水污染生态处理技术

水污染生态处理技术（共11篇）

水污染生态处理技术 篇1

人工生态浮床处理污染水的应用现状及前景展望

综述了人工生态浮床技术的概念、原理、特点以及研究现状和应用前景,分析了人工生态浮床技术现阶段有待解决的问题.

作 者：白雪梅 王增长 BAI Xue-mei WANG Zeng-zhang 作者单位：太原理工大学环境科学与工程学院,山西太原,030024刊 名：科技情报开发与经济英文刊名：SCI-TECH INFORMATION DEVELOPMENT & ECONOMY年，卷(期)：18(35)分类号：X703关键词：生态浮床技术 污染水体 污水处理

水污染生态处理技术 篇2

随着人类社会的进一步发展, 环境保护愈来愈受到全世界的关注, 其中, 由于水是人类生存不可或缺的一部分, 所以水污染治理问题尤为引起重视。近年来, 关于污水处理技术的研究较多, 大多集中在环境工程和生态工程这两方面, 而生态工程与环境工程相比, 生态工程更符合可持续发展要求, 因此在水污染控制方面受到关注较多。所谓的生态工程就是指“以复杂的社会—经济—自然复合生态系统为对象, 遵循应用生态系统中物种共生、物质再生循环及结构与功能协调等原则, 以整体调控为手段, 以人与自然的协调关系为基础, 以高效和谐为方向, 为人类社会及自然环境双受益和资源环境可持续发展设计的具有物质多层分级利用、良性循环的生产工艺体系”[1,2,3]。生态工程的实施可统一实现生态环境效益、经济效益和社会效益。

目前, 在污水处理技术生态工程研究和应用方面, 主要有污水土地处理系统、蚯蚓—微生物生态滤池、污水生态塘处理系统和生态浮岛这四种生态污水处理技术[4]。

1 主要生态工程污水处理技术

1.1 污水土地处理系统

污水土地处理系统的基本工艺流程如图1 所示[5], 污水通过预处理及相关水量调节和储存后, 进入土地处理工艺, 土地处理工艺主要是利用“土壤-微生物-植物”这三者之间的生态关系, 进行自我净化, 使得污水水质得到一定程度的改善。在这个过程中, 一方面, 污水中的营养物质和水分促进了微生物和植物的生长, 另一方面, 植物和微生物将污水中的有机物转化为了无机物, 使污水得到了净化。

污水土地处理系统根据处理目标、处理对象的不同可分为5 种类型:①慢速渗滤 (SR) ;②快速渗滤 (RI) ;③ 地表漫流 (OF) ;④湿地处理 (WL) ;⑤地下渗滤 (UG) 。这5 种类型的污水土地处理系统各自的特点如表1 所示。

1.2 蚯蚓微生物滤池系统

蚯蚓微生物生态滤池是一种新型生态污水处理技术, 工作原理如图2 所示, 其主要利用蚯蚓穿梭觅食的特性, 提高污染物降解效果, 同时蚯蚓粪的特有性质还可以改善土壤的颗粒结构, 提高土壤的通透性, 提高污水土地处理系统的水力负荷和有机负荷[6]。

蚯蚓生态滤池的工艺流程较为简单, 建设和运行成本较低, 可实现污水和污泥同步高效处理, 非常适合于经济基础薄弱的中小城镇。但是, 蚯蚓对生存环境要求较高, 尤其是对环境湿度和温度的要求, 而且在滞水环境中蚯蚓的生存期限较短, 这就造成蚯蚓生态滤池进水负荷量低、水力负荷低的特点, 仅适用于中小型污水处理厂。

1.3 污水生态塘处理系统

污水生态塘处理系统就是在生态塘内制造一个人工生态系统, 利用生态系统内的多条食物链进行物质转移和能量转换, 最终将水中的有机污染物进行降解和转化。污水生态塘处理系统不仅可以降解有机污染物还可以以此进行水产养殖, 实现污水处理资源化[7]。其工作原理如图3 所示。

由生态塘内获得的产品必须达到一定的清洁标准, 这就要求一开始就要对进入生态塘的污水进行相关处理, 确保水中不含有有毒有害物质, 方可再利用。污水生态塘处理系统典型的处理流程如图4 所示。

污水生态塘处理系统具有许多优点, 一是可充分利用地形特点进行建造且建设费用较低;二是结构易于构建, 相对简单, 运行维护方便;三是可实现污水回收利用, 节约用水;四是可用于美化环境;五是具有一定经济效益。但是其仍然存在一定的局限性, 如占地面积较大, 系统内较为脆弱, 容易滋生蚊虫, 污水去除效率不稳定。

1.4 生态浮岛

所谓的生态浮岛, 就是在水上建立人工生态系统, 通过以高分子材料为载体, 将可水生的植物通过技术手段栽到受污染的水面浮岛上, 主要利用的是物种间共生关系和水体空间生态位和营养生态位的原则。生态浮岛技术不仅可以净化水质还可以营造水上景观。

但是, 目前生态浮岛技术还不成熟, 应用于实际工程的案例较少, 限制其发展的主要原因是高分子载体的研究制作, 现阶段生态浮岛技术所需的高分子材料载体制作工艺由于成本高、研制难度大等因素还不能满足其发展需要。

尽管如此, 生态浮岛技术由于具有不另外占地、造价低、维护方便、具有综合效益等优点, 使其仍然有广阔的发展前景, 而且在富营养化和河道修复方面已经有取得成功的案例[8,9]。

2 结语

综上所述, 生态工程污水生态处理技术与传统的污水处理技术相比, 基本上不涉及化学品的投入和消耗, 具有低污染、高效率的优点。根据国情, 我国的污水治理必须走生态处理技术的道路。但是, 该技术还存在有局限性, 在许多基础研究方面尚存在不足, 仍需进行深入的研究。

参考文献

[1]Patrick C.Kangas.Ecological engineering:principles andpractice[M].NewYork:Lewispublishers, 2004.

[2]燕丽杰, 马麟春.污水生态工程处理技术概论[J].黑龙江科技与信息, 2009 (32) :166.

[3]孙文娴, 杨海真.污水生态工程处理技术进展[J].净水技术, 2007 (1) :22-25.

[4]刘明辉, 左丽丽.生态工程在水污染控制中的应用[J].黑龙江环境报, 2010 (34) :16-38.

[5]G, Yuan, L.Wu.Allophane nanoclay for the removal of phosphorus in water and wastewater.Science and Technology of Advanced Materials[J].2006 (9) .

[6]杨键, 杨健, 娄山杰.一种新型环境友好污水处理工艺——蚯蚓生态滤池[J].国资源综合利用, 2008 (1) :16-19.

[7]韩耀霞, 张格红.浅析生态塘系统在污水处理中的应用[J].环境保护学, 2008 (34) :54-59.

[8]代培, 吴小刚, 张维, 等.人工生物浮岛载体的研究进展[J].环境科学与管理, 2006 (6) :13-16.

