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1、第十章 生态系统污染控制与污染生态工程第1页，本讲稿共23页生态系统污染控制与污染生态工程污染生态工程学原理与方法生态系统对环境污染的净化功能污水生态工程土地处理技术污水稳定塘处理技术固体废物处理生态工程大气污染防治生态工程矿山生态恢复与环境污染控制污染生态工程效应分析第2页，本讲稿共23页生态工程学原理 应用生态系统系统原理，模拟生态系统特点而建成生产工艺体系称为生态工程。应用生态系统的自净功能而建成的环境污染控制工程就称为生态环境工程。目前的研究的生态环境工程主要集中在土壤-植物系统和水生生态系统。污染物进入生态环境工程系统后参与系统的物质循环，根据生态系统中的能量流动和物质循环再生原理，
2、系统在消除污染物的同时实现系统本身废物的产生与能量消耗的最小化。生态环境工程系统具有八大特征：稳定性、地域性、协调性、多样性、高效性、开放性、剩余性、目标性。污染生态工程学原理与方法第3页，本讲稿共23页生态工程建设程序规划阶段准备阶段设计阶段系统与建设阶段运行阶段更新阶段第4页，本讲稿共23页生态系统的自净功能 生态系统对污染物的净化作用，它是发生在系统内部且与系统的能流与物质循环紧密联系。生态系统的自净功能是建立在生态系统的两个基本功能上：各子系统结构与功能相互联系与依存所形成的动态平衡功能。以多层营养结构为基础的物质转化、分解富集与再生功能。生物过程在生态系统的自净功能中起重要作用。生态
3、系统对环境污染的净化功能第5页，本讲稿共23页土壤-植物系统的净化功能 土壤-植物系统是陆地生态系统的主要体系，对外界环境的干扰有能表现出强大的稳定性。土壤-植物系统的净化功能和作用过程可分解为：土壤物理作用过程土壤化学作用过程土壤物理化学作用过程土壤生物学作用过程植物吸收与代谢过程第6页，本讲稿共23页Wetlands treatment site after construction of all cells and soil treatment using phytoremediation technologies 第7页，本讲稿共23页第8页，本讲稿共23页水生生态系统的净化功能 水生
4、生态系统结构包括自然与环境因素、作为生产者的藻类及水生植物、作为消费者的动物、作为分解者的微生物。藻类、水生植物以及微生物对水生生态系统的净化功能起重要作用，其中，微生物的作用最为重要。藻类主要有绿藻、蓝藻、硅藻和裸藻。水生植物主要有挺水植物、漂浮植物、浮叶植物和沉水植物等。藻类和水生植物可以吸收水体中的污染物，并将其代谢掉。水体中微生物种类繁多，能将水中的有机污染物降解为无机物，并从中获得自身生长所需的营养物质。第9页，本讲稿共23页 污水生态工程技术污水生态工程的设计、运行、管理应遵循生态学的三大原则：整体优化、循环再生和区域分异。在严格控制重点污染源的基础上通过低费用、低能耗的生态工程措
5、施达到社会、经济、生态效益的统一。目前污水处理生态工程主要采用土地处理技术和稳定塘技术。污水处理生态工程由若干个部分组成。如土地处理系统主要由预处理、水量调节与贮存、配水与布水、田间工程、植物、排水及监测等七个部分组成。其中田间工程是系统的核心部分，处理污水的主要过程在这里发生。第10页，本讲稿共23页污水生态工程方法-土地处理技术慢速渗滤处理系统快速渗滤处理系统地表慢流处理系统湿地处理系统地下渗滤处理系统第11页，本讲稿共23页污水生态工程方法-土地处理技术的净化机理BOD的去除：土壤吸附和生物氧化作用。SS的去除：土壤吸附、土壤过滤、沉淀和生物的残留作用。氮磷的去除：氮可通过土壤吸附、植物
6、吸收、氨挥发和反硝化作用生成氮气。磷的去除主要通过植物吸收和土壤吸附。重金属的去除：通过土壤吸附、阳离子交换、沉淀和植物吸收。痕量有机物的去除：主要通过挥发、光解和生物降解。病原体的去除：主要通过吸附、干燥、辐射、过滤和生物性吞噬作用。第12页，本讲稿共23页第13页，本讲稿共23页污水生态工程方法-污水稳定塘处理技术通过物理和生物过程处理有机废水的池塘称为污水稳定塘。主要包括下列几类：兼性塘厌氧塘暴气塘：采用机械装置补氧的人工塘耗氧塘水生植物塘生态系统塘第14页，本讲稿共23页第15页，本讲稿共23页 固体废弃物处理生态工程 固体废弃物包括被丢弃的固体、泥状物，以及从废水、废气中分离出来的固
7、体颗粒等。固体废弃物的无害化和资源化是目前的研究热点。肥料化：将固体废弃物转化为肥料或土壤改良剂。如：城市生活垃圾堆肥、城市垃圾蚯蚓处理和污水污泥堆肥等。在固体废弃物的生态处理过程中，微生物和生物起着极为重要的作用。饲料化：将固体废弃物转化为养殖业所需的饲料。原料替代化：用固体废弃物替代部分部分生产活动中的宝贵资源。能源化：用固体废弃物产生沼气，发酵残留物可用于农业生产。第16页，本讲稿共23页 大气污染生态工程大气污染是指大气中的污染物浓度达到了有害的程度，以致破坏生态系统和人类正常的发展条件而造成危害的现象。大气污染生态工程主要利用绿色植物来净化空气，植物可以吸附和吸收空气中的化学、物理和
8、生物性的污染物。在大气污染生态工程中，用来净化空气的绿色植物是经过筛选出来的。第17页，本讲稿共23页 矿山生态恢复工程矿山开采过程对生态的影响可分为三种类型：景观破坏型、生物破坏型和环境质量破坏型。矿山的生态恢复就是对这三种破坏类型的恢复和重建。矿山生态恢复的技术稳定化技术植被恢复技术第18页，本讲稿共23页生态系统污染综合防治规划生态系统污染综合防治规划是针对污染引起的环境问题而编制的。规划的原则：整体优化原则：循环再生原则：区域分异原则：生态经济原则：建设保护和可持续发展原则：第19页，本讲稿共23页规划的依据：城乡建设总体规划和社会经济发展规划本地区对 生态环境质量的要求经济技术等的发展条件和发展水平第20页，本讲稿共23页生态工程系统净化污染物的生态学特征和优势生物学特征：优势：物质能量多层分级利用基建与运行费用低廉，良好的处理效果，资源化的有效途径，方便的运行管理物质物质转化与再生代谢过程的完整性环境污染净化与环境污染监测功能的兼容性第21页，本讲稿共23页污染生态工程的效益分析基本特点复杂性综合性新颖性评价方法费用收益分析法费用有效性分析法第22页，本讲稿共23页第23页，本讲稿共23页