第一篇：什麼是水體生態修復技術,有哪些具體技術

什麼是水體生態修復技術,有哪些具體技術

利用植物或微生物對水體中的污染物進行處理，從而使水體得到凈化，這一用生態—生物的方法來修復水體的技術，廉價實用，適用我國江河湖庫大范圍的污水治理。

1.生物膜法處理技術

生物膜法是指用天然材料（如卵石）、合成材料（如纖維）為載體，在其表面形成一種特殊的生物膜，生物膜表面積大，可為微生物提供較大的附著表面，有利于加強對污染物的降解作用。其反應過程是：①基質向生物膜表面擴散，②在生物膜內部擴散，③微生物分泌的酵素與催化劑發生化學反應，④代謝生成物排出生物膜。

生物膜法主要工藝方法有生物廊道、生物濾池、生物接觸氧化池等。生物膜法具有較高的處理效率，對于受有機物及氨氮輕度污染水體有明顯的效果。它的有機負荷較高，接觸停留時間短，減少占地面積，節省投資。此外，運行管理時沒有污泥膨脹和污泥回流問題，且耐沖擊負荷。日本、韓國等都有對江河大水體修復的工程實例。

2.人工濕地處理技術

人工濕地的原理是利用自然生態系統中物理、化學和生物的三重共同作用來實現對污水的凈化。這種濕地系統是在一定長寬比及底面有坡度的洼地中，由土壤和填料（如卵石等）混合組成填料床，污染水可以在床體的填料縫隙中曲折地流動，或在床體表面流動。在床體的表面種植具有處理性能好、成活率高的水生植物（如蘆葦等），形成一個獨特的動植物生態環境，對污染水進行處理。

人工濕地的顯著特點之一是其對有機污染物有較強的降解能力。廢水中的不溶性有機物通過濕地的沉淀、過濾作用，可以很快地被截留進而被微生物利用；廢水中可溶性有機物則可通過植物根系生物膜的吸附、吸收及生物代謝降解過程而被分解去除。隨著處理過程的不斷進行，濕地床中的微生物也繁殖生長，通過對濕地床填料的定期更換及對濕地植物的收割而將新生的有機體從系統中去除。由于這種處理系統的出水質量好，適合于處理飲用水源，或結合景觀設計，種植觀賞植物改善風景區的水質狀況。其造價及運行費遠低于常規處理技術。這種技術已經成為提高大型水體水質的有效方法。英、美、日、韓等國都已建成一批規模不等的人工濕地。

3.土地處理技術

土地處理技術是一種古老、但行之有效的水處理技術。它是以土地為處理設施，利用土壤—植物系統的吸附、過濾及凈化作用和自我調控功能，達到某種程度對水的凈化的目的。土地處理系統可分為快速滲濾、慢速滲濾、地表漫流、濕地處理等幾種形式。國外的實踐經驗表明，土地處理系統對于有機化合物尤其是有機氯和氨氮等有較好的去除效果。德、法、荷等國均有成功的經驗。

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第二篇：生態修復技術在水體污染治理中的應用

湖南農業大學課程論文

學 院：資源環境學院 班 級：09級環工一班 姓 名： 聶 堅 學 號：200940408114 課程設計題目： 水體中生態修復技術的應用 課程名稱： 課程論文 評閱成績： 評閱意見：

成績評定教師簽名： 日期： 2011年12月4日

水體中生態修復技術的應用

聶堅

200940408114

2009級環工1班

【摘要】:生態修復技術是一項正在不斷得到研究和發展的新技術,具有廣闊的前景。本文簡要介紹目前主要的幾種生態修復技術的概念,原理及其在水體污染治理中的應用。

關鍵詞:生態修復，水體污染治理

前 言： 目前我國水生態系統受損嚴重，超過6O％的河流、湖泊和濕地生態系統的結構和功能遭到不同程度的破壞。隨著水生態修復理論的不斷完善和深入。近年來生態修復技術在水體污染治理這個方面發展較快。水體污染的生態修復技術是生態工程技術的一個分支，其基本含義是根據水生生態學及恢復生態學基本原理，對受損的水生態系統的結構進行修復，促進良性的生態演替。達到恢復受損生態系統生態完整性的一種技術措施。根據水生態系統所受脅迫的主要類型。水生態修復技術大體可劃分為兩類, 第一類是利用生物生態方法治理和修復受污染水體的技術。第二類是與生態友好的水利工程技術。這兩類水生態修復技術目前在我國都有應用。并且已產生了較好的經濟社會和環境效益。也為新時期水利科技發展奠定了基礎[1][2][3]。

