目前大多庭院景觀水池補水以自來水補給為主,自然降水引發(fā)的地表徑流、空氣降塵、落葉、垃圾等位景觀水池的主要污染源。由于景觀水池基本可避免點源污染和來自于水池底泥的內(nèi)源污染,主要污染源為養(yǎng)殖觀賞魚類的殘餌和糞便,同時雨水和地表徑流引起的面源污染不可避免,園林綠化所用的化肥、農(nóng)藥等隨地表徑流流入水池,價值水池較淺,水溫易升高,導(dǎo)致水池水體富營養(yǎng)化,對此類景觀水問題,大多數(shù)者往往采用的主要措施是換水,不但增加了換水時的人工成本,也浪費了大量的水資源。
針對庭院景觀水處理,總體思路是采用生態(tài)恢復(fù)的方法,主要采用復(fù)合生態(tài)濾床、光催化殺菌除藻設(shè)備、精濾器和湖泊推流系統(tǒng)。首先通過復(fù)合生態(tài)濾床、光催化殺菌除藻設(shè)備和推流系統(tǒng),結(jié)合精濾器,除去水池水體中殘餌、糞便、浮游藻類,增加了景觀水池的生物多樣性,建立復(fù)雜而穩(wěn)定的生物鏈,又減少了水體中存在的各種污染物,從生態(tài)上防止水體發(fā)生富營養(yǎng)化現(xiàn)象,保持水池潔凈好氧生態(tài)系統(tǒng),保持景觀水池清澈、碧綠的景觀效果。
*復(fù)合生態(tài)濾床技術(shù)(CEFÔ)
1)概述
CEFÔ(Compound EcologicalFilterÔ)工藝是我司針對富營養(yǎng)水體治理開發(fā)的一套水處理工藝。通過水管將上游的水自流進入系統(tǒng);通過布水集水方式的改進,使出水處于間歇性狀態(tài),使濾床不斷處于厭氧和好氧交替環(huán)境;通過系統(tǒng)中的高效聚N、P多孔介質(zhì)以及土著微生物和水生植物的作用,將水體中的CODcr、N、P等污染物去除,達到凈化水體的目的。
2)主要特點
(1)、有機物去除效率高
本工藝采用生態(tài)多孔介質(zhì)為過濾材料,多孔介質(zhì)是采用無機促生材料燒結(jié)而成,其上布滿各種大小的空隙和孔洞,有利于微生物掛膜和微型動物附著,在植物根區(qū)形成具有一定食物鏈功能的微生態(tài)系統(tǒng),強化了系統(tǒng)對有機物的絮凝、沉淀、吸附、吸收、分解作用,和常規(guī)的濕地相比,有機物除去效率大為提高。
(2)、對營養(yǎng)鹽有較強除去作用
生態(tài)多孔介質(zhì)具有優(yōu)異的N、P富集效果,能將N、P等污染物富集在植物根區(qū)附近,易于被植物根系所吸收利用而去除,而人為營造的厭氧好氧交替的濾床環(huán)境,強化了這一過程。
(3)、不易堵塞
由于采用了毛細過濾帶均勻集水技術(shù)和間歇性潮汐布、集水技術(shù),加上采用空隙率高達30%以上的生態(tài)多孔介質(zhì)作為濾料,和其獨特外形造成的復(fù)雜的水體流態(tài),大大降低了濾床堵塞的可能性。

(4)、良好的景觀效果
在濾床上面,種植經(jīng)過特別篩選的水生植物,既能去除水體污染物,又能美化周邊環(huán)境,改善處理系統(tǒng)周邊景觀。
3)關(guān)鍵技術(shù)
(1)、生態(tài)多孔介質(zhì)濾料
多孔介質(zhì)具有如下特點:
²有優(yōu)異的吸氮聚磷功能,能將水體中的N、P等營養(yǎng)鹽富集于植物根區(qū)供其吸收;
²具有良好的促生功能,促進微生物附著和生長,提高對污染物分解能力;
²不間斷滲出植物生長必須的微量元素,促進植物生長;
²產(chǎn)品空隙度高達30%以上,表面粗慥,便于微生物和微型動物吸附。
由于多孔介質(zhì)的上述特點,因而能將流經(jīng)多孔介質(zhì)的水體中的N、P富集在多孔介質(zhì)附近,易于被植物根系所吸收利用。由于能不斷釋放微量元素,植物根系發(fā)達,植物生長茂盛。由于多孔介質(zhì)孔隙率高達30%,表面粗糙,適合于微生物和微型動物的生長繁殖,系統(tǒng)中形成較為復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)。通過微生物的作用,去除水體中的CODcr,利用原生動物和后生動物等微型動物嗜食微生物,控制微生物的過渡繁殖,過量的微型動物隨出水流出系統(tǒng),為魚類、螺類等高等動物嗜食,利用生態(tài)的原理控制生態(tài)系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)中動物的數(shù)量,從而在系統(tǒng)中形成一套完整而穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)。
