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恒通环境:廊坊市八干渠黑臭河道治理底泥原位修复技术实践

来源:恒通环境        作者:白培峰 赵攀峰 王正欢 牛玉强 张耀平        时间:2018-12-11        


八干渠是廊坊市区的一条主要排水河道,近年来,随着廊坊市城区的不断扩大,该河道所担负的排水条件发生了很大变化。八干渠底泥中的污染物质是在长期的积累中形成的,对水质的影响也比较持久,污染底泥的释放从很大程度上减缓和限制了水体治理成效。因此,对底泥污染的治理是城市河道治理的关键因素之一。


恒通环境提出一种高效、安全、经济的底泥污染治理生态技术,使污染底泥恢复良性土壤骨架和孔隙结构,减少污染物释放,提高基底的氧化还原电位,改善基底生物环境,恢复水环境的持续自净能力。恒通环境坚持对河道底泥污染和底栖生态进行系统评估,以最低的生态干扰解决最大的底泥污染。


我们将相关实践与思考总结为该篇论文,刊发于《水环境治理》杂志2018年第四期。现将论文进行了部分删减,分享给读者,欢迎行业人士批评指正,携手推进我国的水环境治理事业。


摘要:河道底泥是水体污染贡献率较大的内源性污染源。本文介绍了廊坊市八干渠底泥治理工艺和治理效果。主要工艺包括底泥原位修复和施加固定化微生物菌剂。其修复机理是通过新型底泥修复剂对底泥原位钝化修复,施加固定化微生物菌剂增加底泥中有益微生物量,优化底泥微生物群落,实现对底泥污染长效治理的目的。施工一个月后,对底泥间隙水有机质、氮磷和重金属含量以及底泥微生物群多样性等指标进行检测,结果显示TOC、TN和TP含量分别降低41.23%,43.53%和34.12%;重金属去除率基本达50%以上,其中镉和锌去除率最高;Shannon指数和均匀度分别达到6.72和1.18,Simpson指数约为0.04。结果表明该工艺对八干渠河道底泥的治理达到良好效果。


1 河道底泥治理现状

污染底泥的治理技术主要分为原位修复和异位治理。

(1)异位治理最主要的是底泥清淤,但清淤也可能带来一些不利影响。清淤并不是解决水体污染的必要手段,它只能在短期内改善水质,随着时间延长,水体污染可能会出现反复现象。清淤控制不当,反而会加重水体污染(如南京玄武湖清淤),即使清淤后也需要恢复河道健康的生态系统。

(2)原位修复是指在利用物理、化学及生物等技术对污染底泥进行原位修复的方法,可以分为物理覆盖技术、化学控制技术、生物修复技术。

底泥物理覆盖是指在河道底泥表面增设覆盖物,将污染底泥与上覆水体进行一定程度隔离,阻止底泥中污染物向水体释放。覆盖物一般采用清洁底泥、沙子或砾石等材料。覆盖技术工程量大,不太适合河流、湖泊和港口,比较适用于深海底泥修复。

化学控制技术是指通过施加化学药剂进行底泥污染物的抑制和降解。常用的化学药剂有铝盐、铁盐、聚丙烯酰胺等,主要通过絮凝沉淀等作用将污染物稳定在底泥中,同时对磷的控制有较好的效果。

生物修复是指利用生物活动来抑制和降解底泥中的污染物,使生态环境恢复到自然状态。生物修复又分为微生物修复和植物修复两类。与物理和化学方法相比,生物修复法具有成本低、效率高、不破坏原有底栖生态等优点。微生物修复多用来降解有机污染物,植物修复是利用水生植物根系的吸收、降解、固定等作用逐步消除底泥污染物的释放。

下表是从项目实施角度考虑,从不同维度对比分析底泥污染原位修复技术和底泥清淤措施的特点。

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2 八干渠河道底泥原位修复技术路线

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八干渠河道底泥原位修复技术路线图

八干渠底泥原位治理,利用底泥造粒钝化与固定化微生物组合技术抑制底泥污染物释放和促进污染物降解。该技术使具有高效降解污染物能力的微生物固定于载体填料上,然后与污染底泥混合并造粒包裹用来进一步降解底泥中污染物,从而减少对上覆水体的污染。这种固定化微生物载体既可以利用本身所附着的微生物降解污染物,同时又具有物理吸附和阻隔等功能,使污染物在生物降解与物理吸附的协同作用下被去除。

3 八干渠河道底泥原位修复技术说明

该技术是基于仿生原理(蚯蚓团粒结构土的人工仿制)的一种底泥处理技术。底泥经过结构改性后,具有疏水性、透气性、稳定性等优点。修复后的底泥适合水生植物的种植和生长,促进后期水生态系统的恢复。

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4 八干渠河道底泥原位修复技术原理

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5 八干渠河道底泥原位生态修复效果跟踪评价

5.1 底泥有机污染物修复效果

对修复前、修复后连续五周进行定点泥样采集,测定底泥间隙水中TOC、TN和TP含量,结果显示底泥中污染物释放量在修复后一周内急剧降低,间隙水中TOC、TN和TP含量分别降低41.23%,43.53%和34.12%,表明新型的底泥原位修复技术对八干渠河道底泥污染物实现高效快速控制。

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八干渠河道底泥修复前后间隙水总有机碳和总氮含量变化

随着底泥原位修复技术的持续作用,底泥及间隙水中的污染物被不断降解。通过底泥间水污染含量的变化可以发现,微生物菌群的新陈代谢活动在底泥治理后期的污染物削减过程中起到关键作用。

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八干渠河道底泥修复前后间隙水总磷含量变化

5.2 底泥重金属污染物修复效果

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从图表中可以明显看出重金属去除率多数达到50%以上,其中镉和锌去除率高达61.9%和64.04%。

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八干渠河道底泥修复前后浸出液中重金属去除率

5.3底泥微生物菌落重建效果

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八干渠河道底泥原位修复前后Shannon指数和均匀度变化

Shannon指数和均匀度可以反映底泥微生物群落多样性。底泥经过原位修复后,团粒间孔隙中溶解氧增多,适宜于好氧微生物和兼氧微生物的活动。图中可以看到施加固定化微生物菌剂后,底泥Shannon指数和均匀度均呈上升趋势,且在修复10天后有大幅度的上升,这是由于固定化载体内微生物菌群有激活和增殖的时间延迟。在修复1个月后,Shannon指数和均匀度分别达到6.72和1.18,表明底泥微生物群落多样性很丰富,底泥微生物菌群生态得到极大的改善。

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八干渠河道底泥原位修复前后Simpson指数变化

Simpson指数可以反映底泥微生物常见种优势度的变化情况。底泥修复前底泥中的菌群单一主要为厌氧异养菌,此时Simpson指数较高达到0.08。随着底泥钝化造粒以及固定化微生物菌群的投加,在修复1个月后,Simpson指数约为0.04,表明底泥中微生物群落多样性增加,底泥中好氧性微生物和兼氧性微生物如乳酸菌、酵母菌群和光合菌群等逐渐增多。

6 结语

八干渠河道底泥原位修复技术实践在传统底泥清淤以及底泥固化处理模式基础上,创新引入底泥结构的改良和底栖微生态环境的重建修复理念,实现河道底部生境的改良,为后期的水环境生态修复创造有利的基础条件。

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