水體修復(fù)技術(shù)
水體修復(fù)技術(shù)包括以微生物為處理功能核心的生物處理技術(shù)、具有復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)塘處理技術(shù)、以植物和微生物為主要處理功能體的濕地處理技術(shù)、土壤處理技術(shù)和河湖等自然凈化能力的處理等。
1 生物處理技術(shù)
生物處理技術(shù)包括好氧處理、厭氧處理、厭氧—好氧組合處理。其主要原理是人工馴化、培養(yǎng)適合于降解某種污染物的微生物，通過(guò)控制室和微生物生長(zhǎng)的環(huán)境以穩(wěn)定和加速污染物的降解。
由于生物處理技術(shù)起步較早，現(xiàn)在已有很多成熟的工藝，比如SBR、UASB、氧化溝等。這些工藝一般要輔助結(jié)合其他一些處理方法，例如物理處理法（如吸附法、重力法、離心法和引力法等）、化學(xué)處理法（如凝絮法、提取法、氧化法、離子交換法和沉淀法等）。
2 生態(tài)塘處理法
生態(tài)塘是以太陽(yáng)能為初始能源，通過(guò)在塘中種植水生作物，進(jìn)行水產(chǎn)和水禽養(yǎng)殖，形成人工生態(tài)系統(tǒng)。在太陽(yáng)能（日光輻射提供能量）的推動(dòng)下，通過(guò)生態(tài)塘中多條食物鏈的物質(zhì)遷移、轉(zhuǎn)化和能量的逐級(jí)傳遞、轉(zhuǎn)化，將進(jìn)入塘中污水中的有機(jī)污染物進(jìn)行降解和轉(zhuǎn)化，最后不僅去除了污染物，而且以水生作物、水產(chǎn)的形式作為資源回收，凈化的污水也作為再生水資源予以回收再用，使污水處理與利用結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)了污水處理資源化。
人工生態(tài)系統(tǒng)利用種植水生植物、養(yǎng)魚、養(yǎng)鴨、養(yǎng)鵝等形成多條食物鏈。其中不僅有分解者生物、生產(chǎn)者生物,還有消費(fèi)者生物，三者分工協(xié)作，對(duì)污水中的污染物進(jìn)行更有效的處理與利用，并由此可形成許多條食物鏈，構(gòu)成縱橫交錯(cuò)的食物網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)。如果在各營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間保持適宜的數(shù)量比和能量比，就可建立良好的生態(tài)平衡系統(tǒng)。污水進(jìn)入這種生態(tài)塘中，其中的有機(jī)污染物不僅被細(xì)菌和真菌降解凈化，而其降解的最終產(chǎn)物，一些無(wú)機(jī)化合物作為碳源、氮源和磷源，以太陽(yáng)能為初始能源，參與食物網(wǎng)中的新陳代謝過(guò)程，并從低營(yíng)養(yǎng)級(jí)到高營(yíng)養(yǎng)級(jí)逐級(jí)遷移轉(zhuǎn)化，最后轉(zhuǎn)變成水生作物、魚、蝦、蚌、鵝、鴨等產(chǎn)物,從而獲得可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
3 人工濕地處理技術(shù)
人工濕地是近年來(lái)迅速發(fā)展的水體生物—生態(tài)修復(fù)技術(shù)，可處理多種工業(yè)廢水，包括化工、石油化工、紙漿、紡織印染、重金屬冶煉等各類廢水，后又推廣應(yīng)用為雨水處理。這種技術(shù)已經(jīng)成為提高大型水體水質(zhì)的有效方法。人工濕地的原理是利用自然生態(tài)系統(tǒng)中物理、化學(xué)和生物的三重共同作用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)污水的凈化。這種濕地系統(tǒng)是在一定長(zhǎng)寬比及底面有坡度的洼地中，由土壤和填料（如卵石等）混合組成填料床，污染水可以在床體的填料縫隙中曲折地流動(dòng)，或在床體表面流動(dòng)。在床體的表面種植具有處理性能好、成活率高的水生植物（如蘆葦?shù)龋，形成一個(gè)獨(dú)特的動(dòng)植物生態(tài)環(huán)境，對(duì)污染水進(jìn)行處理!
