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当前污染水体修复方法

发布时间:2021-1-13 14:15:11  中国污水处理工程网

  近年来,随着社会的进步,工农业也随之迅速发展,工业制造和农业生产所带来的一系列污染问题日趋严重。例如农药或工业中大量的N、P等营养元素排入水体,造成水体富营养化,藻类等浮游生物大量繁殖,从而使水体的氧气含量剧降,最终导致水生生物大量死亡,造成水体发黑、发臭。对于这些污染问题,采取了一系列治理措施,具体方法有以下几种。

  一、物理方法

  吸附作用是通常物理方法利用的原理,朱丹丹等人在研究中得出结论,纳米材料能在很大程度上吸附水中的重金属,从而减轻水体的重金属污染,其中碳基纳米材料中石墨烯易于拉伸,晶体表面含有许多的氧基团,且表面积巨大,因此对金属的吸附作用良好,在环境领域应用十分广泛。另外还有机械过滤方法。

  二、化学方法

  化学方法的原理是物质之间相互反应,使污染物进行沉降或转化为无毒、无害物质。但化学方法处理后的污染转化物,如果不进行恰当的控制,可能会对生态环境造成二次污染。

  陶鑫认为作为光催化剂的TiO2对治理水体污染可以起到很好的作用,TiO2通过借助光照,催化污染水体,该物质能处理80多种水体污染物,使其最终降解为水和Co。O3氧化法采用具有强氧化作用的O3,产物简单无害,徐武军等人研究发现当保持反应温度位于35.43℃左右,溶液pH值为7.0~12.0,过氧化氢/臭氧比值为0.5~0.6,添加金属氧化物作为催化剂时能得到较好的处理效果。李征论述了螯合法是利用螯合剂与金属离子的化学反应形成配合物,从而固定金属离子,由于无机螯合剂易受外界环境影响,而有机螯合剂具有较高的稳定性,因此使用较为广泛。

  三、生物方法

  利用生物方法修复污染水体的优点为花费少、不产生二次污染,使污染问题解决得更彻底。生物修复主要集中于植物的富集作用,吸收积累污染物和微生物通过化学作用降解污染物。

  靖元孝等人研究发现,两栖榕所形成的湿地系统对污染水体中TN、TP、CODcr、BOD5净化效率分别达到了54.2%、40.9%、72.4%和74.35%。与对照组相比分别提升了17%、12%、10%和11%。任延丽等人通过试验认为水翁在人工湿地1203d内去除了水体中N元素和P元素总量的16.4%和12.6%;降低了水中TN、TP、CODcr、BOD5的比例分别为55.6%、44.2%、75.5%和73.2%。蒋丽娟研究显示,萼距花、旱柳和杨树3种木本植物具有较高的去除COD、TN和TP能力,以旱柳的净化能力最好,平均去除率为85%以上,3种植物对重金属的吸收能力达到了显著性水平,富集能力最强的是旱柳,该植物体内的Mn浓度是污染水体的400倍,Cr浓度是污染水体的75倍。

  骆世明等人利用香根草和风车草建立人工湿地处理养猪场产生的水污染,结果显示,湿地对污染的修复具有显著效果,当处理时间为13d时,春秋两季湿地去除50%的COD、50%的BOD和80%的SS;当处理时间为2~33d时,春秋两季湿地去除约60%以上的COD、50%的BOD和80%的SS。

  尹澄清提出用生态工程技术治理非点源的水污染。

  ①建立人工水塘。可将径流带入水体的污染物进行悬浮沉淀,池塘中的植物群落和微生物群落可进行有机质的吸收分解,从而实现净化水源,循环利用水体的功能。

  ②绿色植物缓冲带。可有效截留污染物,通过植物的吸收作用,降低水体中N、P元素的含量。

  ③湿地生态系统。湿地具有厌氧条件和充足的C、N元素,利于微生物进行反硝化作用,且湿地定期的排出水分和吸收水分利于各种细菌的发育,使得铵态氮氧化成为亚硝酸盐或硝酸盐,接下来可在反硝化细菌的作用下还原为N2从湿地释放,构成一个循环系统。湿地系统大约可截留吸附90%流经该系统的P元素,吸附P量的大小与土壤PH、Fe和Al氧化物有关,因此可以在湿地中加入和Ca、Fe、Al相关的盐类来增加对P的控制。

  白峰青等人的研究认为漂浮植物吸收污染物能力强于挺水植物,沉水植物最差。漂浮植物中凤眼莲的去除效果最好,挺水植物中芦苇和香蒲的去除效果最好,植物对水污染的治理往往是通过植物和微生物共同作用完成的,植物也为硝化和反硝化细菌提供了生存场所。同时,植物的存在遮挡了一定的太阳辐射,使得水中的藻类不能充分接受太阳光,使生长受阻,减少了水华等藻类引起的环境问题。张鸿等人研究发现,由水芹或凤眼莲组成的湿地中,硝化细菌的数量和反硝化细菌的数量均高于对照组(无植被的湿地),且水芹组成的湿地中细菌数量比凤眼莲组成的湿地中多,但前者对N和P的去除率低于后者。

  利用微生物修复污染水体,首先要在水体中构建微生物菌群,其次要调整环境因子,维持微生物的活性,增强净化效率。小川静夫研究发现,当每日施用光合细菌(PSB)浓度为3.3.mg/L时,水体中的氨态氮含量与对照组相比降低60.2%,DO含量提升45.2%。每日施用光合细菌(PSB)浓度为1.3.mg/L时,水体中的氨态氮含量与对照组相比降低35.7%,DO含量提升14.8%。曾宇等人研究结果显示,用PSB对大观河修复中,BOD5、CODCr、TN、TP、SS参数分别降低84.7%、78.9%、65.3%、52.5%和93.3%;用PSB对成都府河流修复中,CODCr降低率可达77.1%。近年来,基因工程技术改造微生物,研制基因工程菌成为热点,具体方法是将控制微生物不同代谢途径的基因整合起来进行基因重组,生产人类所需要的高效降解有机物菌群。魏源送等人利用一体式纤维生物膜反应器处理污水,得到去除BOD5和TN的量分别达到了99%和60%,中试规模一体式膜生物反应器处理城市污水的试验结果显示,TN和TP平均去除率分别达到了80%和95%。生物膜反应器的原理是将微生物群落培养于膜上,然后将膜结构置于机械上,用微生物对污水进行处理。

  四、结束语

  每种修复方法都有各自的优缺点,采用哪种方法需要结合实际情况、因地制宜,具体情况具体分析。近年来兴起的生态农业技术,以合理分配能量流动过程、尽可能使废物资源化而被广泛推广,像桑基-鱼塘模式,该技术充分利用了资源,提高了生态系统的生产力,降低了养殖施肥对环境的污染。现实中水体环境污染的治理,往往需要多种方法共同参与、综合整治,从而提高环境污染的修复效率。(来源:河南师范大学生命科学学院)

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