第3章 水环境对策篇
湖沼净化对策的方法
成为湖沼的水质污染原因的富营养化现象,是由于流入的氮・磷所引起的植物浮游生物的异常发生而产生的现象。作为其对策,抑制植物浮游生物的增殖因素是必要的。
作为植物浮游生物增殖的原因,有以下因素。
・水不循环,是静止的。
・由于流进河川里的氮・磷,增加了来自底泥的溶出。
・利用太阳光,形成光合成活泼化。
・植物浮游生物存在细胞。
其中,关于氮,磷等营养盐类因为从流域里排出来的,所以在流进湖沼之前用流域对策或者湖沼流入对策等的除去是有效的。
光遮断,直接除去植物浮游生物,改善水的滞留等都可以在湖内进行,因此,成为湖沼内对策。
对策区分 |
技术区分 |
具体的技术 |
流域对策 |
点源负荷对策 |
生活排水对策、畜牧业排水对策、工厂・产业排水对策 |
面源负荷对策 |
农业・畜牧业符合对策、非点源負荷対策 |
流入河川对策 |
直接净化 |
碳素纤维
植生净化、土壤处理 |
湖内对策 |
直接净化 |
碳素纤维
植生利用(植生带、湿地、浮岛等)
底泥对策(浚渫・覆盖砂子)
制御流动(分割栏、散气装置)
供氧(曝気、高浓度氧水)
利用药物
利用生态机能
直接去除(回收蓝藻、杀藻装置等) |
湖沼流域对策
湖沼流域对策是从湖沼,水库湖的流域中消减氮・磷的对策。
・发生源对策
由于推广整顿下水道和大小便处理的设施等,正在研究考虑削减生活排水的氮・磷,以及高度处理脱氮・除磷等方法。
・排水限制
根据水污染防止法因为具有来自特定设施放流水规定,所以应该强化这个内容。
・面源对策
虽然有来自农业用地,山林等流出对策的施肥量管理和下水道未整顿的地区的杂用排水的对策,但是这些对策都不健全。
湖沼流入河川对策
利用碳素纤维大表面积的吸着原理,伴随附着微生物的活性化有机物被分解。由于附着的微生物-好气性菌和厌气性菌的均衡存在,加之脱氮菌等的运动,使得营养盐类得以去除。
湖沼,水库湖等的流入河川部位设置河川内直接净化设施,或者将河川水在用分离方式直接引入净化设施内进行处理。
●碳素纤维净化设施
通过利用碳素纤维具有的大表面积吸着,粘合微生物的活性化,促进有机物分解。因为粘合的微生物,在需氧性菌和厌氧性菌保持平衡的状态下而存在,脱氮菌是把硝酸离子分解成氮气进行扩散,磷是作为多聚磷酸进行积蓄,因此,营养盐类可以除去。
在流入湖沼・水库湖之前,把碳素纤维水质净化材设置到河川里的河川内直接净化设施,或者是流进的河川水,用分离方式直接净化设施进行处理。
→利用碳素纤维的分离方式直接净化设施(CFMA碳素纤维水利用研究会)
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利用流入河川对策的湖沼净化 |
●植被净化设施
关于流入河川等问题,利用和植物浮游生物一样需要氮,磷的高等植物植被进行的对策是值得注意的。利用植被的对策是始终以河川水作为净化的对象在供给中进行净化,因此,可能的植物是适合潮湿性的植物。 喜湿性植物里一般称为水草的有苇子和菰等抽水性植物;菱科等物理化学作用浮叶性水生植物;黑藻,伊乐藻等的沉水植物,凤眼兰,浮萍等浮游植物。
湖内直接净化对策
●氮・磷消减对策
为了消减湖水中的氮・磷,利用碳素纤维水质净化材和水生植物,分解水中的氮,固定水中的磷,分解底泥,是最有效的。
原来的方法是利用植物的根吸收营养成分,用疏浚的方式除去底泥中含有的营养盐,但是由于植物吸收的营养盐类量只是为了成长而需要的量,因此在受到严重污染的水域,将需要大量的植被面积,不是很现实的方法,再者,即使是疏浚工程的场合,也需要庞大的工程费用,又不出效果,而且还会影响到破坏生态系增加环境负荷。
(1)碳素纤维水质净化材的利用
把碳素纤维水质净化材设置在湖沼・水库湖中,实施直接水质净化的接触材生物膜氧化法,和引进湖水进行处理的流入式接触曝气生物膜法是有效地方法。
静止水域的场合因为不足溶存氧气是缺氧状态的场合,为了使微生物的活性化,循环曝气供给氧就会增加效果。再者,为了让湖水与碳素纤维进行接触达到有效的净化,使污染水与碳素纤维接触再加上和人工循环设备并用的话会更有效果。
→碳素纤维水质净化材的利用(CFMA碳素纤维水利用研究会)
(2)水生植物的利用
・利用湖内植被带的净化
・利用浮岛的净化
・湿地
(3)底泥对策
