水葫芦治理污染水体及资源化利用工程技术实践与思考.pptx
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水葫芦治理污染水体及资源化利用工程技术实践与思考.pptx
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,水葫芦治理污染水体及资源化利用工程技术实践与思考,一、,主要内容,水葫芦治理污染水体面临的挑战,水葫芦治污生态工程技术与专用装备研发,水葫芦治污工程实践与效果,二、,三、,2,几点思考,五、,主要研究成果,四、,水体污染治理的现状与问题,生态文明建设中水体污染治理面临严峻挑战;污水处理厂提标改造和污水收集管网建设取得巨大成绩;水污染治理工作正更多地关注低浓度污水(点源)、面源和内源的综合治理。
3,一、水葫芦治理污染水体面临的主要问题与挑战,4,植物修复(生态湿地)技术是富营养水体治理的最有效途径之一。
水葫芦对污水净化能力强、效果好在国际学术界是不争的事实;水葫芦用于治污生态工程存在很大争议,大规模生态治污工程未见报导。
一、水葫芦治理污染水体面临的主要问题与挑战,水葫芦治理污染水体的优势与面临的挑战,5,存在生态风险水葫芦繁殖迅速、易随水漂移,如果水面覆盖度过大会影响覆盖区域生物多样性,如管控出现问题可能造成逃逸泛滥;收获处置技术难度大水葫芦生物产量大、含水量高,收获、运输、处置成本高,难度大;资源化利用效益低,商业化运行困难目前主要用途为制作有机肥、生产沼气用于发电等,产品价值低,靠产品销售收入维持水葫芦治污工程商业化运行难度很大。
二、水葫芦治理污染水体面临的主要问题与挑战,水葫芦治理污染水体面临的挑战,由镀锌管、泡沫浮筒、网片和尼龙绳等制成,每个围栏单元面积控制在50-100亩,围栏用钢管、沉子固定,可随水位变化自动升降。
(一)水葫芦生态安全问题防漂逸控养设施,深水区锚基管架浮筒围栏,6,二、水葫芦治污生态工程技术与专用装备研发,浅水区桩基围网,“桩基围网”主要竹桩或木桩和围网组成,适用于风浪较小,水面平稳及相对封闭的水域。
7,二、水葫芦治污生态工程技术与专用装备研发,太湖竺山湾水葫芦安全控养工程,8,二、水葫芦治污生态工程技术与专用装备研发,9,滇池草海水葫芦安全控养工程,二、水葫芦治污生态工程技术与专用装备研发,在滇池、太湖的工程实践表明:
“锚基管架浮球围栏”和“桩基围网”设施牢固可靠,种养的水葫芦被安全控制在围栏之内,未出现逃逸现象。
同时,制定了“水葫芦控制性种养技术规程”。
10,二、水葫芦治污生态工程技术与专用装备研发,覆盖度50%,对水体生境无明显影响,草海水葫芦治污工程水体理化指标监测结果,11,
(一)水葫芦生态安全问题水体生境的影响,二、水葫芦治污生态工程技术与专用装备研发,太湖、滇池水葫芦种养区、种养区边缘及种养区外围浮游动物多样性指数无显著变化。
水葫芦种养对浮游动物无显著影响,12,二、水葫芦治污生态工程技术与专用装备研发,太湖和滇池研究均表明,种养区的物种组成和底栖动物多样性指数均显著性高于种养区外水体。
控养水葫芦增加水体底栖动物生物多样性,13,环形螺,水丝蚓,二、水葫芦治污生态工程技术与专用装备研发,水葫芦减容装置,采收减容后水葫芦,
(二)收获处置技术与专用装备水葫芦减容装置,水葫芦采收减容后容重由0.3吨/m3达到0.9吨/m3。
14,二、水葫芦治污生态工程技术与专用装备研发,
(二)收获处置技术与专用装备-全自动打捞减容船,单船(8小时)日打捞量可达350吨,打捞运输成本下降50%,每吨低于10元。
15,二、水葫芦治污生态工程技术与专用装备研发,收获效率可达600吨/日,设备投入只有同生产能力打捞船的1/3,水葫芦的收获成本降至5元/吨。
16,
(二)收获处置技术与专用装备-定点采收、传输装备,二、水葫芦治污生态工程技术与专用装备研发,单机处理能力15t/h,加工1吨水葫芦可获渣250kg、汁750kg,处理费用低于15元/吨。
(二)收获处置技术与专用装备螺旋挤压机,二、水葫芦治污生态工程技术与专用装备研发,