1.生態修復的概念

1.1生態修復（Ecological Remediation）：

所謂生態修復是指對生態系統停止人為干擾，以減輕負荷壓力，依靠生態系統的自我調節能力與自組織能力使其向有序的方向進行演化，或者利用生態系統的這種自我恢復能力，輔以人工措施，使遭到破壞的生態系統逐步恢復或使生態系統向良性循環方向發展；主要指致力于那些在自然突變和人類活動活動影響下受到破壞的自然生態系統的恢復與重建工作，恢復生態系統原本的面貌，比如砍伐的森林要種植上，退耕還林，讓動物回到原來的生活環境中。這樣，生態系統得到了更好的恢復，稱為“生態修復”。

2．污染水體中生態修復的方法

2.1河流水體污染治理 在河流存在的生物包括浮游生物、底棲動物、附著植物、巨型植物。污染河流的生態修復就是充分利用河流中的這些生物和河流的理化特征如流速、溶解氧等來恢復河流生態[4] 這些方法有:(1)河道補水技術。通過抽水貯存措施，或者由水工構筑物合理運行來加大枯水流量，增加河流的稀釋能力，從生態工程的角度，則應在流域內種草植樹，增加地下水的涵養量。貯水工程應優先考慮地下工程，以減少水分蒸發損失。

(2)人工增氧。增氧是近年來污染河流中一種應急方法，尤其對城市水環境的整治起到了一定的作用。從生態工程學的角度，應當充分利用天然水壩的跌水、水閘瀉流等人工水上娛樂設施進行增氧。河流水域應設計以人工增氧為主的梯級復氧來改善水環境質量，對滯流區域可采取人工曝氣的方法進行，如可用曝氣機進行曝氣[5]。

(3)修建凈水湖。把天然河道功能進行專門的限定，設置一些專門用來承納污水的河道和一些人工凈化湖，對承污河道和人工凈化湖則采用以穩定塘為基礎的逐極凈化技術進行水質恢復。

(4)生態工程技術。恢復河岸植被，利用蘆葦等水生植物提高水域進化能力，恢復河道天然濕地。利用生物膜自凈原理在河道內鋪設一些卵石，進而改變水環境生態鏈結構的單一性。

(5)底泥疏浚。將水體中的污染底泥直接從河道取出，進而解決內原釋放而造成的二次污染。將取出污泥進行濃縮，然后施用于農田作肥料，改善土質[6]。.2 湖泊水庫污染治理

湖泊水庫有一定的環境容量，對外界的污染緩沖作用很強。其水動力學過程決定著水體內部各種物質和能量的輸移轉化過程，在很大程度上影響著湖泊水庫的水質變化過程。

(1)利用浮床陸生植物治理富營養化水域。浮游陸生植物采用生物調控法，利用水上植物技術，在以富營養化為主體的污染水域水面種植植物、蔬菜、花卉或綠色植物等各種適宜的陸生植物，通過植物根系的吸收和吸附作用，富集N、P等元素，降解、富集其他有害有毒物質，并以收獲植物的形式將其搬離水體[7]。

(2)建立環湖濕地保護帶

構建濱岸漁帶水生植被工程包括兩大部份：一是湖岸濕地保護帶工程，二是濱岸帶高等水生植物恢復和控制工程。濕地和水生高等植物能起物理阻制作用，削浪，促使沉積，降低沉積物再懸浮，大量吸收水體和沉積物中的營養鹽，改變水生網絡結構同時又有資源利用價值[8]。

(3)底泥生態疏浚。湖泊底泥是水生態系統的重要組成部份，是湖泊營養物質循環的中心環節，也是水土界面物質積極交換帶。生態疏浚目的在于清除高營養鹽的表層沉積物質，在對底泥進行疏浚時，采用特殊技術和裝置密閉以及抽吸是關鍵，以免擾動底泥，降低疏浚效果。