湖底里堆积的淤泥因为含有丰富的营养盐为了防止它的溶出,既可以采取「疏浚」的方式以及用砂进行覆盖「覆砂」等对策。虽然可以减低来自底泥中的有机物和营养盐类的溶出,但是,如果底泥再堆积而引起的再溶出时就会降低效果,所以,一般认为费用相对于效果来说不合算,因此,和抑制底泥发生对策的并用是非常重要的。 通过在水底铺设编织状碳素纤维水质净化材,可以达到底泥分解。
(4)流动控制
用于为了达到防止蓝藻的扩大为目的,对湖水表面实施止水性的「分画栅栏」进行隔开,是既可以控制湖沼水的流动,又可以抑制植物性浮游生物增值的方法。再者,通过用散气装置进行浅层曝气,把与湖水相比低温・高密度的流入河川水送到比藻类生产层更深的下层,具有控制断送营养盐的供给。
(5)药剂的使用
虽然可以向湖里散布(Bio-agents)生物剂和凝集剂凝集沉淀磷,但是,由于向自然水域里投入化学物质,很有可能会给生态系带来影响以及增加堆积物。
(6)利用生态系功能
放流直接扑食植物浮游生物的鱼种,在通过减少扑食这些鱼类的鱼类,可以尝试作为一种间接的方法减少植物浮游生物。
双壳贝等过滤大量的水,把水体中的植物浮游生物等的有机物当成饵食。利用这些生物的净化方法,从食物生产方面来看也可以认为是一种有效的方法。
(7)氧供给
通过对湖沼水体里直接供给氧,来提高溶存氧DO达到水质净化。作为氧供给的方法可以利用的有空气曝气,微细气泡曝气,高浓度氧水供给,臭氧发生装置等。
(8)直接除去植物浮游生物(蓝藻)
湖沼里发生的植物浮游生物采用特殊船直接除去回收的方法
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蓝藻回收船 |
●利用湖水循环的富营养化对策
用于人工循环的手段除了空气式,泵式,螺旋状式,水车式等,也适用取水,放流,流入等的流动能源。
空气式因为有曝气效果,所以可以供给在底层部DO以及抑制硫化氢等的溶出这一方面,做出了许多成果。
如果湖水得到循环时蓝藻类就会急剧的减少,绿藻类和硅藻类占有的比例将会发生转变,因为消除了发臭的藻类,解决了臭气问题,像这样的实际例子有很多。另外,有因为解决了底层水体的缺氧状态,铁,锰,氨,硫化氢等也消失了。
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水域内循环方式 |
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对岸流循环方式 |
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浅层曝气方式 |
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两层分离曝气方式 |
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深层曝气方式 |
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间歇曝气方式 |
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连续曝气方式 |
(1)循环平面的湖水
・水域内循环方式
关于小规模,浅水深的湖沼,通过平面的循环水域里面,达到供给氧以及水质净化。
通过在循环水域里设置碳素纤维水质净化材,引起碳素纤维的摇摆,使污染水与微生物膜接触,提高净化效果。
・对岸流循环方式
利用泵设备,在离对岸等一定距离的地方,把湖水送进去进行循环。
通过在循环水域里设置碳素纤维水质净化材,引起碳素纤维的摇摆,使污染水与微生物膜接触,提高净化效果。
(2)底层域湖水循环
・浅层曝气方式
通过曝气・循环无光层以浅的表水层把藻类移动到离无光层最近的地方,减少藻类的活动抑制增殖。
・两层分离曝气方式
分别曝气・循环表水层和深水层,通 过把藻类移动到无光层里,进行抑制增殖以及供给深水层里面的DO。
・深层曝气方式
通过曝气深水层供给DO,抑制来自底质的磷和H2S等的溶出。因此,可以达到防止发生H2S气味和抑制藻类的增殖。
・间歇曝气方式(全层循环)
降低・破坏温跃层,利用吹送流等的大气循环把藻类移动到无光层里,来抑制藻类的增殖。
・连续曝气方式(全层循环)
降低・破坏温跃层,利用吹送流等的大气循环把藻类移动到无光层里,来抑制藻类的增殖。
引用:「碳素纤维水利用技术设计指南-环境水篇-」(CFMA碳素纤维水利用研究会)
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