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高尔夫球场景观水体富营养化的原因及解决方法

一、高尔夫球场景观水体富营养化的原因
水体富营养化(eutrophication)是指在人类活动的影响下,生物所需的氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体,引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖,水体溶解氧量下降,水质恶化,鱼类及其他生物大量死亡的现象。人为排放含营养物质的工业废水和生活污水以及护理草坪所使用的农药化肥所引起的水体富营养化则可以在短时间内出现。水体出现富营养化现象时,浮游藻类大量繁殖,形成水华。因占优势的浮游藻类的颜色不同,水面往往呈现蓝色、红色、棕色、乳白色等。这种现象在海洋中则叫做赤潮或红潮。
水体富营养化产生的主要原因:氮、磷等营养物质浓度升高,是藻类大量繁殖的原因,其中又以磷为关键因素。影响藻类生长的物理、化学和生物因素(如阳光、营养盐类、季节变化、水温、pH值,以及生物本身的相互关系)是极为复杂的。因此,很难预测藻类生长的趋势,也难以定出表示富营养化的指标。目前一般采用的指标是:水体中氮含量超过0.2-0.3ppm,生化需氧量大于10ppm,磷含量大于0.01-0.02ppm,pH值7-9的淡水中细菌总数每毫升超过10万个,表征藻类数量的叶绿素-a含量大于10μmg/L。
营养物质从何而来:水体中过量的氮、磷等营养物质主要来自未加处理或处理不完全的生活污水、有机垃圾以及护理草坪使用的农药化肥。
1、氮源
护理草坪经常需要施用农药和化肥,草坪喷灌后挟带大量氨氮和硝酸盐氮的被污染的水进入水体后,改变了其中原有的氮平衡,促进某些适应新条件的藻类种属迅速增殖,在这些水生植物死亡后,细菌将其分解,从而使其所在水体中增加了有机物,导致其进一步耗氧,使大批鱼类死亡。含有尿素、氨氮为主要氮形态的污水,排入水体后会使正常的氮循环变成“短路循环”,即尿素和氨氮的大量排入,破坏了正常的氮、磷比例,并且导致在这一水域生存的浮游植物群落完全改变,原来正常的浮游植物群落是由硅藻、鞭毛虫和腰鞭虫组成的,而这些种群几乎完全被蓝藻、红藻和小的鞭毛虫类所取代。
2、磷源
水体中的过量磷主要来源于肥料、废弃物和外来污染水源。水体中过量的磷一方面来自外来受工业废水和生活污水污染的不干净水源。另一方面还有其内源作用,即水体中的底泥在还原状态下会释放磷酸盐,从而增加磷的含量,特别是在一些因硝酸盐引起的富营养化的湖泊中,由于污水的排入使之更加复杂化,会使该系统迅速恶化,即使停止加入磷酸盐,问题也不会解决。这是因为多年来在底部沉积了大量的富含磷酸盐的沉淀物,它由于不溶性的铁盐保护层作用通常是不会参与混合的。但是,当底层水含氧量低而处于还原状态时(通常在夏季分层时出现),保护层消失,从而使磷酸盐释入水中所致。
水体富营养化的危害:
    富营养化会影响水体的水质,会造成水的透明度降低,使得阳光难以穿透水层,从而影响水中植物的光合作用,可能造成溶解氧的过饱和状态。溶解氧的过饱和以及水中溶解氧少,都对水生动物有害,造成鱼类大量死亡。同时,因为水体富营养化,水体表面生长着以蓝藻、绿藻为优势种的大量水藻,形成一层“绿色浮渣”,致使底层堆积的有机物质在厌氧条件分解产生的有害气体,危害水生动物,发散臭味。
二、预防的措施
富营养化的防治是水污染处理中最为复杂和困难的问题。这是因为:①污染源的复杂性,导致水质富营养化的氮、磷营养物质,既有天然源,又有人为源;既有外源性,又有内源性。这就给控制污染源带来了困难;②营养物质去除的高难度,传统的水处理方法很难彻底去除废水的氮、磷营养物质。通常的二级生化处理方法只能去除30-50%的氮、磷.
1、控制外源性营养物质输入
    绝大多数水体富营养化主要是外界输入的营养物质在水体中富集造成的。如果减少或者截断外部输入的营养物质,就使水体失去了营养物质富集的可能性。为此,首先应该着重减少或者截断外部营养物质的输入,控制外源性营养物质,应从控制人为污染源着手,应准确调查清楚排入水体营养物质的主要排放源,监测排入水体的废水和污水中的氮、磷浓度,计算出年排放的氮、磷总量,为实施控制外源性营养物质的措施提供可靠的科学依据。
2、减少内源性营养物质负荷
输入到湖泊等水体的营养物质在时空分布上是非常复杂的。氮、磷元素在水体中可能被水生生物吸收利用,或者以溶解性盐类形式溶于水中,或者经过复杂的物理化学反应和生物作用而沉降,并在底泥中不断积累,或者从底泥中释放进入水中。减少内源性营养物负荷,有效地控制湖泊内部磷富集,应视不同情况,采用不同的方法。
三、如何解决高尔夫球场景观水体富营养化的状况
人工湖水体的水质维护主要是控制水体中COD、BOD5、TN、TP等污染物的含量及藻类等的生长,使其不过度繁殖,保持水体的清澈、洁净,水处理的目的是为了保护整个水域的水质。
(一)、传统景观水处理方法及存在问题:
1.物理方式
景观水体净化的物理方法有机械过滤、疏浚底泥、光调节、水位调节、高压放电、超声波等方法,这些方法效果明显,但不易普及,难以大规模实施。
1)引水换水。由于没有从水质变差的成因上考虑,引水换水是不科学的。 由于一次性换水会造成水源的大量浪费,在经济上是不可行的。另一个问题是污染转嫁(譬如将污水排放到了农村)。
2)循环过滤。在水景设计的初期,根据水体的大小,设计配套的过滤沙缸和循环用的水泵,并且埋设循环用的管路,用于以后日常的水质保养。如果水体面积较大,必定延长循环过滤的周期,使水质不能达到预期的效果。和引水、换水相比较,虽然减少了用水量,但日常的电能耗费增加了,同时也增加了设备的日常维护保养的费用。