水污染生态处理技术 篇3

土壤污染是继大气污染、水污染之后的第三大污染，我国对于土壤污染的治理和修复工作也是在加大力度，丝毫没有放松。环保部副部长吴晓青在第十届环境与发展论坛开幕式上表示，土壤污染的防治行动计划目前正在抓紧编制。他透露，我国将着手建立土壤环境监测网，建立国家公园体制，探索编制自然资源的资产负债表，完善土壤环境监测技术的体系。《石油污染土壤生态修复技术与原理》一书正是一部针对石油污染土壤修复技术的学术专著。本书作者是南开大学环境科学与工程学院教授、博士生导师唐景春。唐教授是环境污染过程与基准教育部重点实验室副主任，他在生物质废弃物处理及能源化技术、污染环境生物修复方面有很深厚的造诣。

石油的开采、运输、加工及使用过程造成了大面积土壤的石油污染，给生态环境和人民群众的身体健康都带来了危害，解决土壤石油污染已成为我国特别是油田及周边地区迫在眉睫的任务。相对于国外发达国家，我国对石油烃污染修复的研究开始得比较晚，但随着我国对生态环境问题越来越重视，近些年来，我国对石油烃污染修复的研究的支持力度越来越大，并且也取得了很多技术成果。本书结合作者多年来的研究成果，借鉴了国内外最新的理论，重点介绍了石油烃污染土壤的生态修复技术及原理，其中包括微生物修复技术及原理、植物修复技术及原理、植物-微生物联合修复技术及原理、物理化学-生物耦合修复技术及原理等。在此基础上，总结了油田或污染区域生态修复方案，并通过实例说明石油烃生态修复中不同技术的应用方法以及注意事项。本书还分析了生物炭、纳米材料等新材料在石油烃修复中的应用，探讨了分子生物学技术用于石油烃生物修复的方法，同时还介绍了石油烃污染土壤生态修复的风险评价及管理。这本书可谓介绍全面具体，有理论、有实例，实用性强，是污染土壤修复的研究人员以及工程人员很好的参考用书。本书的出版对我国的环境修复理论研究和修复技术的应用都起到了很好的促进作用。

汽车排放污染物后处理技术研究 篇4

论文大纲

第一部分

1、汽车排放污染物的种类

2、简述汽车排放污染物的生成原因

3、论述汽车排放污染物对生态环境的影响，对人类生存环

境的威胁，从而提出本课题研究的必要性和紧迫性。第二部分

1、简述什么是污染物后处理技术、后处理技术主要包括哪

些具体技术。

2、以三元催化转化器为例具体论述：

（1）三元催化转换器的种类及作用。

（2）三元催化转换器的工作原理

（3）三元催化转换器的具体使用情况（实际作用）。

3、以废气再循环（EGR）为例具体论述：

具体步骤如2所示

水污染生态处理技术 篇5

行）》的通知

各省、自治区、直辖市建设厅（建委、市政管委、水务局）、环保局、科技厅（委），计划单列市建委（建设局）、环保局、科技局，新疆生产建设兵团建设局、环保局、科技局：

为推动城镇污水处理厂污泥处理处置技术进步，明确城镇污水处理厂污泥处理处置技术发展方向和技术原则，指导各地开展城镇污水处理厂污泥处理处置技术研发和推广应用，促进工程建设和运行管理，避免二次污染，保护和改善生态环境，促进节能减排和污泥资源化利用，住房和城乡建设部、环境保护部和科学技术部联合制定了《城镇污水处理厂污泥处理处置及污染防治技术政策（试行）》。现印发给你们，请结合本地区实际认真执行。

各地住房城乡建设、环保和科技行政主管部门应密切合作，加大投入，加强污水处理厂污泥处理处置新技术研究开发和推广转化工作。实施过程中如遇有关问题，请将意见告住房城乡建设部城市建设司和环境保护部科技标准司。附件：城镇污水处理厂污泥处理处置及污染防治技术政策（试行）

中华人民共和国住房和城乡建设部

中华人民共和国环境保护部

中华人民共和国科学技术部

二〇〇九年二月十八日

附件：

城镇污水处理厂污泥处理处置及污染防治技术政策（试行）

1．总则

1．1 为提高城镇污水处理厂污泥处理处置水平，保护和改善生态环境，促进经济社会和环境可持续发展，根据《中华人民共和国环境保护法》、《中华人民共和国水污染防治法》、《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》、《中华人民共和国城乡规划法》等相关法律法规，制定本技术政策。

1．2 本技术政策所称城镇污水处理厂污泥（以下简称“污泥”），是指在污水处理过程中产生的半固态或固态物质，不包括栅渣、浮渣和沉砂。

1．3 本技术政策适用于污泥的产生、储存、处理、运输及最终处置全过程的管理和技术选择，指导污泥处理处置设施的规划、设计、环评、建设、验收、运营和管理。

1．4污泥处理处置是城镇污水处理系统的重要组成部分。污泥处理处置应遵循源头削减和全过程控制原则，加强对有毒有害物质的源头控制，根据污泥最终安全处置要求和污泥特性，选择适宜的污水和污泥处理工艺，实施污泥处理处置全过程管理。

1．5污泥处理处置的目标是实现污泥的减量化、稳定化和无害化；鼓励回收和利用污泥中的能源和资源。坚持在安全、环保和经济的前提下实现污泥的处理处置和综合利用，达到节能减排和发展循环经济的目的。

1．6 地方人民政府是污泥处理处置设施规划和建设的责任主体；污泥处理处置设施运营单位负责污泥的安全处理处置。地方人民政府应优先采购符合国家相关标准的污泥衍生产品。

1．7 国家鼓励采用节能减排的污泥处理处置技术；鼓励充分利用社会资源处理处置污泥；鼓励污泥处理处置技术创新和科技进步；鼓励研发适合我国国情和地区特点的污泥处理处置新技术、新工艺和新设备。

2.污泥处理处置规划和建设

2．1 污泥处理处置规划应纳入国家和地方城镇污水处理设施建设规划。污泥处理处置规划应符合城乡规划，并结合当地实际与环境卫生、园林绿化、土地利用等相关专业规划相协调。

2．2 污泥处理处置应统一规划，合理布局。污泥处理处置设施宜相对集中设置，鼓励将若干城镇污水处理厂的污泥集中处理处置。

2．3应根据城镇污水处理厂的规划污泥产生量，合理确定污泥处理处置设施的规模；近期建设规模，应根据近期污水量和进水水质确定，充分发挥设施的投资和运行效益。

2．4 城镇污水处理厂新建、改建和扩建时，污泥处理处置设施应与污水处理设施同时规划、同时建设、同时投入运行。污泥处理必须满足污泥处置的要求，达不到规定要求的项目不能通过验收；目前污泥处理设施尚未满足处置要求的，应加快整改、建设，确保污泥安全处置。

2．5 城镇污水处理厂建设应统筹兼顾污泥处理处置，减少污泥产生量，节约污泥处理处置费用。对于污泥未妥善处理处置的，可按照有关规定核减城镇污水处理厂对主要污染物的削减量。

2．6 严格控制污泥中的重金属和有毒有害物质。工业废水必须按规定在企业内进行预处理，去除重金属和其他有毒有害物质，达到国家、地方或者行业规定的排放标准。

3．污泥处置技术路线

3．1 应综合考虑污泥泥质特征、地理位置、环境条件和经济社会发展水平等因素，因地制宜地确定污泥处置方式。污泥处置是指处理后污泥的消纳过程，处置方式有土地利用、填埋、建筑材料综合利用等。

3．2 鼓励符合标准的污泥进行土地利用。污泥土地利用应符合国家及地方的标准和规定。污泥土地利用主要包括土地改良和园林绿化等。鼓励符合标准的污泥用于土地改良和园林绿化，并列入政府采购名录。允许符合标准的污泥限制性农用。

3.2.1污泥用于园林绿化时，泥质应满足《城镇污水处理厂污泥处置 园林绿化用泥质》(CJ248)的规定和有关标准要求。污泥必须首先进行稳定化和无害化处理，并根据不同地域的土质和植物习性等，确定合理的施用范围、施用量、施用方法和施用时间。

