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净魔方河湖水环境原位修复技术

时间:2017-10-30 点击:


申报单位: 长江勘测规划设计研究有限责任公司

合作单位:湖北长江清淤疏浚工程有限公司

主要完成人:张曦、万艳雷、谢晓靓、范志强、张继良

项目起止时间:2015-09-01至2016-09-01

项目性质和主要来源:本项目为长江勘测规划设计研究有限责任公司自主创新项目,技术来源于专利授权。

获奖情况:

1、入选《2017年度水利先进实用技术重点推广指导目录》

2、入选日本国土交通省《新技术推广目录(NETISNew Technology Information System)》

3、获得日本专利认证,专利号JP4822369、获得韩国专利认证,专利号KR10-0915958

项目简介及创新要点:

1. 项目简介

净魔方河湖水环境原位修复技术(又称LUMILITE技术)是长江勘测规划设计研究有限责任公司从韩国河川环境综合技术研究所引进的一项环境友好的水环境治理新技术。该技术以生态清淤为主,辅以水环境修复和“水华”治理,目的是全面而彻底的消除内源污染,恢复水体生态平衡。该技术的核心是净魔方生态清淤剂,根据待处理水体情况和业主单位的要求,可配合使用净魔方水环境修复剂和净魔方生态除藻剂,各处理剂的配比可根据处理目标灵活调整。

净魔方原位修复技术下的三种处理剂,即生态清淤剂、水环境修复剂和生态除藻剂,均为纯天然矿物制剂,是以40多种纯天然矿物质为原料,应用特殊离子交换工艺制成的多孔状矿物质综合体。其主要成分为SiO2Al2O3K2ONa2OCaOMgOFe2O3TiO2以及微量SrRbBaLi等。各处理剂按其处理对象和处理目的的不同,在组成上有所差异。

2. 技术原理

净魔方生态清淤剂是通过专利离子交换技术加工制成的纯天然矿物质综合体,表面携带正电荷。进入水体后,生态清淤剂首先凭借表面携带的正电荷与上覆水体中携带负电荷的有机污染物和底泥浮脱物发生电中和反应,使其向清淤剂表面聚集,并逐渐形成凝聚体,随后靠自重沉淀于水体底部,可在短时间能迅速降低水体中污染物浓度,大幅提升水体透明度。同时,生态清淤剂特殊的多孔隙结构,有利于携氧,在水体中犹如许多“悬挂”在水中的“富氧空间”,可显著提高水体溶解氧浓度,促进水体中的厌氧反应向好氧反应过渡。

随着污染物浓度的降低,水体透明度亦得到了显著提升。生态清淤剂中的复合光敏成分在光照条件下产生催化作用,水分子和溶解氧被激发为自由基,将大分子和难以分解的有机污染物转化为小分子有机物或分解为二氧化碳和水,部分无机污染物被氧化为营养盐,为河湖土著微生物的代谢增殖提供充足的养分,加快土著微生物的进化过程。

再者,生态清淤剂亲水性好、微生物附着率高的特性,大大提高了微生物着床生存机率,其独特的晶体结构和催化作用可激活水体以及底泥中土著微生物酶活性,促进其快速增殖。在微生物的生长、繁殖、代谢过程中,底泥中的有机物作为营养成分被微生物吸收、转化,底泥不断被分解并逐步沙化。上层沙化的底泥覆盖于下层污染底泥之上,可减缓底泥中的污染物向上覆水体迁移。此外,底泥中的重金属离子等无机污染物则与清淤剂表面的电荷相互作用,形成稳定的无机沉淀物,被永久固化,不再溶出,水体内源污染得到有效的控制。

若需进一步改善上覆水体水质,可适当使用净魔方水环境修复剂和净魔方生态除藻剂。

净魔方水环境修复剂可有针对性的降低上覆水体中的COD、氨氮、总磷、石油类等污染物浓度。修复剂凭借其特殊的多孔隙结构、晶格内部的大量阳离子以及表面携带的正电荷,通过物理吸附、离子交换和电荷平衡等物理化学反应与水体中的污染物相互作用,达到降低其浓度的目的。而净魔方生态除藻剂是通过吸附电中和作用使处于稳定絮凝状态的藻细胞脱稳,同时除藻剂巨大的晶格骨架起到架桥网捕作用,形成网状絮体,进一步捕捉脱稳的藻类和其他胶体,形成更为密实的絮体,具有更高的沉降速度。此外,由天然矿物质制成的除藻剂粉末也能起到增重剂的作用,加速藻类沉降速度。

经济效益:根据已实施的70余项工程的验收结果显示,使用净魔方河湖水环境修复技术改善水质时,为达到最佳内源污染控制效果,即底泥每年消减15-30cm、表层淤泥中的重金属浓度下降96%以上、底泥中的污染物释放速率减缓95%以上,需向水体中投加适量的生态清淤剂,使其在底泥上方形成2-3mm均匀的覆盖层。因此,净魔方生态清淤技术的工程量按河湖淤泥面积计算,当底泥淤积较为严重时,采用此项技术控制内源污染性价比尤其高。根据表1所示,当清淤厚度为0.6m时,与传统的底泥疏浚工程相比,净魔方原位修复技术的综合处理成本仅为疏浚工程投资额的43%-65%,极大的减少了资金的投入。

在内源污染得到控制的基础上,若需净化上覆水体,净魔方水环境修复剂用量为100g/m3时,即可提升一个水质等级(GB3838-2002)。当“水华”较为严重时,可适量投加生态除藻剂,抑制有害藻类的生长。三种处理剂配比可根据待处理水体水质和目标水质灵活变化。经净魔方河湖水环境原位修复技术处理后,河湖溶解氧浓度能提升至4.5mg/L以上,CODBODNH3-N和石油类的去除率均可达到98%以上、TN 95%以上、TP 99%以上、叶绿素A 97%以上。

社会效益:使用净魔方河湖水环境原位修复技术控制内源污染时,其一是免清淤或者少清淤,避免了运输、干化、填埋等过程,无二次污染风险;其二是无需动用大型设备,施工所需场地小,尤其适合在用地紧张的城市中使用;其三是施工快速简便,3-7天即可见效, 且不产生噪声,不影响周边居民的正常生活;最重要的是工程实施完成后,水体黑臭状况得到有效控制,水生态平衡逐渐恢复,治理效果可长期保持,极大了改善了居民的生产、生活环境,为创造青山绿水的生活环境贡献一份力量,具有良好的环境和社会效益。