某江水體生態(tài)治理項目關鍵點難點及解決措施

3.1、水生態(tài)修復關鍵技術 13.2、DPA微生物馴化富氧凈水技術 23.3、沉水植物水質(zhì)凈化技術 73.4、水生動物多樣性構建技術 93.5、水生態(tài)系統(tǒng)集成技術 123.1、水生態(tài)修復關鍵技術本工程采取DPA微生物馴化富氧凈水技術工藝，根據(jù)需要輔以水生植物種植。DPA微生物馴化富氧凈水技術在透明度、CODMn、TP等指標上可快速達標，在生境的改善上作用明顯。而微生物和沉水植物主要是通過創(chuàng)造適宜多種生物生息繁衍的環(huán)境，重建并恢復水生態(tài)系統(tǒng)，恢復水體生物多樣性，并充分利用生態(tài)系統(tǒng)的循環(huán)再生、自我修復等特點，實現(xiàn)水生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)。生境改善：在河道治理中，對內(nèi)源中河水的治理技術歸納為生物環(huán)境改善技術即生態(tài)環(huán)境改善技術，目前是一類較難的領域。常規(guī)技術是單純生物浮島、水生植物、微生物菌群、生物濕地等，但沒有較高的去除效率和明顯的改觀，時間處理周期也較長。DPA微生物馴化富氧凈水技術在透明度、CODMn、TP等指標上可快速達標，在生境的改善上作用明顯。復合生態(tài)：由于在進行河道治理時，尤其是對地表水體進行治理，必須考慮到與整個生態(tài)環(huán)境的融合，本技術在河水通過DPA微生物高分子材料吸附后，水體自凈能力明顯提高，水生動物生存活躍，氨氮、總氮、總磷指標有明顯下降，與自然界的生態(tài)結合緊密，達到多種技術的復合，對水體從物理的吸附到自然生態(tài)的修復都有極高的組合效應。機械裝置輔助：通過增加機械裝置改善水體流動性，在封閉水體內(nèi)建立內(nèi)循環(huán)，及時打撈清除河道垃圾及污染物，增加水溶氧，可以更快恢復水生態(tài)。3.2、DPA微生物馴化富氧凈水技術2.1、技術原理通過往河道中投加專門研發(fā)的DPA微生物高分子納米材料，形成富氧馴化生物膜，高效“抓取”水體中的污染物質(zhì)，達到凈化水體的目的（圖2）。1、以碳氫鏈為骨架，用多種功能基團，通過多元膠束共聚，形成單一組分的兩性DPA微生物高分子富氧馴化生物膜。2、R為嫁接于DPA微生物高分子碳氫鏈上的功能基團，主要為帶有表面活性的非離子基團、陰離子基團、陽離子基團，也包括不帶活性但有其他功能的基團，聚合后形成兩性DPA微生物高分子富氧馴化生物膜。反應過程2.2、技術特性DPA微生物馴化富氧凈水技術（富氧馴化生物膜技術）是一項著眼于水生態(tài)系統(tǒng)建設的綜合性生態(tài)修復技術。該技術以恢復生態(tài)鏈為主體，提升水質(zhì)的同時，形成微生物與水體藻共生互作功能團，利用水生動、植物及生態(tài)系統(tǒng)食物鏈攝取原理和生物相生相克關系，改善水體生物結構及多樣性，提升水體自凈能力，并終修復或者重建完整的、功能健全的、良性的水生態(tài)系統(tǒng)。該技術有助于提高水生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力與自組織能力向有序的方向進行演化。富氧馴化生物膜技術的定制功能DPA微生物高分子材料在污水中會形成納米尺寸的富氧馴化生物膜，可迅速“抓取”、“團聚”，“分離”水體中的污染物質(zhì)，游離細菌，藻類等，提升水質(zhì)的同時，構建并利用微生物與水體藻互作共生功能團進一步去除水體中的污染物。不僅可在短時間內(nèi)迅速改善COD,TP,透明度等指標還可利用形成的微生物與水體藻互作共生功能團持續(xù)性提升水質(zhì)，改善水生態(tài)。微生物與水體藻互作共生功能團指作為生產(chǎn)者的藻類可利用細菌分解產(chǎn)生的二氧化碳，鹽類等物質(zhì)進行光合作用，其光合作用生成的氧氣，有機物又可供細菌生長。此外，微生物與水體藻互作共生功能團還有效得結合了藻類對污水中的氮磷營養(yǎng)物質(zhì)，重金屬離子等污染物的強大攝取功能及細菌對污染物的強效降解能力。因此，微生物與水體藻互作共生不僅是物質(zhì)及能量交換上的復雜互作關系，而且在水污染物處理上起著相輔相成的作用。常規(guī)性實踐中，光能利用率是限制微生物與水體藻共生系統(tǒng)治污效率及推廣的主要因素。