3.2.2污泥用于盐碱地、沙化地和废弃矿场等土地改良时，泥质应符合《城镇污水处理厂污泥处置 土地改良泥质》（CJ/T 291）的规定；并应根据当地实际，进行环境影响评价，经有关主管部门批准后实施。

3.2.3 污泥农用时，污泥必须进行稳定化和无害化处理，并达到《农用污泥中污染物控制标准》（GB4284）等国家和地方现行的有关农用标准和规定。污泥衍生产品应通过场地适用性环境影响评价和环境风险评估，并经有关部门审批后方可实施。污泥农用应严格控制施用量和施用期限。

3.3污泥建筑材料综合利用。有条件的地区，应积极推广污泥建筑材料综合利用。污泥建筑材料综合利用是指污泥的无机化处理，用于制作水泥添加料、制砖、制轻质骨料和路基材料等。污泥建筑材料利用应符合国家和地方的相关标准和规范要求，并严格防范在生产和使用中造成二次污染。

3．4 污泥填埋。不具备土地利用和建筑材料综合利用条件的污泥，可采用填埋处置。国家将逐步限制未经无机化处理的污泥在垃圾填埋场填埋。污泥填埋应满足《城镇污水处理厂污泥处置 混合填埋泥质》（CJ/T 249）的规定；填埋前的污泥需进行稳定化处理；横向剪切强度应大于25kN/m2；填埋场应有沼气利用系统，渗滤液能达标排放。

4．污泥处理技术路线

4．1在污泥浓缩、调理和脱水等实现污泥减量化的常规处理工艺基础上，根据污泥处置要求和相应的泥质标准，选择适宜的污泥处理技术路线。

4.2污泥以园林绿化、农业利用为处置方式时，鼓励采用厌氧消化或高温好氧发酵（堆肥）等方式处理污泥。

4.2.1 厌氧消化处理污泥。鼓励城镇污水处理厂采用污泥厌氧消化工艺，产生的沼气应综合利用；厌氧消化后污泥在园林绿化、农业利用前，还应按要求进行无害化处理。

4.2.2 高温好氧发酵处理污泥。鼓励利用剪枝、落叶等园林废弃物和砻糠、谷壳、秸杆等农业废弃物作为高温好氧发酵添加的辅助填充料，污泥处理过程中要防止臭气污染。

4．3污泥以填埋为处置方式时，可采用高温好氧发酵、石灰稳定等方式处理污泥，也可添加粉煤灰和陈化垃圾对污泥进行改性。

4.3.1 高温好氧发酵后的污泥含水率应低于40%。

4.3.2 鼓励采用石灰等无机药剂对污泥进行调理,降低含水率，提高污泥横向剪切力。

4.4污泥以建筑材料综合利用为处置方式时，可采用污泥热干化、污泥焚烧等处理方式。

4.4.1 污泥热干化。采用污泥热干化工艺应与利用余热相结合，鼓励利用污泥厌氧消化过程中产生的沼气热能、垃圾和污泥焚烧余热、发电厂余热或其他余热作为污泥干化处理的热源；不宜采用优质一次能源作为主要干化热源；要严格防范热干化可能产生的安全事故。

4.4.2 污泥焚烧。经济较为发达的大中城市，可采用污泥焚烧工艺。鼓励采用干化焚烧的联用方式，提高污泥的热能利用效率；鼓励污泥焚烧厂与垃圾焚烧厂合建；在有条件的地区，鼓励污泥作为低质燃料在火力发电厂焚烧炉、水泥窑或砖窑中混合焚烧。

4.4.3污泥焚烧的烟气应进行处理，并满足《生活垃圾焚烧污染控制标准》（GB18485）等有关规定。污泥焚烧的炉渣和除尘设备收集的飞灰应分别收集、储存、运输。鼓励对符合要求的炉渣进行综合利用；飞灰需经鉴别后妥善处置。

5．污泥运输和储存

5．1 污泥运输。鼓励采用管道、密闭车辆和密闭驳船等方式；运输过程中应进行全过程监控和管理，防止因暴露、洒落或滴漏造成的环境二次污染；严禁随意倾倒、偷排污泥。

5．2 污泥中转和储存。需要设置污泥中转站和储存设施的，可参照《城市环境卫生设施设置标准》（CJJ27）等规定，并经相关主管部门批准后方可建设和使用。

6．污泥处理处置安全运行与监管

6．1 国家和地方相关主管部门应加强对污泥处理处置设施规划、建设和运行的监管；污泥处理处置设施运营单位（以下简称运营单位）应保障污泥处理处置设施的安全稳定运行。

6．2 运营单位应严格执行国家有关安全生产法律法规和管理规定，落实安全生产责任制；执行国家相关职业卫生标准和规范，保证从业人员的卫生健康；应制定相关的应急处置预案，防止危及公共安全的事故发生。

6．3 城镇污水处理厂、污泥运输单位和各污泥接收单位应建立污泥转运联单制度，并定期将记录的联单结果上报地方相关主管部门。

6．4运营单位应建立完备的检测、记录、存档和报告制度，并对处理处置后的污泥及其副产物的去向、用途、用量等进行跟踪、记录和报告，相关资料至少保存5年。

6．5 地方相关主管部门应按照各自的职责分工，对污泥土地利用全过程进行监督和管理。污泥土地利用单位应委托具有相关资质的第三方机构，定期对污泥衍生产品土地利用后的环境质量状况变化进行评价。污泥处理处置场所应禁止放养家畜、家禽。

6．6 地方相关主管部门应加强对填埋场的监督和管理。填埋场运营单位应按照国家相关标准和规范，定期对污泥泥质、填埋场场地的水、气、土壤等本底值及作业影响进行监测。

6．7 污泥焚烧运营单位应按照国家相关标准和规范，定期对污泥性质、污泥量、排放废水、烟气、炉渣、飞灰等进行监测。污泥综合利用单位还需对污泥衍生产品的性质和数量进行监测和记录。

7． 污泥处理处置保障措施

7．1 国务院有关部门和地方主管部门应加强污泥处理处置标准规范的制定和修订，规范污泥处理处置设施的规划、建设和运营。

7．2 地方人民政府应进一步提高污水处理费的征收力度和管理水平，污水处理费应包括污泥处理处置运营成本；通过污水处理费、财政补贴等途径落实污泥处理处置费用，确保污泥处理处置设施正常稳定运营。

水污染生态处理技术 篇6

摘要：采用不同的筛选分离技术,从试验源水中分离出8株优势菌种,经过反复驯化培养,形成具有高效生物降解能力的`高活性菌群.利用高活性菌群,采用人工循环固定方式形成生物增强活性炭工艺,进行其长期运行效能的试验研究.实验结果表明,生物增强活性炭工艺能够有效去除微污染源水的各类有机物,处理效能显著高于常规工艺和臭氧化工艺.源水经生物增强活性炭工艺处理后,其对氨氮的平均去除率为58.34%,对CODMn的平均去除率43.5%,对UV254的平均去除率57.4%,对TOC的平均去除率40.2%.经过色质联机检验,水中的各类微量有机物的种类和含量均有了显著的降低.作 者：黄丽坤    王广智    李俊生    李伟光    HUANG Li-kun    WANG Guang-zhi    LI Jun-sheng    LI Wei-guang  作者单位：黄丽坤,李俊生,HUANG Li-kun,LI Jun-sheng(哈尔滨商业大学,食品工程学院,哈尔滨,150076)

