在工业中较少采用变温吸附法。吸附法主要依靠范德华力将CO2吸附在吸附体的表面，吸附能力决定于吸附体的表面积以及操作的压(温)差，吸附前需将原料气中的SOx及H2O除去，避免这些气体使吸附剂中毒，这种方法需要大量的吸附体，一般效率较低、投资较高。目前处理能力最大的变压吸附装置是山东瑞星化工有限公司设备，处理能力为146 000 m3/h。

1.3 膜分离法

膜分离法是根据在一定条件下，膜对气体渗透的选择性把CO2 和其他气体分离开。按照膜材料的不同，主要有高分子膜、无机膜以及正在发展的混合膜和其他过滤膜。膜分离法是一种能耗低、无污染、操作简单、易保养的清洁生产技术。目前膜分离法分离出来的CO2 纯度不高，需采用多级提纯，如果进行多级提纯还应提高气体入口的压力。膜分离法目前还处于实验室研究阶段，如何研究出一种同时具有高选择性和高透过率的膜材料是未来研究的方向[2]。1.4 低温分离法

低温分离法是基于混合气体中不同组分具有不同气化和液化特性将气体分离的方法。CO2 的临界温度为31℃，临界压力为7.63 MPa，理论上来说，CO2低温分离简单易行，但是随着分离过程的进行，CO2的分压会越来越小，分离会越来越困难，因而造成CO2 回收率低。通常低温分离法主要用于CO2 含量大于90%的气体CO2 的提纯。

1.5 几种分离CO2的方法比较

从目前技术的进展来看，吸收法是最成熟、应用最广泛的CO2 分离技术，其中低温甲醇洗、NHD（一种有机溶剂：聚乙二醇二甲醚）、PC（聚碳酸酯）、MDEA（甲基二乙醇胺）、热钾碱法等均有大规模工业应用的业绩；变压吸附技术近年来也在逐步推广应用，但当气体中CO含量较高时，用变压吸附捕集CO2 将不具有优势；因此，应根据不同的条件选择不同的脱除CO2 工艺，具体原则如下：（1）原料煤气压力低，H2S、CO2 分压高，净化度要求高，宜选用化学吸收 法。

（2）原料煤气压力高，宜选物理吸收法。

（3）要求既要脱硫，又要脱CO2，应选用选择性好的脱硫脱碳工艺。（4）若要求选择性脱除H2S 和有机硫、CO2、C2以上烃类、油、脱水干燥 及有较高的净化度要求的应选用低温甲醇洗法。

（5）含CO和CH4 较少的气体脱除CO2 可以选用PSA法（变压吸收法）。

1.6工艺流程

燃烧前脱碳工艺路线见图1。

富氧燃烧技术工艺路线见图 2。

燃烧后二氧化碳捕获工艺路线见图3。

燃烧后二氧化碳的收集法主要有化学溶剂吸收法、吸附法、膜分离、深冷分离和微藻生物固定化等方法。图 4 概括了燃烧后二氧化碳捕集的不同工艺[3]。为什么用乙醇胺？？这类物质对CO2吸附有什么作用？？？红色圈出来是希望你查出相关文献，看别人怎么做这类研究的？？

2.LDH法对二氧化碳（CO2）的捕获

在能源和环境的双重压力下，常温常压下利用太阳能光催化分解水制氢，并进一步光催化氢化还原二氧化碳制备碳氢燃料被认为是具有潜力的未来能源技术之一，LDH为阴离子层状化合物，其层间结构可提供较高的CO2吸附容量，层板金属离子的可调控性可用于调变材料的半导体特性，以LDHs为基质的插层复合材料则可以提供更为广阔的组成、结构、性能的调变空间[4]。

Ｌ．Ａ．Ｓｔｅｖｅｎｓ等［5］采用共沉淀法合成ＭｇＡｌ－ＤＳ，再分 别用γ－氨丙基三乙氧基硅烷、γ－氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷、二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷(为什么用这种改性剂吸附CO2???)改性ＭｇＡｌ－ＤＳ，合成３种不同的改性产物，比较３种产物对ＣＯ２的吸附效率。结果表明：伯胺和仲胺对吸附效率都有影响；二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷改性的ＭｇＡｌ－ＤＳ吸附ＣＯ２效率最高，８０℃时吸附量可达１．７６ｍｍｏｌ／ｇ；温度越高吸附效率越高；反应符合Ａｖｒａｍｉ经验模型。

Ranjeet Singh等[6]确定评估了适用于燃烧前二氧化碳捕集高温吸附剂的潜能，确定可用于不同温度范围内燃烧前碳捕捉的吸附剂。对吸附剂沸石（NaX沸石，钙菱沸石），水滑石，层状双氢氧化物/氧化物以及镁复盐的吸附能力进行了研究。

冯健等采用共沉淀法合成水滑石，用等体积浸渍法将碳酸钾负载于水滑石的孔道及层状结构中，得到的碳酸钾修饰水滑石可作为二氧化碳吸附剂。其合成方法简便，原料价廉易得；所得吸附剂性能优良，吸附容量较未修饰的水滑石提高近５０％。