(4)生物操縱法：生物操縱的對象主要集中于魚類，特別是浮游生物食性的魚類，即通過去除食浮游生物者或添加食魚動物降低浮游生物食性魚的數量，使浮游動物的生物量增加和體型增大，從而提高浮游動物對浮游植物的攝食效率，降低浮游植物的數量，具體方法為：（1）投放魚食性魚類間接控藻；（2）人工去除浮游動物食性魚類以間接控藻，解決水體富營養化的問題[9]。

2.3 地下水污染治理

地下水污染有有機污染和無機污染，無機污染主要由一些重金屬引起，有機污染主要來自一些化工生產。污染物在土壤中可能以4種不同的形式存在：自由狀態、土壤空隙中的蒸汽狀態，溶于孔隙水中和吸附于土壤顆粒表面。4種形式之間存在著互相轉換和平衡關系[10][11]。

(1)氣提技術，利用真空泵和井，在受污染區域誘導產生氣流，對其進行相的轉變，將有機污染物汽化，提到地面，再進行處理。利用氣提技術的前提條件是土壤中污染物質具有揮發性，伴隨著氣體在土壤中的流動，污染物被抽提出來[12][13]。

(2)空氣吹脫技術，是在一定的壓力條件下，將壓縮空氣注人受污染的區域，將溶解在地下水中的揮發性化合物，吸附在土壤顆粒表面上的化合物，以及阻塞 在土壤空隙中的化合物驅趕出來[14]。

(3)生物修復技術，是利用微生物降解地下水中污染物，將其最終礦化。生物修復技術分地面生物處理和原位生物修復。地面生物處理是把受污染的土壤挖出來在地面進行處理，原位生物處理是在基本不破壞土壤和地下水自然環境的條件下，原地進行處理。該技術不足之處在于過程緩慢。

(4)植物修復技術，是利用植物的根系，通過植物的生長將污染物進行轉化。對于無機污染物例如重金屬，植物通過吸收把污染物轉化為植物自身的組成，然后通過收割植物將污染物去除。對于有機污染物植物可以通過吸收將其轉化為自身組成，也可以通過植物的根系進行降解[15]。

3.總 結：

以上介紹了在不同的受污染水體中幾種常用的生態修復技術，并對其原理和應用進行了簡要的描述。對受污染的水體進行生態修復已經是經濟發展及環境建設的迫切需要

4.參考文獻: [1] 鄭天柱．污染河道的生態恢復機理研究[J]．環境科學動態,2002，3． [2] 董哲仁.受污染水體的生物—生態修復技術[J].水利水電技術,2002, 2.[3] 陳荷生.太湖生態修復治理工程[J].長江流域資源與環境,2001, 3.[4] 張錫輝.水環境修復工程學原理與應用[M].北京：化學工業出版社,2002.[5] 許春華,周琪,宋樂平;人工濕地在農業面源污染控制方面的應用[J];重慶環境科學;2001年03期

[6] 戴雅奇,熊昀青,由文輝;疏浚對蘇州河底棲動物群落結構的影響[J];華東師范大學學報(自然科學版);2003年03期

[7] 程英;裴宗平;;湖泊污染特征及修復技術[J];現代農業科技;2008年02期

[8] 唐林森;陳進;黃茁;;人工生物浮島在富營養化水體治理中的應用[J];長江科學院院報;2008年01期

[9] 周小平,王建國,薛利紅,徐曉峰,楊林章;浮床植物系統對富營養化水體中氮、磷凈化特征的初步研究[J];應用生態學報;2005年11期

[10] 安貞煜;洞庭湖生態系統健康評價及其生態修復[D];湖南大學;2007年

[11] 旋瑩;濕地生態系統處理廢水的研究[J];農業環境科學學報;1987年02期

[12] 朱長軍,張娟,李文耀;地下水污染的混合有限分析法數值模擬[J];河北建筑科技學院學報;2004年03期

[13] 黃禹忠,何紅梅,諸林;原油穩定裝置污染源分析與控制[J];化學工程師;2002年06期 [14] 傅菁菁, 汪;吹脫法及其工程應用[J];建設科技;2002年08期