王广智,李伟光,WANG Guang-zhi,LI Wei-guang(哈尔滨工业大学,市政环境工程学院,哈尔滨,150090)

期 刊：哈尔滨商业大学学报（自然科学版）  ISTIC  Journal：JOURNAL OF HARBIN UNIVERSITY OF COMMERCE(NATURAL SCIENCES EDITION) 年，卷(期)：, 24(4) 分类号：X52 关键词：高活性菌    生物增强    活性炭    深度处理    臭氧   

微污染水源水处理技术探析 篇7

关键词：微污染水源,预处理,深化处理

水是人类生存的生命线,是实现可持续发展的重要物质基础。我国的淡水资源总量为25 330亿立方米,占全球水资源的6% ,居世界第6位,但我国的人均水资源量只有2 300 m3,居世界第109位, 是全球人均水资源最贫乏的国家之一。近年来,我国经济迅速发展,同时也面临着严峻的生态环境问题,各地水体普遍遭受不同程度的污染。据不完全统计,目前全国工业污染日排放量约为6 000万立方米,城市生活污水排放量为5 000万立方米,全国已有1 /3以上的河段受到污染,不少地区饮用水水源水质日益恶化［1］。因此,净化水源,让人们喝放心水是我国目前至关重要的事情之一。

1水源微污染问题概述

1. 1微污染水源的特点

“微污染”是我国近10年来出现的给水处理术语。微污染水源是指水的物理、化学和微生物指标已不能达到《地面水环境质量标准》中作为生活饮用水源水的水质要求。一般来说,微污染水源中所含微生物的种类较多,性质较复杂,但浓度比较低微［2］。近年来,我国微污染水源水质特点主要表现在: COD、BOD、TOC等有机物综合指标值升高; 氨氮( NH3- N) 浓度升高; 致突变性的Ames试验结果呈阳性,而水质良好时应呈阴性; 嗅味明显加重等。 因此,选择一种合适的微污染水源水处理技术已引起人们的高度重视。

1. 2微污染水的主要危害

微污染水中的有机物可分为天然有机物和人工合成有机化合物［3］。有机物在水中的存在使颗粒稳定,增加混凝剂用量和活性炭吸附器的负荷。同时, 部分有机物质具有生物富集性,易在人体组织内蓄积,对公众健康危害很大［4］; 此外,水体中的可溶性有机物( DOM) 容易与饮用水净化过程中的各种氧化剂和消毒剂反应,在常规水处理工艺的加氯消毒环节中,有机物的存在会引起消毒副产物的生成,如邻苯二甲酸二丁酯( DBPs) 、三卤甲烷类( THMs) 、卤乙酸类( HAAs) 等“三致物质”,威胁人的健康［5］。

2微污染水源水处理技术

2. 1强化传统处理工艺

2. 1. 1强化混凝工艺

强化混凝是在常规混凝处理基础上发展起来的去除水中有机物特别是富含腐殖酸类有机物的一种处理工艺,通过调节原水的p H,提高金属盐混凝剂的投加量或者同时结合这两种方法,更有效的去除天然有机物( NOM) 和悬浮物,使混凝效果达到最佳［6］。强化措施通常包括: 絮凝药剂性能的改善,强化颗粒碰撞,絮凝工艺流程的强化等。近年来,随着人们对强化混凝这一概念的深入研究发现,影响强化混凝效率的因素主要有混凝剂的投药量、水体有机物性质和分布情况、温度、水利条件、混凝剂形态等。

2. 1. 2强化过滤工艺

强化过滤是指通过研发新的生物滤料,使生物滤料与普通石英砂滤料相结合,对普通滤池进行生物强化。常用的强化过滤工艺有开发改性滤料和研究新冲洗技术两种方法。改性滤料是指通过化学反应在传统滤料的表面附加一层改性剂( 活性氧化物) ,增加滤料比表面积,进而强化了吸附能力。研究新冲洗技术是通过冲洗滤料,保证其截污能力,常用的方法有气冲洗、气水结合冲洗等。

2. 2预处理技术。

预处理是指在常规工艺前,采用适当的物理、化学和生物的处理方法,对水中污染物进行初级处理, 主要包括吸附预处理、化学氧化预处理和生物预处理。

2. 2. 1吸附预处理

吸附预处理是在混合池中投加吸附剂,利用其吸附性能,改善混凝沉淀效果来去除水中的污染物。 常见的吸附剂分为粉末活性炭、黏土、沸石、硅藻土等有机吸附剂和二氧化硅、活性氧化铝等无机吸附剂,其中工业上最常用的是粉末活性炭。

活性炭表面有很多微孔,具有疏水性,可有效去除水中异味、色度和多种有机物,且经济实惠。它可以单独使用,也可以和其他方法同时使用。张文中等［7］考察了粉末活性炭配合常规混凝剂对浊度38. 3 ~ 52. 9 NTU,COD 2. 3 ~ 7. 2 mg / L的京杭运河常州段微污染源水的强化处理效果,在30 mg /L的粉末活性炭和10 mg /L的PAC最佳投加量下,出水的浊度、COD分别为0. 92 NTU、2. 6 mg /L,去除率分别达97. 8% 和45. 8% 。

虽然吸附预处理优点众多,但也有其局限性。 这种方法对吸附剂自身特性要求很高,又受到吸附容量的限制,稳定性较差; 此外,吸附剂不易回收,增加了沉淀池的污泥量,运行费用高,给实际生产运行带来一定困难。

2. 2. 2化学氧化预处理

化学氧化预处理是依靠氧化剂的氧化能力通过化学反应达到分解和去除污染物的目的,常用的氧化剂有氯气、二氧化氯、臭氧、紫外光、高锰酸钾等。

氯氧化法是目前自来水厂使用最广泛的净水方法。投加一定量氯气氧化可以有效去除水中有机污染物的数量,并使有机物的可生化性提高,但会增加混凝剂的使用量,同时,过量加氯所产生的三卤甲烷类,在后续处理中很难去除,给饮用水的安全带来极大隐患。有资料认为,当原TOC大于1. 5 mg /L的情况下,不宜采用预氯化单元工艺,因此应尽可能地减少预氯化投氯量［8］。

臭氧作为一种新型的纯绿色氧化剂,不仅可以提高水中有机物的生化性,提高絮凝效果,减少混凝剂的投入量,更重要的是,它对人体是无害的。但有资料表明,含有有机物的水经臭氧处理后,有可能将大分子有机物分解成小分子有机物,在这些中间产物中,也可能存在致突变物［8］; 此外,臭氧对水中的一些常见优先污染物如三氯甲烷、多氯联苯等物质的氧化性差,易生成甘油、乙酸等,从而导致不完全氧化产物的积累。

光氧化法以紫外线为辐射源,同时在水中预先加入一定量氧化剂如过氧化氢、臭氧等,它对于去除难降解而具有毒性的小分子有机物效果极佳。

2. 2. 3生物预处理

生物预处理利用生物群体的代谢活动去除水中污染物,主要方法有曝气生物滤池( BAF) 、生物接触氧化池( BCO) 和膜反应生物器等。这些处理技术对常规净水工艺不能充分去除的氨氮、亚硝酸盐氮、藻类、臭味等都有较好的处理效果,并能去除水中的浑浊度和相应的色度［9］,且费用较低。

曝气生物滤池是在水与填料表面形成的固定生物膜不断接触过程中,水中有机物等营养物质被生物膜吸收利用从而达到去除效果,同时滤池中颗粒填料滤层还有物理筛滤截留作用。此种滤池在运行时,还可以根据水质状况需要送入压缩空气,以提供整个水流系统循环的动力和提供溶解氧。

