MNB技术在水生态修复中的应用及其工程设计

发布时间：2020-05-13 15:12

【摘要】：在社会快速发展的推动下,景观水体的构建已成为城市钢筋混凝土丛林下的一抹新绿,但是景观水体受闭锁性严重、流动性差、自我修复能力低下等自身缺陷的制约,极易遭受人为影响,产生水质恶化现象,导致这抹新绿逐渐泛黄。针对这一现象,本课题以某高校景观水体水质提升工程为例,结合MNB(micro-nano-Bubble)技术构建一种新型的以生态修复为主、人工强化处理技术为辅的水质修复保障工程方案。该高校景观水体整体采用混凝土硬化,水体通明度较低,湖面大部被单一品种的水草覆盖,水体腥臭呈现黑绿色。对工程区域水环境容量进行计算发现水体中COD_(cr)(重铬酸盐指数)和TP(总磷)的实际容纳量均超过了理论环境容纳量,其中水体中COD_(cr)的实际检测量是理论环境容纳量的179.25%,存在严重超标现象,COD_(cr)超标是其水体问题最为严重的一项。MNB活化系统是以微纳米气泡技术为基础的高效环保的水生态修复技术,方案中采用MNB活化系统做为工程的核心辅助系统。通过进行(1)实验室静态模拟实验协助工程方案合理设计水生植物在污染区域的分布情况;(2)野外模拟试验对该工程方案可行性问题进行模拟预测。(1)在MNB活化系统辅助水生植物净化水质的静态模拟试验中,各植物组合对实验水样中TN(总氮)、TP、COD_(cr)总量的削减均取得较好效果。以黄菖蒲、千屈菜、苦草、黑藻(ILVH)四种植物作为研究对象,任意三种植物随机组合对TN的平均除去率为88.95%,黄菖蒲、苦草、黑藻(IVH)组合最好为91.62%,千屈菜、苦草、黑藻(LVH)组合效果最差,去除率只有86.99%;在对TP的削减效果中黄菖蒲、千屈菜、苦草(ILV)去除效果最高为91.33%,效果最差的为黄菖蒲、苦草、黑藻(IVH)去除率为85.33%。四种植物共同作用的效果最优,对TP、TN的削减效果分别为92.67%、92.77%。在COD_(cr)的去除试验中,COD_(cr)含量在试验后期出现了略微回升的情况,通过查阅类似文献、观察实验环境,猜测造成这种回升现象的原因可能是植物在生长过程中新陈代谢、茎叶脱落到水体中发生腐败分解引起水体中COD_(cr)含量整体出现回升。因此在植物的生理周期内应考虑对种植植物进行收割修剪处理,避免对已治理修复水域造成二次污染。同时在植物的种植分布设计中,应考虑污染程度、污染类型,有针对性的选择搭配水生植物种类和种植密度。(2)通过野外模拟实验,MNB活化系统区域,实验组挺水植物平均株高比对照组平均株高出9.43%,实验组沉水植物平均株高比对照组平均株高高出20.33%。工程设计水草铺设面积约26250 m~2,为水域总面积的35.00%。在MNB活化系统协助下水生植物对TN削减吸收量为503.53 kg/a~906.35 kg/a,对TP的削减吸收量为56.12 kg/a~101.02 kg/a。工程区域每年摄入的TN量172.5 kg,TP量为52.5kg。此工程方案可以使工程区域水质标准达到预期目标。本课题借助工程方案,通过对景观水体的污染状况分析、水环境容量计算、补充水量等关键参数的研究计算,结合MNB活化系统进行水体修复的工程设计。通过对生态修复系统、水生动植物修复系统、MNB水体复氧活化系统等多项技术相结合,进行水质修复中的模拟研究。建立以生态修复为主,MNB活化系统、云平台监测模块等人工技术为辅的水质修复保障工程方案、运行机制和管理措施,以期为城市景观水体的水质提升、修复和保障提供一定的理论支持、数据支撑和工程方案参考。
【图文】：

水体环境,实景,区域,水体

自然土壤-植物系统与水体隔离；（3）水体透明度低，存在水草大面积覆盖现象，水草品种单一（4）水体有明显腥臭味，呈深绿色。仅从传统水利土建工程的眼光看，河流渠道的混凝土硬化处理可以加大其稳固性和安全性，减少水体渗漏量，但是从自然和谐、生态环保的角度考虑，这种改造极易引起河流水力学和生物学特征的改变，打破原有生态平衡。势必会引起当地生态系统被破坏、河流自我修复能力下降、水质恶化速度和程度加快加重。工程区域水体情况如下图 2-1 所示：

现场取样,照片,生态规律,水体

目标校景观水体为设计对象，通过利用严谨科效的选用水体修复保障技术，制定系统、长以尊重自然生态规律、尊重生态协调性设计理念进行治理削减、污染过程控制、系统复等方面入手，制定适宜的、有针对性的善水体透明度（≥50 cm），消除水体蓝绿水生动植物多样性，美化水面景观。水体要求（具体数据标准参考国家《地表分析
【学位授予单位】：河南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X52

【参考文献】