[15] 蔡順香,顏明娟,黃東風,林誠;水葫蘆富集砷、汞、鉛、鎘、鉻含量分析[J];福建農業科技;2005年03期

第三篇：景觀湖泊水體生態過濾處理技術

景觀湖泊水體生態過濾處理技術

近三十年來，隨著社會經濟的發展，工業生產廢水、生活污水、農業養殖污水的大量排放以及對水資源過度的開發利用，使得大量的氮、磷及有機質等營養物質富集，導致我國大部分淺水湖泊及河道呈現富營養化污染狀態，水質惡化。同時水體中外源有機污染物的積累也會引起水中溶解氧的消耗，導致水體缺氧并滋生厭氧微生物，水體透明度變差、顏色發暗，甚至有異味，嚴重的可造成水體發黑發臭，成為黑臭水體，喪失水體功能。湖泊因其多為近于封閉的靜止或緩流的淺層水體，具有流動性較差、水體流速低、水動力條件較差、水體自凈能力有限等特點，因而一旦受到外界污染則很難自行修復，從而成為富營養化和黑臭問題的集中爆發點。

為此，國務院頒布實施的《水污染防治行動計劃》（“水十條”）明確指出，人民政府是整治黑臭水體的責任主體，由住房城鄉建設部牽頭，會同生態環境部、水利部、農業部等多部委指導地方落實并提出目標：2017年年底前，地級及以上城市實現湖泊河流水域面無大面積漂浮物，河岸無垃圾，無違法排污口，直轄市、省會城市、計劃單列市建成區基本消除黑臭水體；2020年年底前，地級以上城市建成區黑臭水體數量均控制在10%以內；到2030年，全國城市建成區黑臭水體總體得到消除。

眾所周知，湖泊水體污染實則是水體生態系統平衡遭到破壞，污染負荷超出水體的自凈能力，僅靠水體原有的生態系統難以完成凈化過程。目前常見的水體污染治理技術大致可分為物理法、化學法及生物法。其中物理法主要包括截污、清淤、引水等水利工程，以及氣浮、增氧、人工造流等措施；化學處理法涉及絮凝沉降、藥物滅藻等措施；而生物法是利用特定的水生生物包括植物、動物、微生物及原生動物、后生動物等，通過其新陳代謝過程對水體污染物進行吸收、轉化或降解，達到減少或消除水體污染，去除水體營養物質及有機污染物，主要包括微生物處理、水生動植物操縱調控等方法。但因湖泊水體污染治理是一個很復雜的事情，污染物的來源和影響因素比較多，存在周期性反復的問題，而水處理中常用的物理過濾、化學處理及生物降解均存在各自的優勢、不足和適用條件，很難徹底解決湖泊水體富營養化與發黑發臭的問題，使得湖泊水體污染治理成為一個極為困難的過程。

“三分治理、七分養護”，這是水體生態修復處理的經驗總結，也充分說明了水體污染重在預防，包括采取控源截污、清淤疏浚、生態護坡等工程措施，盡可能削弱甚至避免水體受污染。而一旦湖泊水體出現了污染，水生態系統平衡遭到破壞，則其治理將是相對較難的一個過程，唯有在去除水體污染物的基礎上構建完善的水體生態平衡系統，增強水體的生態恢復與自凈能力，才能從根本上解決湖泊水體的富營養化及水質黑臭的問題。

生態過濾技術（Ecological Filtration Technology，簡稱EFT）是從水環境生態平衡原理出發，模擬自然生態系統的自凈功能，采用工程技術措施將微生物、原生動物、濕生植物等生物體與生物填料、過濾介質等載體有機結合，互為共生，形成具有高度生物活性的微生態平衡系統—仿自然生態處理系統，對污染水體進行凈化的新型生物治污技術。

生態過濾技術（EFT）創造性地將人工濕地工藝與生物接觸氧化法有機結合，依靠互生作用及協同效應，持續凈化水體污染，改善水動力，提升水體復氧效率，優化生物種群結構，增強水體自凈與修復功能，從根本上解決湖泊河流水體水質惡化與水體修復問題。并且生態過濾技術（EFT）引入生態景觀設計理念，在增強水體抗污染與自凈能力同時，具有較高的景觀綠化效果和觀賞價值，而且無二次污染，能耗低，占地面積少，特別適合用于中小型湖泊、河流水體污染治理與生物修復，并且在湖泊、河流生態引水領域以及雨水回收利用、海綿城市建設、農村生活污水處理等方面也表現出了廣闊的應用前景。