生物接触氧化工艺是将填料作为生物载体,微生物在曝气充氧的条件下生长繁殖,富集在填料表面上形成生物膜,最终形成比较稳定的生态系统。 源水与生物膜接触时,通过微生物的新陈代谢活动和生物吸附、絮凝、氧化等综合作用,使源水中的有机物等逐渐被氧化和转化,达到净化水的目的［10］。 生物接触氧化法的优点是处理能力大,对冲击负荷有较强的适应性,污泥生成量少。但填料间水流缓慢,水力冲刷小,更新速度慢,如不另外采取工程措施,生物膜只能自行脱落,膜活性将受到影响。

膜生物反应器是一种以超滤膜组件作为取代二沉池的泥水分离单元设备,并与生物反应器组合构成的新型污水处理装置［11］。由于超滤膜能够很好地截留来自生物反应器混合液中的微生物絮体、分子量较大的有机物及其他固体悬浮物质,并使之重新返回生化反应器中,使反应器内的活性污泥浓度大大提高,因此能有效的提高有机物的去除率。

3深化处理技术

深化处理是在常规处理后,采用合适的处理方法,去除常规处理中不能有效去除的污染物或消毒副产品的前体物,进一步提高饮水质量［12］。常用的处理技术有生物活性炭法、膜分离法等。

3. 1生物活性炭法

生物活性炭法又叫臭氧活性炭法,是由臭氧化、 砂过滤、活性炭吸附等结合在一起的水处理工艺。 它可以将溶解有机物进行生物氧化,也可去除溶解有机碳、三卤甲烷制物等,避免了单独使用臭氧或活性炭处理效果不理想的情况。此外还可使活性炭部分再生,明显延长再生周期,减少运行费用。

3. 2膜分离技术

膜分离技术是利用膜对混合物中各组分的渗透性能的差异来实现分离、提纯和浓缩的新型分离技术。它被誉为21世纪水处理领域的关键技术,是代替传统处理工艺的最佳选择。与传统过滤器不同之处是,膜可以在离子或分子范围内进行分离,不需要发生相的变化和添加助剂。膜分离技术特别适用于性质相似组分、热敏性组分等混合物的分离。实践证明,当不能经济地用常规的分离方法较好的分离时,膜分离往往是非常有用的,且膜技术还可与常规分离方法结合使用,使技术投资更为经济。

4结语

水污染生态处理技术 篇8

关键词：射流； 紊流； PM2.5粒子； 废气； 红外谐振

中图分类号： X 513 文献标志码： A

含碳矿物能源的燃烧是PM2.5粒子的主要来源.燃烧时伴有高温和局部缺氧.高温时含碳矿物能源发生热分解，析出多种碳氢化合物CnHm；局部缺氧会使碳氢化合物脱氢，析出原子级的碳粒.例如：煤、油在高温时热分解析出CnHm，当n=1、m=4时，即甲烷（CH4）；在高温缺氧状况下，CH4分解脱氢，即

CH4→C+2H2

原子级碳粒表面能很大，碳粒间相互作用发生团聚，组成更大颗粒的碳黑.高温时低熔点的无机氧化物或氯化物发生熔化、液化和汽化.例如，碱金属氧化物Na2O、K2O在700℃便会熔化；MgCl2、CaCl2、KCl、NaCl在700～800℃熔化，1 400℃汽化[1].它们的蒸气与水蒸气或油雾接触时，由于分子的相互作用而凝结在漂浮运动的碳粒上，形成含碳的水滴、油滴、玻璃滴.它们因热冲击膨胀或冷缩，产生大量球形碳黑（俗称漂珠）和絮状的碳黑，它们都是PM2.5粒子.

PM2.5粒子是由众多分子结合而成的.其相互作用能有两种：一是形成分子的化合键能；一是将分子团聚成PM2.5粒子的分子相互作用能.后者取决于分子间的相互作用力，即范德华力.处理PM2.5粒子，就是要破解这两种力或相互作用能.破解技术愈简便、廉价、高效，则愈适合当前经济发展的需要.文献[1]中较为完整和系统地表述了处理PM2.5粒子和废气的技术，提出首先利用声、电、磁等多种技术使PM2.5粒子团聚成大颗粒，然后利用现有的传统技术进行收集处理.这不失为解决PM2.5颗粒污染的一种方案，但程序繁琐，进展缓慢，成本高且可行性不强，且该方案未解决废气污染和温室气体处理问题.本文提出一种更亷价、简便、高效的处理这种污染的新技术.

1 处理PM2.5粒子和废气的理论

PM2.5粒子实质上是多种分子（如C、CO2、K2O、Na2O、CnHm、KCl、MgCl2等）借助分子相互作用能而结合在一起的宏观物体.只有解除使这些分子凝结在一起的相互作用能，才能使PM2.5粒子分解处理.为此，分两步解除这两种相互作用能：第一步解除将废气分子凝结在一起的分子相互作用能，使PM2.5粒子破解为分子； 第二步破解分子的化学键能，使化合物分解为原子或离子.为了破解分子相互作用能，首先估算分子相互作用能的大小.

组成自然界物质的分子，可分为两类：一类是有极分子，如H2O、K2O、NaO、KCl、MgCl2等；另一类是无极分子，如C、CO2、H2、O2、CnHm等.

1.1 有极分子相互作用能[2]

设有两个有极分子，其偶极矩分别为

p1=el1， p2=el2

（1）

式中：e为电子电量；l1、l2分别为两个有极分子的偶极矩，通常远小于r，r为两偶极矩间的距离，不失一般性取l1=l2=5×10-11m，r=10-9 m.

两个有极分子的相互作用能

U0=2p1p24πε0r3

（2）

式中，ε0为真空介电常数.

将r=10-9m代入式（1），则U0=1.15×10-21J，比化学键能（数量级为10-19J）小2个数量级.

1.2 无极分子相互作用能

无极分子的相互作用必须考虑量子效应，只能用量子力学求解色散力.采用半经典半量子理论求得两无极分子相互作用能[2]

Ud=he44πε20m2ω30r6

（3）

式中：h为普朗克常数；ω0为分子振动固有频率；m为分子诱导偶极子的振动等效质量.

以CH4为例，其m=4.95×10-27kg.将ω0=6.28×1014s-1、r=10-9m 代入式（3），则Ud=7.3×10-26J.可见，无极分子的相互作用能比有极分子相互作用能小5个数量级，比单键化学键能更小.

1.3 有极分子和无极分子的相互作用能

有极分子和无极分子彼此靠近时，有极分子的极化场会诱导无极分子产生诱导电矩.有极分子电矩和诱导电矩产生相互作用，其相互作用能Uh比有极分子相互作用能U0小，但比无极分子相互作用能Ud大，即Ud

根据上述分析，要破解PM2.5的团聚问题，只需使PM2.5彼此碰撞动能充分大于有极分子的相互作用能U0便可.因此，设计紊流雷诺数Re>4 000便可获得足够大的剪切应力破解分子团聚而使PM2.5颗粒分子化.

破解分子化学键能使废气分子原子化.运用发明专利[3] “用射流和红外谐振分解废气的装置及方法”的技术，利用射流产生紊流，并利用废气自身温度在射流接收装置内激发热辐射红外波谱匹配废气分子化学键固有振动谱，使废气分子处于共振激发状态.在这种状态下，分子热运动产生的分子间相互碰撞动能足以破解分子的化学键能，从而实现化合物分子原子化.