3.利用水滑石捕集二氧化碳（CO2）的优点

现今工业上常用的富集 CO2方法以醇胺类溶液吸收为主，通过化学吸收法把

CO2截留下来，但存在着成本高，对设备腐蚀严重等问题[8]。相对于传统的化学吸收法而言，吸附法分离 CO2技术具有投资少、操作简单、能耗低等优点，在 CO2气体的分离领域中具有广阔的应用前景[9]。

水滑石材料是具有层状结构、层间离子具有可交换性的一类阴离子型层状化合物，作为吸附剂吸附二氧化碳具有吸附选择性高、稳定性强、成本低且储运方便等优点[10-12]。近年研究发现，利用其层状化合物主体在强极性分子作用下所具有的可插层性和层间离子的可交换性，将一些功能性客体物质引入层间空隙并将层板距离撑开从而形成层柱化合物的水滑石具有更强的吸附性能[13-14]，因此，用水滑石类物质吸附二氧化碳日益受到人们的关注。

4.水滑石捕集二氧化碳中出现的问题

不同的水滑石化合物的热稳定性不同，但基本相似。以ＭｇＡｌ－ＬＤＨｓ为例，在空气氛围中加热温度低于２２０ ℃时仅失去层间水；当加热到２５０～４５０ ℃时层板羟基脱水同时伴有碳酸根离子的分解；在４５０～５５０℃时生成比较稳定的镁铝双金属氧化物（ＬＤＯ），组成是Ｍｇ３ＡｌＯ４（ＯＨ）。LDO 由于较强的碱性,可以应用在火电厂或者汽油和柴油机上吸附一些酸性气体,如 NOx 和 SOx。ＬＤＯ在 一 定 条 件 下 可 以 恢 复 形 成ＬＤＨｓ，即所谓的“记忆”功能；当加热温度超过６００℃时，生成具有尖晶石结构的产物，表面积大大降低，碱性减弱，而且其结构也无法恢复［15］。冯健等［7］发现通过浸渍法将适量的碳酸钾负载于水滑石孔道及层状结构中，其吸附容量较未修饰的水滑石提高近５０％。

经过化学或结构改性的类水滑石化合物适合用于作为变压吸附法中的吸附剂分离空气预热器出口烟气的ＣＯ２，但是随着吸附／解吸循环次数增加其吸附能力下降［16－17］。在实际使用过程中，由于类水滑石化合物既具有物理吸附性能又具有化学吸附性能，尽管在３５０～５００℃高温时以化学吸附性能为主，有较高的选择吸附性能，但是仍然难以避免类水滑石化合物对其他气体的部分吸附，造成脱附过程产生的ＣＯ２浓度下降，影响ＣＯ２压缩和封存，增加后续处理过程的难度。这些均是类水滑石化合物在工业应用中需要改进之处。

参考文献：

[1]葛志颖.几种脱除酸性气体方法的对比[J].中氮肥,1994(3):23-26.[2]绿色煤电公司.挑战全球气候变化[R].2008.[3]RAMESH THIRUVENKATACHARI, SHI SU, HUI AN, XIN XIANG YU.POST CO-MBUSTION CO 2 CAPTURE BY CARBON FIBRE MONOLITHIC ADSORBENTS[J].PROGRESS IN ENERGY AND COMBUSTION SCIENCE,2009,35:438-455.[4]贺学智，李炳杰，陈威，吴志坚，衰坚.层状双金属氢氧化物ZN(CU)一A1(TI)的制备及其光催化还原二氧化碳的研究.第十三届全国太阳能光化学与光催化学术会议

[5] ＷＡＮＧ ＪＩＡＷＥＩ，ＳＴＥＶＥＮＳ ＬＥＥ Ａ，ＤＲＡＧＥ ＴＲＥＶＯＲ Ｃ，ＥＴ ＡＬ．ＰＲＥＰＡＲＡＴＩＯＮ ＡＮＤ ＣＯ２ＡＤＳＯＲＰＴＩＯＮ ＯＦ ＡＭＩＮＥ ＭＯＤＩＦＩＥＤ ＭＧ－ＡＬ ＬＤＨ ＶＩA ＥＸＦＯＬＩＡＴＩＯＮ ＲＯＵＴＥ［Ｊ］．ＣＨＥＭ ＥＮＧ ＳＣＩ，２０１２，８８：４２４ [6]RANJEET SINGH, M.K.RAM REDDY, SIMON WILSON ET AL.HIGH TEMPERATURE MATERIALS FOR CO2 CAPTURE[J].ENERGY PROCEDIA,2009,01:623-630.[7]冯健，郭瓦力，刘思乐，等．碳酸钾修饰水滑石吸附二氧化碳工艺条件研究［Ｊ］．离子交换与吸附，２０１２，２８（１）：７０