需要注意的是，生態過濾技術（EFT）宜與外源截污、內源清淤工程措施結合起來，否則會由于外源污染物的不斷注入、內源污染物的不斷釋放而影響湖泊水體凈化效果。當然對于不具備截污條件、不適合內源清淤處理的水體也可直接采用該生態過濾技術（EFT）原位將污染的湖泊水凈化處理后再進入水體，全面提升水體水質指標。

第四篇：清華大學：城市水環境整治水體修復技術的發展與實踐

清華大學：城市水環境整治水體修復技術的發展與實踐

清華大學環境學院 劉翔

我國城市河流有90%左右受到污染，出現水體滯流、多處于厭氧狀態、復氧能力差、淤積嚴重、透明度低、甚至發生黑臭等現象。由于城市水體污染負荷遠遠超過城市有限受納水體的環境容量和自凈能力，導致河水中COD、NH3—N等污染物嚴重超標，水生生態系統結構破壞，生物多樣性銳減，城市水體的生態功能和使用功能日益衰退，水體修復和水生態功能恢復的難度明顯加大，城市河流水環境生態系統處于失衡狀態。同時，城市污水中氮磷污染物未經有效去除，又成為城市水體發生富營養化的重要誘因，造成水體生態功能的衰退甚至喪失，水生生態環境的破壞已經成為城市生態文明建設的主要障礙。“有水皆污”、“河道黑臭”已經成為許多城市面臨亟待解決的環境頑疾。城市水環境綜合整治和水體修復技術是破解上述難題的有效方法，國家重大水專項城市主題在“十一五”期間重點針對城市水體修復技術開展了研究集成和示范應用，突破了44項關鍵技術，建立了25項示范工程，取得了良好的效果，為我國水體修復積累了技術集成方案和工程實踐經驗。1城市水體修復的科學原理與技術思路

城市水體修復技術是指根據生態學和環境學的原理，綜合運用水生生物和微生物的方法，使污染水體得到改善或恢復所采用的技術。其特點是充分發揮現有水環境工程的作用，綜合利用流域內的濕地、灘涂、水塘、堤坡及水生生物等自然資源及人工合成材料，對城市水域自恢復能力和自凈能力進行強化恢復或提升。

生態修復是相對于生態破壞而言的，生態破壞就是生態系統結構和功能的破壞，因而生態修復就是恢復生態系統合理的結構、高效的功能和協調的關系，就是重建受損生態系統的功能以及相關的物理、化學和生物特性。其本質是恢復系統的必要功能并使系統達到自我維持的狀態。修復的目的就是要再現一個自然的、能自我調節的生態系統，使它與它所在的生態景觀形成一個完整的統一體。但要將一個受損的生態系統的結構與功能恢復到受損前的水平是一項艱巨、困難和漫長的工作。從一定意義上講，修復又可定義為使受損的生態系統的結構與功能最大限度地接近受損前的水平。就是針對具體受損的生態系統，找出目前環境條件的限制性因素，根據生態工程學原理，對該系統實施種群組建或重建，恢復其原有的生物 多樣性，使其達到具備自我維持與自我調節的能力。因此，要從生態、社會需求出發，實現生態修復所期望達到的生態-社會-經濟效益；恢復能夠達到上述效益的生態系統的結構和功能;通過對系統物理、化學、生物甚至社會文化要素的控制，帶動生態系統的恢復，達到自我維持的狀態。

基于上述原理，城市水體修復的總體技術思路為：控源為本，調配優先，多元為輔，強化應急，景觀共建。

控源為本：城市水體的水質改善應以污染源控制為根本，控源以水環境容量為目標，在此基礎上實現水體收納污染負荷的總量和濃度控制。

調控優先：大多數城市水體最主要的問題是由于生態基流不足而引起的水流緩滯，導致水體的自凈能力退化甚至喪失，進而引發一系列的水環境問題。因而水質改善最有效的方法就是通過水系調配或是引入其他水源（例如滿足補水水質要求的再生水和城市雨水徑流），改善水動力流態，實現水體的良性循環。