(2)、毛細過濾帶均勻集水技術(shù)
大部分人工濕地在使用1-2年后,很可能由于集水系統(tǒng)的管道堵塞而使其運行效率大為下降,必須不斷反沖洗,否則會導(dǎo)致堵塞,嚴(yán)重時會導(dǎo)致整個系統(tǒng)的崩潰而失去處理效果。為了克服上述工藝易堵塞的缺點,我司利用毛細過濾帶構(gòu)建濾床集水系統(tǒng),有效的解決了濾床堵塞問題,毛細過濾帶主要通過毛細現(xiàn)象收集流經(jīng)生態(tài)濾床的水體,毛細過濾帶外孔較小,內(nèi)孔較大,對于水體能主動吸附,對顆粒有機物和無機物則被滯留在過濾帶外,因而該系統(tǒng)具有不易堵塞
(3)、間歇性潮汐布、集水技術(shù)
濾床采用自流方式進水,通過鋪設(shè)在濾床表層的布水管道進行均勻布水,通過毛細過濾帶均勻集水,連接到集水總管,集水總管直徑是進水總管直徑的2倍,通過U形管連接出水管道,U形管高度較布水管低15-20厘米。當(dāng)進水高度低于U形管高度時,進水不能排出,濾床水位緩慢上升,床體呈現(xiàn)厭氧狀態(tài);當(dāng)進水高度超過U形管高度時,通過虹吸現(xiàn)象,使濾床水體通過大直徑的排水管快速排除,床體呈現(xiàn)好氧狀態(tài);使濾床呈現(xiàn)厭氧好氧交替的生化過程,此過程對濾床具有強烈的沖刷作用,加速老化的生物膜脫落,進入濾床集水管下部的污泥收集系統(tǒng)。提高生化處理效率和對N、P營養(yǎng)鹽除去作用。
(4)、獨創(chuàng)的漂浮物收集系統(tǒng)
復(fù)合生態(tài)濾床進水溝采用下方孔進水設(shè)計,使樹葉等漂浮垃圾被隔在水流方向下游,便于工人集中撈取,這樣保證水池中沉積垃圾量降低到最低。
*光催化殺菌除藻技術(shù)
光催化殺菌除藻器是我司研發(fā)的一款專門針對景觀湖泊水體高效殺菌除藻設(shè)備,該產(chǎn)品采用納米二氧化鈦光催化技術(shù),其消毒殺菌效率是紫外的3倍,并具有獨特的除藻效果。一般用于景觀水池水處理系統(tǒng)末端,殺滅水體中病原菌和藻類,避免觀賞魚類交叉感染,同時殺滅水體中藻類,防止景觀水體富營養(yǎng)化。
光催化殺菌除藻器采用固載型光催化材料,具有優(yōu)異的殺菌、殺藻、去除異味的效果,其殺菌能力是單純紫外消毒(同樣的功率)3倍以上,特別是該設(shè)備還具有較強的除藻能力和一定微絮凝作用,配合生態(tài)濾床作用,使濾床面積減至原有面積的七分之一;該設(shè)備還能除去水體中生化處理無法除去的難降解有機物,使魚兒生長更健康;該產(chǎn)品體積小,重量輕,易于安裝,操作簡單,能耗低。
1)應(yīng)用范圍:
u大型湖泊;
u觀賞魚養(yǎng)殖水池;
2)消毒殺菌機理:
u在觀賞魚養(yǎng)殖系統(tǒng)中,由于養(yǎng)殖密度較大,極易造成疾病傳播,消毒裝置的有效運轉(zhuǎn)對景觀水體觀賞魚養(yǎng)殖至關(guān)重要。
u紫外線是一種波長范圍為136-390nm的不可見光線,在波長為240-280nm時具有殺菌作用,尤以波長253.7nm處殺菌能力最強。
紫外線消毒主要是通過對微生物(細菌、病毒、芽孢等病原體)的輻射損傷和破壞核酸(RNA或DNA)的功能使微生物致死,同時還可引起微生物其它結(jié)構(gòu)的破壞,從而達到消毒目 的。
紫外消毒主要存在的問題是不具有剩余消毒能力,當(dāng)處理水離開反應(yīng)器之后,一些被紫外線殺傷的微生物在光復(fù)活機制下會復(fù)活再生,但大劑量的紫外線輻射可避免細菌光復(fù)活;紫外消毒效果受石英管紫外線穿透率(UVT)影響較大,在紫外消毒系統(tǒng)的管理上應(yīng)特別注意石英套管外壁的清洗工作,以保證較高的紫外線透過率。
