黑臭河道的生态治理技术及案例

✓ 加入TriTonX100 等表面活性剂能促进水相POPs 的生物降解。
✓ 利用微生物改变重金属的氧化还原状态, 进而降低或消除重金属的毒性 ；利用重金属能够与微生物体、微生物产物形成稳定螯合物或晶体的特 性, 使重金属减少或失去毒性。
✓ 冯奇秀等（2003）在广州市朝阳涌将250kg土著微生物培养液和37.4L由 美国普罗公司生产的生物促生剂BE组成的底泥生物氧化复合配方制剂 一起，以促进河涌底泥氧化。
2、污染底泥原位修复技术 （1）水冲 × （2）原位掩蔽技术（安全）：未污染底泥、沙、砾石或一些复 杂的人造地基材料、改性矿物质、处理过的固体废物等覆盖。
✓ 美国的Anacostia River分别将活性材料AQUABLOKTM（膨润土, 粘土与砂砾）、磷 灰石和焦炭作为主体材料应用于该河段受污染底泥的治理。磷灰石主要针对底泥 中的重金属；焦炭则针对底泥中的有机污染物如PCB，PAH等。（ AQUABLOKTM 在加拿大的安大略省治理河流受污染底泥的示范工程中成功应用）
城市水环境工程（治理）技术专业委员会技术论坛——黑臭水体治理
黑臭河道的生态治理技术及案例
报告人：陈开宁 中国科学院南京地理与湖泊研究所
2016年12月2日
报告提纲
1 河道存在问题—现状 2 治河需了解基本问题 3 黑臭河道治理技术及案例 4 结论与展望
一、为什么要治河？—河道污染现状
□ 河道存在的问题！
✓ 铝盐钝化剂在pH 值为6 ～ 8 时具有最佳的钝化效果； ✓ Fe( OH)3在pH 值为5 ～ 7 时具有强吸附性，在高pH 值条件下OH－与PO34－交换，
导致磷再次释放（Cooke et al，1993）；
✓ 钙盐用于磷钝化的主要有碳酸钙（方解石）和氢氧化钙，并通过形成羟基磷灰石 去除水体磷，pH＞9.5 时溶解度很小，磷吸附性较强。
✓ 丛海兵等（2006）在厌氧水体DO<2 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。
✓ 嘉兴市5条河道，效果显著。
该技术通常需要与其它技术联合使用。 间歇曝气、连续曝气效果不同！
TP
NH4-N
2、污染底泥原位修复技术
（5）微生物修复（安全，效果不稳定，湖泊难以有效果）
利用人工驯化土著微生物、固定化微生物和转基因工程菌。
河道存在的问题
2、农村（城郊）河道
（1）外源污染负荷太大：沿河源源不断的农田、养殖、生活污 水及工业废水通过各种渠道进入河道，是河道污染的根源。 （2）绝大多数河道存在污染底泥。 （3）硬质护岸、崩岸、裁弯取直、生态系统退化等问题突出。 （4）水质指标严重超标、超富营养化。 （5）严重缺乏管护。
二、河流的基本概念和功能
；抑制底泥中磷释放；有效地去除底泥的黑臭。
② 还原处理：改变氧化还原电位，降低高价重金属的价态以减小其毒性，为微生 物营造还原性环境以实现对某些有机污染物的生物降解、促进反硝化脱氮过程。
✓ 目前使用较多的还原剂主要是零价铁。但是多停留在实验室水平。 ③ 磷钝化剂：Al2(SO4)314H2O（1-2mg/L）、氯化铝、聚合铝、FeSO4（3.510mg/L）、FeCl3、CaCO3（120mg/L）等。镧改性膨润土( phoslock) 是目前应用较 多的磷钝化剂。
□ 定义
河流是流域景观中成线形的自流动水体，与陆地生态系统紧密联系，又 相对开放，它是由河床、水体、生物及非生物物质组成的复杂生态系统 （Naiman & Bilby,1998）。
河流系统由一系列不同级别河流以连续、流动特性形成的完整体系，沿 河的物理参数连续变化梯度，形成连贯结构和相应功能，物质能量的输入和 水文循环在河流生物系统中产生一系列响应——连续的生物学调整以及沿河 有机质、养分、悬浮物等的运动、搬运、利用与储蓄（Vannote et al,1980）。
<5年使用期 长期：生态挡墙
三、黑臭河治理的关键技术
□ 针对外源污染
1、截污与导污技术：
（2）城市型： ② 铺设导污管道
长期见效
三、黑臭河治理的关键技术
底层微孔曝气+植物浮床挂膜（接触氧化） 生物菌剂、改性沸石（选用）
强化净化区域 （下游）
清水河段，生机盎然
清水区域
三、黑臭河治理的关键技术
□ 针对内源污染（底泥）
2、消除与控制污染底泥：疏浚（环保疏浚、挖深）；底层曝气；水生植 物修复；材料覆盖；微生物菌剂；环境友好型化学药剂。