1.4 废气分子键强度、振动固有频率和固有波长

表1给出了几种废气分子键强度、固有频率ω0、固有波长λ0[4].由表可知，化学键的键强度比分子间相互作用强度大2个数量级，所以，依靠射流的紊流破坏化学键是不可能的，因此还需利用分子热运动的碰撞和化学键固有频率的谐振激发实现此目的.

2 处理PM2.5粒子和废气的新技术

2.1 采用射流紊流技术将PM2.5粒子分解为废气分子

图1为喷射器和接收器的组合示意图，其中：a为接收器前段；b为接收器混合段；c为接收器扩压段；d1为喷射器出口直径；d2为接收器前段入口直径；d3为接收器扩压段入口直径；Q1为喷射器出口流量；Q2为接收器引射流量；lc为射流自由流束长度.

流量为Q1的废气从喷射器以射流形式喷出，进入接收器；在接收器入口处，因射流的负压效应而吸入引射流量Q2的废气.这两股气流在接收器混合段b相互作用形成紊流，当紊流雷诺数Re>

4 000时，便有足够的动能.紊流造成的剪切力和足够的碰撞截面可使PM2.5颗粒拆离，实现分子化，之后再把分子破键分解为原子态.

紊流剥离PM2.5粒子的剪切应力与紊流强弱正相关。紊流是由射流引发的，此处用射流速度V近似代表紊流速度.假定紊流速度为V，紊流粒子间相对运动速度为2V，相互碰撞的动能必须大于分子团聚的相互作用能U0 ，则从喷射器出口射流而出的废气射流速度V应满足

12M（2V）2>10-20J

（4）

式中，M为PM2.5颗粒平均质量.

假设PM2.5颗粒是由100个碳原子团聚而成，则可求出M=1.98×10-24kg.从式（4）求得V>50 m·s-1，因此取V=80 m·s-1可满足条件.

为了确保PM2.5颗粒完全分解，应将射流紊流组合单元进行适当的串并联，分n级循环处理，并使每级混合段的紊流雷诺数Re>4 000，级数n由实验确定.

2.2 采用射流和红外谐振分解废气分子[4]

燃烧源的废气分子（CO2、CO、SO2、NO、N2O3等）在一定的温度下做热运动，紊流的作用使分子无规运动加剧，强化了分子间碰撞的破键作用.它们在接收器混合段b中，还受到管壁热辐射的激发.

分子振动的动能

Ek=12M0ω20X20

（5）

式中：X0为键振动振幅；M0为废气分子键振动的折合质量.

例如，CO2分子的键振动的折合质量为M0=1.44×10-26 kg，ω0=4.39×1014 s-1，X0=10-10m，则可求得Ek=1.39×10-17J，显然Ek>d298（1.79×10-18J），说明键谐振已临近破解状志，分子碰撞将击破碳氢键.

从另一个角度分析，当射流紊流将PM2.5颗粒拆散为分子之后，分子的运动适用分子运动理论，按照能量均分定理，每个分子热运动速度v满足

12M′v2=32kT

（6）

式中：M′为分子质量；k为玻尔兹曼常数；T为绝对温度.

例如：CO2的M′=1.44×10-26kg，T=473 K，则

v=1 315 m·s-1

在一个大气压下，分子间每秒碰撞次数为108次，显然每秒钟都有相当高的概率使紊流和热运动相向迭加发生对心碰撞.根据麦克斯韦速度分布率，分子速度为最可几速度两倍以上的分子数占分子总数5%以上，那么便有5%以上的分子相互碰撞动能达到

Ek=12M0[2（2v+V）]2

（7）

当V=100 m·s-1，v=1 315 m·s-1，则Ek=2.15×10-19 J.

由此估算得到的碰撞动能Ek和单个碳氧键键能在同一数量级.考虑到表1所给出的是碳氧键在25℃时的键强度，200℃时键强度将减弱；此外，碳氧键处于共振激发态，高速振动使分子处于离散状态，因此在同等数量级的动能冲击下碳氧键将被破解.

以上分析的5%以上的分子一旦在碰撞中分解，键的振动能转化为“碎片”的动能，将以更大的动能冲击下一个分子，以连锁反应的速度（碰撞频率大于108次·s-1）发展下去.所以这种处理废气的方法迅速、廉价，而且可自动化进行.

废气分子破键后，产生的离子或原子仍然在作不规则热运动，彼此相互碰撞可能复合为原来的分子，所以必须采取措施防止已分解的分子发生逆向复合.

2.3 防止已分解分子逆向复合的措施

整个实验装置简称为MBBS（molecule breaking bond structure）.该装置分为MBBS-Ⅰ、MBBS-Ⅱ，前者为气体分子破键分解装置，后者为分解产物的收集装置.废气分子破键分解后成为离子，当离子高速飞到已接地的器壁——碳素钢板（Q235）外壳时，离子失去电荷变成原子.原子进入钢板后，由于碳素钢为α-Fe体心立方晶体结构，原子可通过其间隙，同时在钢板外壳的内外两侧又存在压力差和温度差，根据能斯特爱因斯坦扩散理论，原子会向钢板外侧扩散，直到离开钢板，进入已设计好的封闭容器MBBSⅡ内.由于两相同原子存在自旋相反电子对量子藕合效应，会最终结合成稳定的两原子气体分子（H2、O2、N2等）.

废气分解过程的反应式为

2H2OMBBS-Ⅰ4H++2O2-MBBS-Ⅰ4H+2O

MBBS-Ⅱ2H2+O2；

CO2MBBS-ⅠC4++2O2-MBBS-ⅠC+2O

MBBS-ⅡC+O2；

2NO2MBBS-Ⅰ2N4++4O2-MBBS-Ⅰ2N+4O

MBBS-ⅡN2+2O2.

α-Fe是体心立方晶体结构，晶体常数a=0.286 63 nm，立方晶体顶点分布Fe原子或Fe离子，气体原子（C、H、N、O、S）的大小由原子物理公式计算，也有相近的测试数据可查，结果均表明原子（C、H、N、O、S）可穿过α-Fe的间隙，但气体分子（H2、O2、N2等）比体心立方晶体的间隙大，不能穿过α-Fe，因此可类比化学中分子筛的概念认为α-Fe是“原子筛”.

已分解的废气，在没有催化剂作用下，或者在温度低于550℃时，只可能复合为同原子的双原子气体而不可能复合成不同原子的化合物分子.因此，整个实验装置温度应控制在550℃以下，而且要远离催化剂，便可防止逆向复合.

3 处理PM2.5粒子和废气的测试结果

图2为测试装置示意图，图中：q1、q2分别为输入、输出端瞬时流量；Q3、Q4分别为20 min内输入、输出端累积流量.测试过程中，发动机产生的废气经由孔板流量计1进入MBBS，该装置输出端输出的废气由孔板流量计2计量.测试分为两组：一组选定发动机G（单缸汽油发动机）于2010年1月21日在开平进行测试；另一组选定发动机D（四缸汽油发动机）于2010年12月9日在肇庆进行测试.表2为两组测试数据结果，其中：T1、T2分别为输入、输出端废气温度；ρ1、ρ2分别为输入、输出端废气密度；M1、M2分别为20 min内输入、输出废气质量；分解率的定义为（M1-M2）/M1.

从表2可以看出，针对发动机G测试时，20 min内输入废气113.8 kg，输出废气仅30.8 kg，即20 min内分解了发动机G排出的废气达83 kg，分解率达73%.针对发动机D测试时，分解率高达82% .测试结果显示，本文设计的射流、紊流、红外谐振装置可分解黑烟、废气和PM2.5颗粒，而且已分解的发动机废气可变成单质可燃的混合气体，经收集后返回发动机，不仅可节能，而且可增加生产能力.进一步改进设计可以分解更多的废气.