但是，富氧馴化生物膜技術形成的納米尺寸的富氧馴化生物膜同時具有雙電性和雙親性，能夠?qū)θ芤褐械亩喾N污染物及微生物與水體藻進行快速吸咐、團聚、沉淀，高效去除水中污染物同時，明顯提高的水體透光度提高了微生物與水體藻共生功能團的光能利用率，進而保證了微生物與水體藻共生系統(tǒng)去污能力的穩(wěn)定性，高效性，持續(xù)性。穩(wěn)定的微生物與水體藻互作共生系統(tǒng)又可進一步提升水體食物鏈系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并促進水生態(tài)系統(tǒng)修復。傳統(tǒng)的水污染技術中也不乏具有吸附或分離功能的，但都因其各自的明顯缺陷而不適用于以生態(tài)修復為目的的大規(guī)模市場化推廣。比如，傳統(tǒng)的利用砂石，礫石進行吸附、雖可去除部分污染物及藻類，改善水體的景觀效果，但只適用于懸浮物和藻類較少的景觀水體治理，對氮、磷及其他污染物的去除效果不佳。新型研制的將生物降解過程與膜分離技術相結合的膜生物反應器廢水處理裝置，對富營養(yǎng)化水體氨氮，COD的去除可分別達90%和50%，但因其能源消耗大，處理成本高，易發(fā)生膜污染，目前在國內(nèi)尚難推廣。利用微生物與水體藻互作共生系統(tǒng)進行廢水處理主要采用高效藻類塘或共固化微生物與水體藻系統(tǒng)。高效藻類塘往往因其占地面積大、光能利用率低，流動性為不易檢測和控制等問題不宜推廣，尤其在土地緊缺的地區(qū)。對于共固化微生物與水體藻系統(tǒng)，載體的性能及成本，以及缺乏成熟漸變的固定化方法是限制該方法應用的主要因素。此外，該方法與傳統(tǒng)去污工藝的結合也有待加強。富氧馴化生物膜技術成功融合了富氧馴化生物膜吸附分離作用與微生物與水體藻互作共生作用的優(yōu)勢，相輔相成，摒除了目前市面上應用的污水處理方法現(xiàn)存的較多問題。該技術綠色，環(huán)保，低投入，高產(chǎn)出，能有效提升水質(zhì)，改善生境，是一種促進生態(tài)系統(tǒng)修復的綜合性水體處理技術。它的主要優(yōu)勢：（1）快速改善生境。利用富氧馴化生物膜同時具有雙電性和雙親性的特性，對溶液中的多種污染物及微生物與水體藻進行快速吸咐、團聚、沉淀，構建并利用微生物與水體藻互作共生功能團。提升水質(zhì)的同時，提高了水體透光度及微生物與水體藻互作共生功能團的光能利用率及去污效率。（2）構建復合生態(tài)。在提升水質(zhì)的前提下，穩(wěn)定的微生物與水體藻互作共生系統(tǒng)又可進一步提升水體食物鏈系統(tǒng)的穩(wěn)定，并促進水生態(tài)系統(tǒng)修復提升水體自凈能力。（3）無二氧化碳的排放，能有效去除污水中散發(fā)的異味。（4）具有較強的安全性。使用的DPA微生物高分子功能材料屬于大分子量碳氫有機聚合物具有生物安全性，不但對人體沒有危害，而且可以全面清除污水中大腸桿菌等有害菌。此外，通過提高自然界中原本存在的微生物與水體藻互作共生系統(tǒng)進行污水處理，一般無需人為引入自然體系外的物質(zhì)。（5）“廣譜”有效性。水體中污染物成分復雜多變，本技術可根據(jù)不同水質(zhì)，定制化設計材料的分子結構，高效去除水中多種污染物。3.3、沉水植物水質(zhì)凈化技術（1）技術組成及特點在合適的水深范圍內(nèi)，進入水體的營養(yǎng)物質(zhì)可通過構建多種類型的水生植被進行有效的水質(zhì)凈化。水生植物經(jīng)過自身直接吸收、附著微生物轉(zhuǎn)化、物理吸附及沉降，可遏制底泥營養(yǎng)鹽的釋放，抑制藻類生長，起到降低營養(yǎng)鹽負荷的作用。本工程采用優(yōu)選和培育的沉水植物，主要選擇凈水能力強，景觀效果好，能夠有效控制、不會恣意泛濫生長的種類，包括苦草、輪葉黑藻、伊樂藻、金魚藻、菹草等。通過種植輪葉黑藻、伊樂藻等構建沉水植物凈化系統(tǒng)，栽植方式以群落形式，以實現(xiàn)水體的自凈，提升水域景觀效果。沉水植物主要作用包括：物理作用：沉水植物減小風浪擾動，降低水流速度，促進懸浮物沉降，抑制再懸浮。植物的吸收作用：沉水植物可通過根、莖、葉直接吸收利用污水中的營養(yǎng)物質(zhì)，供其生長發(fā)育，并把大量營養(yǎng)鹽物質(zhì)固定在其生物體內(nèi)。