3)深层曝气。由于藻类的疯长, 消耗大量的氧气导致水体表层以下呈厌氧状态, 其他生物由于缺氧而死亡。用机械搅拌或曝气来增加水体中的溶解氧含量, 这种方法资金投人较大, 运行费用高, 影响水体的景观功能。
4)表面气浮。在污水中引人大量微小气泡, 气泡通过表面张力作用粘附于细小的悬浮物上, 形成整体比重小于1的絮凝体, 由于浮力的作用浮至水面实现固液分离, 污水得以净化。这种方法的前期投入大, 运行管理不便, 不能彻底解决水体的富营养化问题。
5)流场扰动。封闭的水体不流动, 水体容易腐败、发黑、发臭, 并且藻类在静止的水体中更容易过度繁殖, 为了使水体流动起来, 则需要在水中人为扰动。但是, 单独使用这种方法效果缓慢, 而且运营成本高。若与其他方法结合则效果较好。
6)注水稀释。在水资源日益紧缺的今天, 这种方法既不节水也不经济, 而且水体中的污染物总量没有减少, 不能解决根本问题。
7)池底清淤。底泥中的有机污染物往往成为水体的内源性污染源, 所以, 很多时候采取清淤的措施。但是, 这种方法的工程量大、费用高, 甚至会破坏水体底部的生物和水生植物, 对环境的负面影响大, 不能彻底解决问题。
8)机械除藻。这种方法的短期效果显著, 但运行费用高, 不能从根本上解决水体富营养化问题。
9)电子灭藻。利用电磁波使藻细胞分子发生震动造成细胞破裂而死亡。这种方法具有能耗低、操作简便的特点, 但效果不明显, 但不能从根本上解决水体富营养化问题。
2.化学方法
1)投絮凝剂。投加絮凝剂促进磷的沉淀, 使其不能成为藻类的营养物质, 常用的絮凝剂如铁盐、铝盐等。此种方法见效快, 有2次污染, 需反复投加,但不能解决水体富营养化的根本问题。
2)投除藻剂。常用的除藻剂有硫酸铜、二氧化氯、臭氧等, 这些除藻剂可以较快地杀死藻类, 效果明显、但需反复投加, 价格较高, 而且容易产生2次污染, 不能从根本上解决问题。
3)投除草剂。这种方法会产生二次污染, 不能去除污染源和解决根本问题。
所以说用化学的方式处理水质,虽然能使水体变清而且成本较低,但它的危害也是显而易见的,不但不能从根本上改善水质,长期投加还会使水质越来越差,最终使水体成为一潭死水。
3.生物方法
1)生物制剂。在景观水水质恶化的时候,投加适当的适量的微生物(各类菌种),加速水中污染物的分解,起到水质净化的作用。微生物的繁殖速度惊人,呈几何级增长,每一次繁殖都或多或少的会产生一些变异品种,导致微生物处理水质能力下降,而且很难控制其数量,其生长又受环境的影响很大,例如温度、气压等等。同时微生物的分解物,会造成藻类的大量繁殖,再次导致水质变坏。
2)生物介质。为微生物提供生物附着表面积, 有利于微生物的栖息、繁衍, 它上面和周围的微生物将水体中的污染物进行代谢分解, 平衡水体内部的营养成分。这种方法设施简单, 建设周期短, 投资成本低, 运行费用低, 无生态风险, 适应能力强, 单独使用效果不显著。
3)人工湿地。水体中的不溶性污染物通过湿地的沉淀、过滤作用, 可以被截留, 进而被微生物利用;水体中的可溶性污染物可以通过植物根系生物膜的吸附、微生物代谢降解过程而被分解去除。这种方法的运行费用低, 占地面积大、见效慢。同时, 存在着水生植物生长失控、湿地堵塞或瘫痪的隐患。
(二)、GCMkorea公司处理方法:GreenCare水环境修复技术
1、GMANTOS产品介绍
GAMNTOS是一种天然水处理剂,由纳米技术研发制造。主要成分为天然矿物,无毒无害,无特殊气味,是天然环保产品。用于除去污染水体中悬浮物、氮、磷及恶臭。是韩国GCM株式会社Lee Chun-Suk教授发明,目前已在世界上多个国家注册专利(2007年在中国注册)。
粉 末 型 : 平均10微米左右的微粒子产品
液 态 型 : 通过控制准纳米级尺寸的粒子的离子化产品
GAMNTOS产品特点:
1)与阳离子浮游微粒发生电中和,从而引发凝聚沉淀,以改善冲度
2) 将无机物以 Al-P,Fe-P,Ca-P等的形式形成沉淀,从而减小磷(P)及控制富营养化
3)调整PH功能
4)消除臭味,脱除效果出色-消除NH3,SO2,H2S,CL2等
5)对病毒,细菌,霉等具有抑菌作用。
6)减小重金属吸附
7)从嫌气性环境变为好气性环境
8)无引发及排出二次污染环境物质
9)二次净化物质沉积物:污泥成板状效果(控制重浮水面),引发沉积物的自然净化。
10)激活水体“土著”有益微生物群,修复生物链
应用领域:
高尔夫球场人工湖泊净化处理
黑臭污染河道治理
水体富营养化治理
生活排放污水及工业(印染、造纸、食品、电子等)排放污水
海水淡化前处理
水产养殖水体及畜禽养殖(养猪场、养鸡场等)排放污水
2、GreenCare水环境修复技术的原理是利用纳米科技天然水质净化剂GMANTOS对水中污染物进行物理转移、化学吸附、凝聚沉淀、抑制涌出氮磷、消除有害气及臭味,抑制水体富营养化,吸附重金属离子,变嫌气性水体为好气性水体,增加水体溶氧,改善水体底部环境,同时激活原来水体中的“土著”有益微生物群(韩国化学实验研究所实验证明,GMANTOS可使水体原有有益微生物群增加30%),从而使水体得到恢复。
这种技术兼具了物理方法、化学方法和生物方法三种水处理法的优点,是对自然界恢复能力和自净能力的一种强化,实质上是按照仿生学的理论对于自然界恢复能力与自净能力的强化。
因此,按照自然界自身规律去恢复自然界的本来面貌;强化自然界自身的自净能力去治理被污染水体,这是人与自然和谐相处的合乎逻辑的治污思路,也是一条创新的技术路线,必将引领水污染治理技术的未来!