多元輔助：在實現控源和調配目標的基礎上，可以通過多元生態系統構建、河水充氧、底質控制等輔助技術促進和提升水質改善和生態修復的效果。

強化應急：人工強化處理方法是針對河水（包括循環和旁路）的人工處理技術，通常投資和成本較高，一般常用于需要緊急應對的場合（例如污染事故，黑臭河道等）。

景觀共建：城市水體大多具有一定城市景觀功能，在采用生態處理技術時，可考慮與景觀建設相結合，起到良好的感官效果。2水體修復技術的研究進展

城市水體修復技術按照治理對象可以分為河道底質改善、河道生態修復、河流水動力調控和河水強化處理等4類技術，整體技術體系構成如圖1所示。2.1城市河流水動力調控技術

自然狀況下，河流具有一定的自凈能力，水體中的溶解氧足以滿足自凈過程中微生物分解有機物需要的氧量。但是當水體受到嚴重污染或超負荷污染時，過量的有機物排入水中，大氣復氧不能及時補充消耗的溶解氧，溶解氧含量大幅降低，出現缺氧或無氧的河段，從而威脅好氧生物的生存。另外，水體中溶解氧過低，導致厭氧細菌繁殖，形成厭氧分解，產生甲烷、硫化氫等氣體，發生黑臭問題。此時，必須采取必要的措施以改善水質。該類技術包括水量水質調配和曝氣復氧，見圖2。

在污染嚴重的水體中，單靠自然復氧作用，河水的自凈過程非常緩慢。故需要采用人工曝氣彌補自然復氧的不足。河道人工曝氣技術作為一種投資少、見效快、無二次污染的河流污染治理技術在很多場合被優先采用。河道人工曝氣技術能在較短的時間內提高水體的溶解氧水平，增強水體的凈化功能，消除黑臭，減少水體污染負荷，促進河流生態系統的恢復；另外，河道曝氣技術因地制宜，占地面積相對較小，投資省、運行成本低，對周圍環境無不良影響，如果與綜合利用相結合，還可實現環境效益與經濟效益的統一，有利于工程的長效管理。但是要真正發揮河流水體人工曝氣復氧技術的實際效益，還必須制訂應用該技術的具體方案，得出可行的增氧量、曝氣方式、季節最優化組合，并充分考慮城市景觀和經濟性原則。常用曝氣技術特點見表1。

2.2城市河道底質改善技術

在城市河道中，底泥是陸源性入河污染物（營養物、重金屬、有機毒物等）的主要蓄積場所。在不同的環境影響（溫度、風浪和溶氧等）條件下，底泥既可以凈化湖泊水體，也可以因富含污染物而成為潛在的內源性污染源污染水體，增加上層水體污染負荷。底質改善技術則是有效遏制這類內源污染物釋放的有效手段，常用的有底質清淤及原位修復技術、景觀河道生態修復型底泥疏竣與處理處置技術等。

（1）底質清淤及原位修復技術。

底泥生態清淤采用生態清淤工程將污染最重、釋放量最大的上層污染底泥依據環保要求移出水體，避免因河流、湖泊內的底泥釋放和動力作用下的再懸浮和溶出后可能造成的河水富營養化和藻類產生和發展問題，從而達到控制底泥釋放二次污染的目的。它是控制內源污染效果較為明顯的工程技術措施之一。

在采用原位修復技術，利用研發的環境友好型雙固定化功能載體及篩選的具有高效凈化性能的功能生物，通過河道底質良性生境的構建、定向強化凈化及底質基質促進劑的使用，進行污染底質原位生態固化－覆蓋聯合修復。

（2）景觀河道生態修復型底泥疏竣與處理處置技術。底泥也是水生態系統重要的環境要素之一，其理化特性直接影響水生態系統的結構與功能；可以考慮河湖底泥疏浚與底棲生態重建的優化協同，避免過量疏浚造成的河湖底泥生態支持力下降、疏浚底泥易地處理的環境和經濟成本問題，發展可實施精準疏浚的河湖底泥生態修復型疏浚技術。

（3）底質基改造與污染生態修復技術。

從單一的清淤、硬底化、引水沖污、曝氣增氧等治理技術研究轉為對多項治理技術的集成應用研究，以降低河道治理的投資、運行成本和保證持續穩定的治理效果。對底泥治理技術的研究和應用表明，相對于物理、化學修復，對目前以有機物含量高、Eh 偏低的重污染為特點的城市河道底泥，在改善基底理化環境基礎上，采用生物修復，特別是植物修復方法可能更加適宜。

（4）疏浚底泥與處理處置技術。

根據疏浚底泥自然沉降速率設計水力疏浚底泥排泥場，避免水力清淤污泥隨自然澄清液回流再次排入水體。針對清淤污泥，開發了高效脫水以及制建材、制陶粒等資源化利用技術，實現了疏浚底泥的可持續管理。