测试中，已分解的废气变成了离子（H+、O2-、N2+、C4+等）.它们经过钢板外壳，变成了原子（H、O、N、S、C等），可穿过体心立方晶体的间隙逃逸.以发动机D的测试结果为例，20 min内便处理了废气92 kg，而不必另外消耗能量，成本仅为MBBS装置的折旧成本.本装置分解1 t废气成本小于人民币10元.测试结果表明，MBBS装置处理废气不仅廉价、高效，而且处理量大.

4 结束语

利用气体射流、紊流、分子红外谐振共同作用的方法，设计出一套分解废气的装置.实验测试结果表明，该装置20 min内处理发动机排出的废气的分解率最高达82%，且廉价、高效，处理大.这为进一步处理PM2.5粒子和废气污染，实现节能减排提供了一种可行性方案..

参考文献：

[1] 杨林军.燃烧源细颗粒物污染控制技术[M].北京：化学工业出版社，2011.

[2] 优肯斯坦M B.分子的结构及物理性质[M].张乾二，译.北京：科学出版社，1960.

[3] 曾庆衿.用射流和红外谐振分解废气的装置及方法：中国，ZL200810025891.0[P].2012-05-23.

水污染生态处理技术 篇9

摘要：阐述了生物强化技术的原理,概括了国内外有关生物强化技术处理难降解有机污染物的应用实例及效果.介绍了生物强化技术应用中有关高效降解菌和生物强化菌剂的研究与开发现状,进一步讨论了应用生物强化技术的.主要控制参数,展望了生物强化技术的发展方向.作 者：徐军祥 杨翔华 姚秀清 许谦 佟明友 张全 Xu Junxiang Yang Xianghua Yao Xiuqing Xu Qian Tong Mingyou Zhang Quan 作者单位：徐军祥,杨翔华,姚秀清,Xu Junxiang,Yang Xianghua,Yao Xiuqing(辽宁石油化工大学,环境与生物工程学院,辽宁,抚顺,113001)

许谦,佟明友,张全,Xu Qian,Tong Mingyou,Zhang Quan(中国石油化工股份有限公司,抚顺石油化工研究院,辽宁,抚顺,113001)

水污染生态处理技术 篇10

均相和非均相高级氧化技术处理水中有机污染物的研究

以UV/H2O2均相高级氧化技术及TiO2光电催化非均相氧化技术为例,选择硝基苯、4-硝基苯酚、喹啉和活性艳橙K-R等为目标化合物,对高级氧化技术处理水中有机污染物进行了研究.研究表明,UV/H2O2体系中产生的・OH是硝基苯、4-硝基苯酚和喹啉降解的直接原因,有机物的降解可用准一级动力学进行很好的`描述.系统研究了溶液pH值、氧化剂浓度及水体中存在的常见无机阴离子如HCO-3、NO-3、Cl-等对有机物降解的影响;探讨了各有机物的降解途径.建立了一种新的三维光电填充床催化反应器,结果表明,三维电极的使用,可以显著提高有机物的光催化氧化效率.外加电压和溶液中NaCl对活性艳橙K-R和喹啉的氧化起着促进作用;同时还研究了溶液酸度条件、空气流速及氧气对光电催化的影响.

作 者：张文兵 傅家谟 肖贤明 盛国英 作者单位：中国科学院广州地球化学研究所有机地球化学国家重点实验室,广州,510640刊 名：中国科学院研究生院学报 ISTIC PKU英文刊名：JOURNAL OF THE GRADUATE SCHOOL OF THE CHINESE ACADEMY OF SCIENCES年，卷(期)：200522(1)分类号：X524关键词：有机污染物 高级氧化 UV/H2O2 光电催化 三维电极 降解机理 organic pollutants advanced oxidation process UV/H2O2 photoelectrocatalytic threedimensional electrode degradation mechanism

水污染生态处理技术 篇11

关键词：农田面源污染；生态沟渠；净化；效能评估

中图分类号： X171.5；X71文献标志码： A文章编号：1002-1302（2015）11-0472-03

收稿日期：2014-11-13

基金项目：江苏省苏州市科技计划（编号：SYN201320、SYN201411）；江苏省昆山市生态农业技术科技专项（编号：331311201）；江苏省苏州市相城区科技计划（编号：201338）。

作者简介：陈重军（1984—），男，浙江义乌人，博士，讲师，主要从事农业面源污染控制与治理研究。E-mail：chongjunchen@163.com。

通信作者：王建芳，博士，副教授，主要从事废水生物处理研究。E-mail：wjf302@163.com。农业面源污染已成为我国首要污染来源，农业面源中化学需氧量（COD）、总氮（TN）、总磷（TP）污染负荷分别占水体污染负荷的43.7%、572%和67.4%，其中农田的污染贡献不容忽视[1]。有研究表明，生态沟渠具有良好的氮磷净化功能和较好的景观效应[2]，其动态氮、磷去除率达35.7%、41.0%，静态氮、磷去除率达58.2%、84.8%，成为农田面源污染治理的有效途径[3]。但目前针对农田面源污染的控制大多还在实验室或试验田小范围研究阶段，虽然部分地区已经建成区域性大规模农田面源污染生态沟渠净化示范工程，但也严重缺乏对污染控制的绩效评价及长效维护机制，限制了农田面源污染控制工程的效能发挥。本研究对区域性农田面源污染控制示范工程的长期效能进行评估，并提出相应的长效管理机制和方案，为我国农田面源污染减控技术的研发和应用提供了一定的基础。

1试验方案与采样设计

1.1工程建设

农田面源污染沟渠塘生态净化工程建设地点位于江苏省苏州市某地，建设面积约20 hm2，农田径流按照区域划分，在不同的区域设置不同的尾水处理设施（图1）。整个工程分为3块区域，分别为区域1、区域2、区域3，各自不同的农田径流流入不同生态湿地进行处理，分别为1号、2号、3号人工湿地系统。农田径流主要处理流程为：各区域有不同的源水（其中区域1和区域2源水一致）进入农田，种植过程中化肥流失进入农田径流，农田径流统一收集到生态沟渠，生态沟渠中种植香蒲、菖蒲、芦苇、金鱼藻等挺水植物和浅水植物，并控制径流流速和流向，最后从生态沟渠流出的农田径流进入尾水生态湿地深度处理，在生态湿地内部和四周种植芦苇、菖蒲、美人蕉等湿地植物，实现氮磷的进一步吸收和转化，最终处理出水排入周边流域。

1.2采样设计

对农田面源污染沟渠塘生态净化工程的效能评估工作，分别于2013年7月18日、8月27日、10月31日、12月4日进行4次采样，采样点布置见图1。共设13个采样点，各采样点位置和涵义说明见表1。

表1采样点位置与涵义

编号区域采样点位置采样点描述点11、2区域1、区域2进水源水点21、2区域1田面水污染的水点31、2区域1沟渠水经处理的水点41、21号湿地经深度处理的水点51、2区域2田面水污染的水点61、2区域2沟渠水经处理的水点71、22号湿地经深度处理的水点83区域3进水源水点93区域3田面水污染的水点103区域3沟渠水（1）经处理的水点113区域3沟渠水（2）经处理的水点1233号湿地经深度处理的水点1333号湿地排水口最终排水