5、高尔夫球场人工湖实验
试验地点:起亚汽车集团高尔夫球场人工湖
测试时间:2004年
试验方法:在高尔夫球场人工池塘采样及分析
放入粉末净化剂搅拌1分钟后,等待20分钟
固液分离后采样及分析 – 取得KOLAS(韩国矫正试验机关认证机构)认证的机构

试验项目

单位

经处理前的水

经处理后的水

试验方法

DO

mg/l

0.7

7.0

水质污染工程试验法

COD

mg/l

60.2

19.4

水质污染工程试验法

BOD5

mg/l

63.5

12.4

水质污染工程试验法

T-N

mg/l

5.18

1.95

水质污染工程试验法

T-P

mg/l

0.09

0.06

水质污染工程试验法

Chloropyll-a

mg/m3

356.07

24.87

水质污染工程试验法

 

实验室处理照片
        
 
工程现场照片

水体富营养化处理前

水体富营养化处理后

青苔处理前

青苔处理后

底泥上浮处理前

底泥上浮处理中

底泥上浮处理中

底泥上浮处理后
 
  (株)韩国GCM中国营业部经理  宋刚gcmkorea@163.com
 
发表于: 2009-04-22 20:33 | 全文(查看: 476) | 评论(0) | 本文地址 | 收藏 
分类: 景观水处理(1)   标签: 环境  生态  水工  
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