人工濕地的顯著特點(diǎn)之一是其對(duì)有機(jī)污染物有較強(qiáng)的降解能力。廢水中的不溶性有機(jī)物通過(guò)濕地的沉淀、過(guò)濾作用，可以很快地被截留進(jìn)而被微生物利用；廢水中可溶性有機(jī)物則可通過(guò)植物根系生物膜的吸附、吸收及生物代謝降解過(guò)程而被分解去除。隨著處理過(guò)程的不斷進(jìn)行，濕地床中的微生物也繁殖生長(zhǎng)，通過(guò)對(duì)濕地床填料的定期更換及對(duì)濕地植物的收割而將新生的有機(jī)體從系統(tǒng)中去除。濕地對(duì)氮、磷的去除是將廢水中的無(wú)機(jī)氮和磷作為植物生長(zhǎng)過(guò)程中不可缺少的營(yíng)養(yǎng)元素，可以直接被濕地中的植物吸收，用于植物蛋白質(zhì)等有機(jī)體的合成，同樣通過(guò)對(duì)植物的收割而將它們從廢水和濕地中去除。
由于這種處理系統(tǒng)的出水質(zhì)量好，適合于處理飲用水源，或結(jié)合景觀設(shè)計(jì)，種植觀賞植物改善風(fēng)景區(qū)的水質(zhì)狀況。其造價(jià)及運(yùn)行費(fèi)遠(yuǎn)低于常規(guī)處理技術(shù)。英、美、日、韓等國(guó)都已建成一批規(guī)模不等的人工濕地。
4 土地處理技術(shù)
土地處理技術(shù)是一種古老、但行之有效的水處理技術(shù)。它是以土地為處理設(shè)施，利用土壤—植物系統(tǒng)的吸附、過(guò)濾及凈化作用和自我調(diào)控功能，達(dá)到某種程度對(duì)水的凈化的目的。土地處理系統(tǒng)可分為快速滲濾、慢速滲濾、地表漫流、濕地處理和地下滲濾生態(tài)處理等幾種形式。國(guó)外的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，土地處理系統(tǒng)對(duì)于有機(jī)化合物尤其是有機(jī)氯和氨氮等有較好的去除效果。德、法、荷等國(guó)均有成功的經(jīng)驗(yàn)。
5 具體工藝的應(yīng)用
在具體運(yùn)用這些工藝是通常要做一些組合。例如采用：污水→沉淀→人工濕低→生態(tài)塘。
目前國(guó)內(nèi)外有很多水體修復(fù)的成功工程。例如日本渡良瀨蓄水池的人工濕地，這是一座設(shè)有人工設(shè)施的蘆葦蕩，將蓄水池的水引到蘆葦蕩，通過(guò)吸附、沉淀及吸收作用，去除水中的氮、磷及浮游植物，達(dá)到對(duì)水體進(jìn)行自然凈化的目的。這種凈化過(guò)程循環(huán)進(jìn)行，確保蓄水池水質(zhì)潔凈。渡良瀨人工濕地的人工植被從陸地到水面依次為：杞柳（水邊林）—蘆葦、荻、蓑衣草（濕地植物）—茭白、寬葉香蒲（吸水植物）—荇菜、菱（浮葉植物），形成了一體的生態(tài)空間。渡良瀨人工濕地已經(jīng)成為日本最大的蘆葦蕩，也成為對(duì)居民、兒童進(jìn)行環(huán)保及愛(ài)水教育的場(chǎng)所，組織學(xué)生進(jìn)行自然觀察。
在我國(guó)也有很多水體生態(tài)修復(fù)的研究和工程實(shí)例。例如李正魁研究了固定化氮循環(huán)細(xì)菌技術(shù)（INCB）在貴陽(yáng)紅楓湖物理生態(tài)工程（PEEN）實(shí)驗(yàn)區(qū)的除氮、抑菌效果，結(jié)果表明，應(yīng)用PEEN—INCB技術(shù)使紅楓湖試驗(yàn)區(qū)總氮、非離子氨和亞硝酸鹽氮分別平均降低0.568mg/L,0.015mg/L和0.019mg/L。工程后排入紅楓湖的非離子氨均0.02mg/L,NO2-N≤0.1mg/L，16個(gè)月內(nèi)無(wú)一次超標(biāo)，而工程前的超標(biāo)率達(dá)39%。與其他湖區(qū)相比，PEEN-INCB治理工程區(qū)域各主要指標(biāo)下降4%～40%。
6 總結(jié)
傳統(tǒng)的生物處理工藝控制相對(duì)復(fù)雜，而且投資較大。而生態(tài)修復(fù)技術(shù)投資少，運(yùn)行方便，能耗低。因此，生態(tài)處理技術(shù)在以后會(huì)得到更大的應(yīng)用。
此外，生態(tài)修復(fù)工程可以結(jié)合其他技術(shù)，使其處理效果更加好。例如：利用基因工程和生物技術(shù)篩選超積累、高耐性修復(fù)植物和具有特異降解功能的微生物進(jìn)入處理系統(tǒng)，能更有效的達(dá)到處理效果。
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