1.3测定方法

COD浓度：重铬酸钾消解法测定（本研究测定的均为CODCr）；铵态氮（NH+4-N）浓度：纳氏试剂光度法测定；亚硝态氮（NO-2-N）浓度：N-（1-萘基）-乙二胺光度法测定；硝态氮（NO-3-N）浓度：紫外分光光度法测定；TN浓度：过硫酸氧化-紫外分光光度法测定；TP浓度：过硫酸钾消解法测定[4]。

2工程效能评价

由图2至图5可以看出，4次监测结果各采样点水质的波动较大，推测水稻的生长期、肥料施用期、径流量的大小与季节、气温等息息相关。但是，总体来说，生态沟渠的建设对农田径流污染物的削减具有明显的作用。

以区域1为例，进水pH值7.21～7.97，COD 33～98 mg/L、NH+4-N浓度1.12～1.90 mg/L、NO-2-N浓度010～0.14 mg/L、NO3-N浓度0.24～1.10 mg/L、TN浓度 2.37～4.38 mg/L、TP浓度0.41～3.04 mg/L；进水水质劣于GB 3838—2002《地表水环境质量标准》规定的Ⅴ类水标准，特别是TN浓度、TP浓度、COD浓度较高。经灌溉农田后，田间表面径流污染物浓度较高，pH值为7.23～8.54，COD 32～34 mg/L、NH+4-N浓度1.57～1.83 mg/L、NO-2-N浓度 001 mg/L、NO-3-N浓度 0.84～1.20 mg/L、TN浓度 3.50～10.90 mg/L、TP浓度0.50～4.08 mg/L。随着氮、磷的施用，径流中氮、磷浓度显著提高，特别是TN的浓度远高于进水，但COD并未升高，反而有所下降，因化肥成分主要以氮、磷为主，并未对径流有机物有所影响，且土壤微生物对有机物有降解作用，造成有机物含量降低。从农田田面径流排入到生态沟渠中，沟渠水pH值7.45～8.08，COD 18～84 mg/L、NH+4-N浓度1.00～2.10 mg/L、NO-2-N浓度 002～0.08 mg/L、NO-3-N浓度0.05～1.27 mg/L、TN浓度1.61～3.36 mg/L、TP浓度0.48～1.28 mg/L。与田面径流水质进行比较，经过生态沟渠中植物吸收和微生物代谢作用，氮、磷浓度显著降低，氮、磷最高去除率可达74.13%、6863%。最后，生态塘的水质为pH值6.98～7.94，COD浓度 24～80 mg/L、NH+4-N 浓度0.20～2.34 mg/L、NO-2-N 浓度0.01～0.34 mg/L、NO-3-N浓度 浓度0.02～1.82 mg/L、TN浓度1.58～5.01 mg/L、TP浓度0.28～4.81 mg/L。氮素在生态沟渠中的转化与去除作用较为复杂，主要包括微生物脱氮作用、沉积和渗透作用、植物吸收作用等。而通过脱氮微生物的氨化-硝化/反硝化作用是生态沟渠去除N的主要途径[5]。同时，植物根系致密的环境和泌氧效应，以及光合作用产生氧气作用，造成生态沟渠存在明显交替的好氧区和厌氧区，极大地促进了生态沟渠对氮素的转化和去除。植物吸收是生态沟渠磷去除的重要途径，因此植物生物量的大小和生命活性将直接决定生态沟渠磷的去除效能[6]。然而，从生态沟渠进入到最终的植物塘，水质并未有所改善，反而使氮、磷浓度有所回升，造成该结果可能是因为植物塘内植物较少，且多有腐烂植物存在，导致污染物没有得到有效降解。但是，总体来说，经过生态沟渠的作用，农田径流氮、磷含量大幅度降低，对农业面源污染的减排及周边水体质量改善具有明显作用。

nlc202309030025

区域2、区域3和区域1对污染物的去除作用基本一致，本研究不再赘述。生态沟渠是农业面源污染减控的重要途径，对污染物特别是氮磷的削减具有显著作用。

3经济效益与推广应用前景分析

本项目实施后，按照水稻每667 m2耗水1 500 m3计算，开展生态沟渠工程从农田径流中减少污染物排放氮0.43 t、磷0.21 t，可有效减少对周边环境的危害，同时具有显著的环境效益和经济效益。根据自2008年1月1日起施行的《江苏省环境资源区域补偿办法（试行）》（苏政发[2007]149号），环境资源区域补偿因子及补偿标准暂定为NH+4-N 10万元/t、TP 10万元/t，如按照补偿办法交纳补偿金，约合6.4万元。该方法管理方便，运行费用省，对污染物去除效率高，成为农业面源污染去除的重要途径。

4生态沟渠长效运行的建议

工程运行效果表明，农田生态沟渠塘生态净化工程可以有效拦截农田地表径流中氮、磷等营养物质，减轻周边水体富营养化程度。但该类工程的建设使用尚处于探索阶段，其长效管理机制还不健全，须要从以下几个方面深化：（1）生态湿地植物过少，生物量低，造成水质不稳定，特别是冬季温度较低，造成湿地植物死亡，同时微生物活性减弱，导致水质恶化。建议加大生态沟渠植物密度，特别是种植一些冬季也能生长的植物，如黑麦草[7]、水芹[8]等，保证冬季去除效果。（2）沟渠内死亡植物未及时收割，腐烂后造成出水水质恶化。应适时对植物地上部进行收割，可以有效地从水体中移除氮、磷，并促进植物再生，以维持生态沟渠对水体的持续净化作用，避免植物枯落物对水体产生二次污染[9]。（3）生态沟渠枯水期的保水效果较差，导致沟渠干涸、植物死亡。建议在各沟渠内设置可控制水位的闸阀，保证基本水位在10 cm左右，保障沟渠植物生长。（4）生态沟渠长效管理体制不完善，须要建立“区-镇-村”于一体的管理体制，建立生态沟渠维护专项资金，确保生态沟渠长效稳定运行。

参考文献：

[1]第一次全国污染源普查公报[Z]. 中华人民共和国环境保护部，国家统计局，农业部，2010.

[2]王忠敏，梅凯. 氮磷生态拦截技术在治理太湖流域农业面源污染中的应用[J]. 江苏农业科学，2012，40（8）：336-339.

[3]王岩，王建国，李伟，等. 生态沟渠对农田排水中氮磷的去除机理初探[J]. 生态与农村环境学报，2010，26（6）：586-590.

[4]国家环境保护总局水与废水监测分析方法编委会. 水和废水监测分析方法[M].4版.北京：中国环境科学出版社，2002.

[5]陈海生，王光华，宋仿根，等. 生态沟渠对农业面源污染物的截留效应研究[J]. 江西农业学报，2010，22（7）：121-124.

[6]陆宏鑫，吕伟娅，严成银. 生态沟渠植物对农田排水中氮磷的截留和去除效应[J]. 江苏农业学报，2013，29（4）：791-795.

[7]沈燕，金斌斌. 废水胁迫条件下生态沟渠盘培多花黑麦草的生长适应性[J]. 河海大学学报：自然科学版，2011，39（6）：646-650.

[8]陈海生. 农田沟渠湿地耐寒植物水芹（Oenanthe javanica）降污研究[J]. 安徽农学通报，2012，18（11）：117-118.

[9]余红兵，杨知建，肖润林，等. 水生植物的氮磷吸收能力及收割管理研究[J]. 草业学报，2013，22（1）：294-299.罗成科，张峰举，肖国举. 施用脱硫废弃物对宁夏盐碱土壤重金属含量的影响[J]. 江苏农业科学，2015，43（11：475-477.