u光催化(photocatalyst)主要成分是納米二氧化鈦(TiO2)。TiO2本身無毒無害,已廣泛用于食品、醫(yī)藥、化妝品等各種領(lǐng)域。光觸媒通過光的照射下會產(chǎn)生類似光合作用的光催化反應(yīng)(氧化-還原反應(yīng)),產(chǎn)生出氧化能力極強的自由氫氧基和活性氧,這些產(chǎn)物可殺滅病原微生物和分解有機污染物。TiO2吸收光能量之后,價帶(valenceband)中的電子就會被激發(fā)到導(dǎo)帶(con-ductionband),形成帶負電的高活性電子e-,同時在價帶上產(chǎn)生帶正電的空穴h+。在電場的作用下,電子與空穴發(fā)生分離,遷移到粒子表面的不同位置。熱力學(xué)理論表明,分布在表面的h+可以將吸附在TiO2表面OH-和H2O分子氧化成OH自由基,而OH自由基的氧化能力是水體中存在的氧化劑中最強的,,故能高效快速徹底殺滅各種細菌、病毒,對一般消毒劑有抗性的病原微生物也能徹底分解,并將最終降解為CO2、H2O等無害物質(zhì)。此外,許多有機物的氧化電位較TiO2的價帶電位更負一些,能直接為h+所氧化。而TiO2表面高活性的e-則具有很強的還原能力,可以還原去除水體中金屬離子。
TiO2光催化殺滅微生物機理主要包括直接反應(yīng)和間接反應(yīng),直接反應(yīng)是光生電子和空穴直接和細胞壁、細胞膜或細胞的組成成分反應(yīng),從而殺滅菌類;間接反應(yīng)是光生電子或光生空穴與水或水中的溶氧反應(yīng),形成·OH、·O-2、H2O2等具有很強氧化能力的活性氧類,這些活性氧類能穿透菌類的細胞壁,進入菌體,阻止成膜物質(zhì)的傳輸,阻斷其呼吸系統(tǒng)和電子傳輸系統(tǒng),從而有效地殺滅菌類。
u光催化技術(shù)是傳統(tǒng)消毒方法的革命,通過固載化技術(shù),將納米TiO2光催化劑負載在固載材料上,在紫外條件下,對污水進行消毒,一方面可能減少污水紫外消毒系統(tǒng)對紫外光強度的依賴,降低紫外燈管的數(shù)量;另一方面光催化反應(yīng)協(xié)同紫外殺菌,可能降低紫外消毒光復(fù)活作用,強化紫外消毒處理效果,這一技術(shù)的研究,對降低紫外消毒投資和運行費用,提高紫外消毒剩余消毒能力具有一定意義。
3)主要優(yōu)點:
u高效:廣譜抗菌殺菌能力,其消毒殺菌能力是紫外的3倍,可分解細菌毒素,使魚類保持健康;
u具有優(yōu)異的殺藻性能,能除去養(yǎng)殖水體中異味;
u具有一定微絮凝作用,配合濾床使用,使濾床面積減少為原有面積的七分之一;
u除去水體中生化無法處理的難降解有機物,具有一定解毒功能,使魚兒更健康;
u能耗低,無二次污染,對魚類安全無害;
u體積小,重量輕,易安裝,操作簡單。
*推流混合技術(shù)
在富營養(yǎng)化水體中,由于藻類的大量繁殖,隔斷了氧氣由空氣進入水體的路徑,加之藻類死亡后有機物的分解消耗了大量的水體中的溶解氧,導(dǎo)致水體下層溶解氧含量過低。曝氣能迅速提高水體溶解氧,使水體中N、P以微生物菌體或其它形式沉淀與河底,通過河道生態(tài)系統(tǒng)食物鏈的遷移,將營養(yǎng)鹽移出系統(tǒng),同時水體溶氧的增加有利于河道微型動物、高等動物等生物的生存。本項目采用潛水泵推流系統(tǒng),增加水體中的溶解氧,加速水體和底泥微生物對污染物的分解,為水體中各種水生動物呼吸提供氧氣,提高水體的透明度,促進系統(tǒng)生物多樣性。水體推流混合技術(shù)是富營養(yǎng)化水環(huán)境生態(tài)修復(fù)的重要措施,被廣泛應(yīng)用于水庫和湖泊水體富營養(yǎng)化治理,取得了許多成功案例。本項目中將湖泊推流混合系統(tǒng)和水體曝氣技術(shù)、生物操縱技術(shù)、挺水植物等技術(shù)結(jié)合起來,更有利于消減水體營養(yǎng)鹽和有機物含量,提高水體生物多樣性和自凈能力,形成潔凈好氧生態(tài)系統(tǒng)。
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