(二)收获处置技术与专用装备三辊式压榨脱水机,单机处理能力60t/h,加工1吨水葫芦可获渣150kg、汁850kg,处理费用低于10元。
18,二、水葫芦治污生态工程技术与专用装备研发,(三)水葫芦资源化利用汁、渣分开厌氧发酵,新鲜水葫芦直接厌氧发酵,存在易漂浮结壳、容积产气率低。
挤压汁采用CSTR厌氧发酵工艺,水力滞留期由新鲜水葫芦的27天缩短至2.5天,容积产气率提高2倍;水葫芦渣采用干式厌氧发酵工艺产气率与新鲜水葫芦相当。
19,二、水葫芦治污生态工程技术与专用装备研发,(三)水葫芦资源化利用水葫芦渣高温堆肥,研发出水葫芦添加保氮剂与农作物秸秆等固体废弃物混合快速高温堆肥技术与工艺,产品质量优于农业部有机肥产品标准。
20,二、水葫芦治污生态工程技术与专用装备研发,施用水葫芦有机肥可提高小青菜VC含量、降低硝酸盐含量,增加土壤全氮与速效钾含量;明确发酵沼液在蔬菜、桃树、香蕉上施用,可提高作物产量及品质,替代75化肥氮比例,是最佳施用比例。
21,(三)水葫芦资源化利用有机肥、沼液农田回用,二、水葫芦治污生态工程技术与专用装备研发,(三)水葫芦资源化利用青贮饲料生产,饲料养分分析表明太湖、滇池水域生长的水葫芦,重金属检测符合饲料卫生标准,粗蛋白、钙、磷等营养物质含量高,可作为食草动物饲料原料。
水葫芦青贮饲料价值高,较常规饲草成本低,商业化前景广阔。
22,二、水葫芦治污生态工程技术与专用装备研发,太湖水葫芦生态治污工程及加工处置工程示范,太湖竺山湖(3000亩),年产10万吨,100天收获处置完毕,建设了日处理能力600吨的收获处置生产线装备和年产10000吨有机肥生产线,确保产生的水葫芦全打捞、全处置和全利用。
机械收获,减容、转驳,物料供应,粉碎、挤压,23,三、水葫芦治污生态工程实践与效果,滇池草海生态治污工程及加工处置工程示范,滇池草海8000亩,滇池草海年均控养水葫芦4.0km2,年产水葫芦30万吨,100天收获处置完毕,在明波村基地配套建设了5条日处理能力600吨的定点收获、脱水生产线。
整体拖运,定点收获,压榨脱水,物料传输,压榨渣运离,24,三、水葫芦治污生态工程实践与效果,25,三、水葫芦治污生态工程实践与效果,2011-2013年滇池水域水葫芦控养遥感图,滇池生态治污试验性工程,“十二五”滇池水葫芦治理污染试验性工程,26,2011-2013年草海年均控养水葫芦约4.0km2,昆明市环境监测数据显示,入湖河道水体总氮、总磷年均浓度13.10和0.80mg/L,经水葫芦控养区净化后排出,分别降至3.33和0.25mg/L,平均每平方米水葫芦每天削减氮2.22g。
三、水葫芦治污生态工程实践与效果,南京市高淳区东坝污水处理厂尾水深度净化工程示意图,27,治污技术参数尾水深度净化效果显著,三、水葫芦治污生态工程实践与效果,三级串联净化塘面积7500m2,日处理尾水2000吨,净化水面:
尾水处理量为5:
1,配置日收获处置能力为50-80吨的小型化生产线装备。
挤压脱水,堆制有机肥,三、水葫芦治污生态工程实践与效果,29,三、水葫芦治污生态工程实践与效果,高淳东坝镇污水处理厂尾水深度净化工程效果,日处理生活污水能力为2000吨,水葫芦三级净化生态工程水面面积7500m3,三级净化塘对氮、磷消减速率平均分别达2.84g/m2/d和0.12g/m2/d。
2015-2016年深度净化工程修复效果,30,四、主要研究成果,1.国家科技支撑计划,水葫芦安全种养和机械化采收技术集成研究与示范(2009BAC63B01);2.滇池水专项子课题“水生植物与内负荷控制研究”(2012ZX07102-004-6)3.云南省社会事业发展专项子课题“大水域水葫芦高效高产种养技术研究”(2009CA034);4.国家科技惠民计划“滇池水葫芦打捞与资源化利用成套技术应用及工程示范”(2014RA027);5.国家自然科学基金“规模化种养凤眼莲对底栖动物群落结构的影响及其功能响应”(41101525);6.973计划前期研究专项“富营养化水体的脱氮过程及漂浮植物的影响机制”(2012CD426503);7.国家自然科学基金“凤眼莲根际效应对富营养化水体脱氮的作用机理”(31100373);8.国家自然科学基金“富营养化水体凤眼莲生态修复过程中的磷去向和磷平衡研究”(41201533);9.国家自然科学基金“水华蓝藻促使凤眼莲氮素富集能力升高的机理研究”(41501545);10.国家自然科学基金“漂浮植物截留效应对悬浮颗粒及污水氮转化的影响及机理研究”(41401592)。