植物的富集作用：許多的沉水植物有較高的耐污能力，能吸附、富集一些有毒有害物質(zhì)，如重金屬鉛、鎘、汞、砷、鈣、鉻、鎳、銅等，其吸收積累能力為：沉水植物>漂浮植物>挺水植物，不同部位濃縮作用也不同，一般為：根>莖>葉，各器官的累積系數(shù)隨污水濃度的上升而下降。氧的傳輸作用：水體中的污染物降解需要的氧主要來自大氣自然復氧和植物輸氧。有研究表明，水生植物的輸氧速率遠比依靠空氣向液面擴散速率大，特別是沉水植物，其在水體中可釋放大量的原生氧，保持水體高溶氧狀態(tài)，提高水質(zhì)凈化效果。為微生物提供棲息地：微生物是水體凈化污水的主要“執(zhí)行者”，水體中微生物的種類和數(shù)量很豐富，因為水生植物的根系常形成一個網(wǎng)絡狀的結構，并在植物根系附近形成好氧、缺氧和厭氧的不同環(huán)境，為各種不同微生物的吸附和代謝提供了良好的生存環(huán)境，也為水體污水處理系統(tǒng)提供了足夠的分解者。研究表明，有植物的水體系統(tǒng)，細菌數(shù)量顯著高于無植物系統(tǒng)，且植物根部的分泌物還可促進某些嗜磷、氮細菌的生長，促進氮以氣態(tài)形式釋放，磷向無機狀態(tài)轉(zhuǎn)化、從而間接提高凈化率。（2）技術優(yōu)勢：自然生態(tài)：通過水生植物構建為水體生態(tài)環(huán)境構建提供基礎，為微生物提供附著基質(zhì)，有利于快速恢復健康水體生態(tài)系統(tǒng)，促進水體自凈能力。效果穩(wěn)定可控：水生植物種類為鄉(xiāng)土物種，具有成活率高、凈化效果明顯、景觀效果好、易于管理控制、不會造成物種入侵危害等優(yōu)點。3.4、水生動物多樣性構建技術（1）技術原組成及特點在保護水生植物凈水功能的前提下，完善人工生態(tài)系統(tǒng)食物鏈和食物網(wǎng)結構，在水體中放養(yǎng)一定種類和數(shù)量雜食性魚類和底棲動物，提高水生生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。自然水生生態(tài)系統(tǒng)通常由以下兩條食物鏈構成：A、牧食鏈：肉食性浮游動物肉食性浮游動物肉食性浮魚類光能觸及生產(chǎn)者藻類、水草營養(yǎng)鹽植食性底棲動物植食性魚類B、腐食鏈：外源有機物外源有機物植物殘體動物殘體和糞微生物浮游動物濾食性魚類底棲動物肉食性魚類圖4.16河道生態(tài)系統(tǒng)食物鏈示意圖通過人工放養(yǎng)魚、蝦、底棲動物等水生動物，增加食物鏈頂級消費者，可將水體中的營養(yǎng)鹽等轉(zhuǎn)化為人類可以利用的魚類等產(chǎn)品進行收獲，與此同時使水質(zhì)得到凈化。水生動物的放養(yǎng)將充分考慮水生動物物種的配置結構（時空結構和營養(yǎng)結構），科學合理地設計水生動物的放養(yǎng)模式(種類、數(shù)量、個體大小、食性、生活習性、放養(yǎng)季節(jié)、放養(yǎng)順序等)。魚類黑魚生性兇猛，繁殖力強，胃口奇大，中地區(qū)為5~7月，以6月較為集中。繁殖水溫為18℃~30℃，最適水溫為20℃~25℃。烏鱧有極強的生命力和對環(huán)境的適應能力，無論是湖泊、水庫、河川、溪溝、塘堰還是水田、渠道，甚至連一般魚類難以生存的沼澤、積水潭、洼凼等都能生長、繁衍。蝦類岸邊落葉、河中水草等形成的有機碎屑以及水生動物糞便、尸體等形成的有機物質(zhì)易污染景觀水體，在河中放養(yǎng)一定數(shù)量和青蝦以攝食有機碎屑，起到凈化水質(zhì)作用。底棲動物底棲動物根據(jù)攝食習性選擇螺、貝類作為群落調(diào)控主要種類。（2）技術優(yōu)勢人工放養(yǎng)適宜生境的水生動物，不僅不會破壞原有水生生態(tài)系統(tǒng)，反而會增加生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力、增加水體生機活力。同時通過人工干預促進食物鏈的完善，可快速恢復并加長食物鏈，加快水體中污染物的去除速率，生態(tài)、有機的消除水體污染。3.5、水生態(tài)系統(tǒng)集成技術健康水生態(tài)系統(tǒng)各成分是個完整的有機體，除了必要的非生命類物質(zhì)基礎（陽光、水、空氣和土壤等），還需有處于生態(tài)平衡狀態(tài)下的生產(chǎn)者、消費者和分解者。因此，健康水生態(tài)系統(tǒng)中有各類水生植物（