3、修复加固堤防：加高加固；生态护岸；景观构建（生态与非生态型） 4、引水冲释：连通清洁水源；污水处理厂尾水深度净化后再利用。 5、提升水质（消除黑臭、控制富营养化、提高透明度）：水体曝气、植 物浮床（生态浮岛）、微生物菌剂、吸附沉淀（改性矿物质）、飘浮植物净 化等。 6、生态系统修复（提高自净能力）：形态修复（裁直取弯）、栖息地修 复（河漫滩、沿岸带浅滩、鱼槽等；关键是浅滩基底高程与水下坡比设计 （与水位变化相适应）、生态护坡构建）、沿岸带湿地植物恢复、逐步恢复 全系列水生植物与生物多样性（鱼、大型底栖动物）、生态景观设计等。
1.56±0.21
35.49±2.56
0~5 cm
33.76±2.54
1.76±0.24
44.05±3.21
CK
5~10 cm 10~15 cm 15~20 cm
28.43±1.56 32.25±2.45 30.43±1.28
1.86±0.35 1.87±0.26 1.49±0.45
38.75±2.14 43.17±2.36 39.17±1.28
0~5 cm
55.23±2.68
1.35±0.12
59.08±2.25
PT+ Phragmites australis
5~10 cm 10~15 cm 15~20 cm
36.73±3.66 35.82±2.65 44.95±2.58
1.65±0.24 1.43±0.26 1.49±0.35
SC+ Phragmites australis
0~5 cm 5~10 cm 10~15 cm 15~20 cm
28.15±2.14 20.77±2.54 24.63±1.57 31.77±1.68
1.92±0.35 1.67±0.25 1.56±0.36 1.87±0.45
39.06±1.96 29.61±2.13 32.39±2.45 43.05±1.02
图2. 覆沙、翻耕和划耕处理后，芦苇生物量分配及根系活力 划耕(CT)、翻耕(PT)、覆沙（SC）
措施均能显著提高表层沉积物通气性，但单 纯靠芦苇改良退化基地效果不显著。
表1. 不同沉积物处理方式下沉积物通气特征演变规律
Samples
Profiles
Water content /%
Dry bulk density/cm3 g-1
• 此方法是由Rilp（1976）发明的，因此也被称 为“Riplox”方法 (Donabaum et al, 1999)。
种植沉水植物
2、污染底泥原位修复技术
（4）底层曝氧（生态安全）
✓ 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。
Hale Waihona Puke Porosity/%CK+ Phragmites
0~5 cm 5~10 cm
30.42±1.65 28.48±1.58
1.65±0.25 1.67±0.31
37.04±2.14 38.56±1.87
australis
10~15 cm 28.45±2.35
1.82±0.14
39.22±1.58
15~20 cm 26.85±2.41
□ 功能
河流不仅具有提供栖息地、水域连通、气候调节、物质迁移、防洪排涝、 引水灌溉、水体净化、物质运输等重要功能，还为人类提供了生态景观、休 闲旅游的重要场所。
□ 注意：河流没有排污纳污功能！
二、河道整治的内容及目标
□ 任务内容
1、消除外源污染：截污（河道外：缓冲区修复、彻底雨污分流、适应性 污水处理厂或设施 ）；导污（沿河生态沟渠、导污槽、导污管道等）。
1、城市河道 （1）外源污染负荷太大：沿河大量生 活污水通过管道（污水、雨水）进入 河道，是河道污染的根源。
河道存在的问题
（2）长期污染过程积累了严重污染的 底泥是河水污染的重要污染源，也是河 水黑臭诱因。
河道存在的问题
（3）硬质护岸的渠道化河道丧失了水体自净能力。
河道存在的问题
（4）水体黑臭、缺氧，导致居民怨声载道，举报不断。 （5）生活垃圾等固废倾倒现象突出。（需要加强清洁！） （6）环境容量丧失，恶化人居环境。（不能再排污！）
□ 针对外源污染
1、截污与导污技术：
（1）农村型：沿河构建生态沟塘系统，将无序的面源污水引流至自然湿 地、滞留塘（氧化塘）、人工湿地、污水处理设施处集中处理净化。
循环利用
农田 生
河
态
沟
流
生活污水：
三、黑臭河治理的关键技术
□ 针对外源污染
1、截污与导污技术：
（2）城市型： ① 沿河构建导污净化槽 集中处理、净化
✓ 薛传东等人（2003）选用富含粘土矿物、铁锰氧化物、氢氧化物等天然矿物的红 土适量添加粉煤灰，活化、改性处理后发现一方面可吸附上覆水体中的营养盐， 另一方面可阻止水泥界面附近的营养物及有毒有害有机物扩散迁移。
✓ 有机改性粘土针对有机物；磷灰石去除重金属污染；方解石（CaCO3）处理磷酸 盐污染沉积物；沸石针对NH4-N，改性沸石增加除磷效果。
SC
0~5 cm 5~10 cm 10~15 cm
29.94±0.68 31.27±1.25 30.71±1.68