31,四、主要研究成果,共制定省级标准4项;授权专利30件,其中发明专利12件;发表论文131篇,其中SCI收录20篇。
2015年获江苏省科学技术二等奖,五、几点思考,32,水葫芦治污工程技术体系完整,系列专用装备衔接配套,治污效果显著、安全可控;通过试验与工程系统科学工作,积累了大量的技术参数和生态工程建设、运行的经验。
但是,受多方面因素的影响,该项技术受重视的程度并不够、技术使用覆盖面较小、试验性工程期望值实现程度低。
(一)利用水葫芦治污期待多方理解与支持,五、几点建议,33,水葫芦治污效果毋庸置疑。
社会大众、学术界甚至一些党政领导对利用“外来入侵植物”水葫芦治理污染水体具有潜在生态风险方面仍存在争议。
诚然,我们不能因为水体污染严重、治污压力巨大等而盲目种养水葫芦治污,但也不能其潜在的生态风险,而忽视水葫芦治污功效,将其弃之不用。
因此,应科学理性的认识水葫芦治污,在保证生态安全前提下,使之成为环境卫士和创造价值。
(二)科学理性认识水葫芦治污,五、几点建议,34,(三)水葫芦可作为污水处理厂尾水深度净化的技术选择,草海治污和南京市生活污水尾水深度净化工程实践表明,在种养面积:
生产能力为4:
1-5:
1的条件下,水葫芦可将一级A标准尾水总氮降低10mg/L以上,每平米水葫芦每天可削减总氮2.84g、总磷0.12g。
同传统的治污技术相比,采用水葫芦治污消减等量氮磷的建设投资节省3/4,处理费用节省1/2,具有较强的经济性。
因此,水葫芦可作为污水处理厂尾水深度净化的技术选择,可选择大中规模的污水处理厂和易于工程控制的湖荡,建设相匹配的打捞、处置和利用的生产线装备。
五、几点建议,35,(四)亟待建立相应的生态补偿机制,项目资金、运行经费没有渠道保障和落实,企业实施难以为继。
要实现水生植物生态治污在泊湖污染中的应用,建立生态补偿机制势在必行。
在此基础上,期待从运行机制上解决水葫芦治污工程的实施和成果在污染水体治理中发挥作用的问题。
敬请各位专家批评指正谢谢!
37,三、关于建设污水厂尾水水生植物生态净化工程项目建议,治污技术参数富集氮磷能力强,每年水葫芦生物量及氮磷吸收量(单位:
吨/公顷),38,三、关于建设污水厂尾水水生植物生态净化工程项目建议,深度净化生活污水尾水,每平方米水葫芦每天可消减水中氮2-2.5克,磷0.2-0.3克。
治污技术参数改善水质效果显著,39,三、关于建设污水厂尾水水生植物生态净化工程项目建议,15N标记研究发现,水葫芦反硝化脱氮的贡献程度随污水氮浓度的升高而增强,贡献份额最高可达50%;分子生物学手段研究发现种植水葫芦的水体中具有反硝化基因的细菌种群和丰度显著高于对照水体。
治污技术参数促进反硝化脱氮过程,40,三、关于建设污水厂尾水水生植物生态净化工程项目建议,藻类细胞的拦截率(%),水葫芦根系对藻细胞拦截率在80-90%左右,其中对直径6m以上的藻细胞拦截效果最好。
治污技术参数蓝藻拦截、吸附效果显著,控养水葫芦处理组水体中藻细胞分解效果明显,藻类生物量大幅降低,并且出现明显的破碎、凋亡、分解现象。
41,三、关于建设污水厂尾水水生植物生态净化工程项目建议,治污技术参数加速蓝藻细胞的分解,对照组,水葫芦处理组,67%蓝藻分解释放的N15被水葫芦吸收利用,存在于藻细胞中与残留在水体中的氮大幅降低,N15示综技术研究结果显示,标记在蓝藻细胞中的N15有67%被水葫芦吸收利用,藻细胞中的氮与残留在水体中的N15丰度(5.5%、6.0%)明显低于对照组水体。
反硝化脱氮对水体氮素的削减份额达21.6%,也高
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