（5）底泥污染抑制劑技術。

針對底泥在厭氧條件下釋放污染物導致水體水質惡化的問題，開發出具有強氧化作用、高效釋氧作用、物理阻隔作用和化學固化作用等的底質抑制劑（材料），對抑制黑臭、應對突發污染事故等具有顯著、快速的控制效果。2.3城市河道生態修復技術

（1）復合型生態浮島水質改善技術。

以水生植物的優選和可修復水體生物多樣性的生態草植入為主要組成部分，對氮、磷營養物和有機物等均有一定的去除效果，可改善水體水質，提高水體透明度，控制水體富營養化（減緩藻類的增長速率、減弱藻類暴發程度），減少以再生水為補給水源的景觀水體換水 頻率。無外部水源補充條件下，夏季可延緩藻類暴發時間1~2 d，暴發峰值也可降低約30％。該技術尤其適合北方地區以再生水為主要補給水源的滯流/緩流景觀水體水質的保持與改善。

（2）多級復合流人工濕地異位修復技術。

通過多級復合流人工濕地的構建，解決了傳統人工濕地的運行效果不穩定、脫氮效果一般、填料易堵及冬季處理效果差等多項難題，使其出水主要水質指標穩定達到地表水Ⅳ類標準。該技術對COD、總氮、總磷具有較好去除效果，在進水水質波動較大，水質較差的條件下，出水水質仍可穩定達到地表水Ⅳ類要求，多級潛流濕地示范工程在穩定運行階段對COD、TN和TP的去除率可達到70%~90%。該技術主要用于景觀水體的水質改善及長期保持，適用于征地方便的地區。

（3）城市黑臭河道原位生態凈化集成技術。

包括底泥污染控釋與底質生境改善、黑臭河水生物柵凈化與控藻、黑臭河水生態接觸氧化等。形成了城市黑臭河道原位生態凈化集成技術體系，將浮船式增氧機作為混凝藥劑的投加、溶解、攪拌、反應的動力設備，從而把增氧和混凝有效地結合起來；科學控制增氧機與生態浮床之間的距離，消除增氧機對生態浮床上植物生長及其凈化污染物的負面影響；利用生態浮床水下部分的接觸沉淀和物理吸附作用，促進化學混凝后水體的加速和穩定澄清，防止增氧機工作及水流攪動引起的絮體再懸浮，保障工程效果的長效性。按該方法設計的技術系統具有集成化程度高、投資和能耗低、易于操作、便于管護、快速長效等優點。

（4）景觀河道生態攔截與旁道濾床技術。

生態濾床是在自然濕地結構與功能的基礎上通過人工設計的污水處理生態工程技術，利用系統中的基質、水生植物、微生物的物理、化學、生物三重協同作用，來實現對污染物的高效降解，以達到凈化水質的目的，具有投資少、運行維護費用低、管理簡單、景觀生態相容性好、自然社會效益好等優點，已被廣泛應用于處理各類型污水。

生態濾床一般通過旁河的形式，將河水引入濾床中，系統內填充具有脫氮除磷功能較強，且比表面積大的多孔介質，使其具備了良好的水力學性能，能較好地截留河水中的顆粒物。通過植物選擇、碳源調控、溶解氧調控、前置或后置強化除磷等手段，提高其脫氮除磷效率。（5）生態護坡技術。

生態護坡工程是一項建立在可靠的土壤工程基礎上的生物工程，是實現穩定邊坡、減少水土流失和改善棲息地生態等功能的集成工程技術。其目的是為了重建受破壞的河岸生態系統，恢復固坡、截污等生態功能。2.4城市河水強化處理技術

（1）城市河湖水系原位強化處理關鍵技術。

開發緩流水體強化循環流動和生物接觸氧化技術，強化水體流動，削減水中污染物和營養鹽含量，改善水質。提出了不同流速對常見水華藻類和混合藻類的影響，并提出了水華控制流速；對不同填料進行了接觸氧化試驗，篩選了最佳填料，對主要污染物的去除效果進行了研究，主要污染物去除率為葉綠素40%、COD 50%、TN 20%、TP 40%、NH3_N 60%。

（2）河道水體側溝強化治理集成技術。

針對生活污水、含有大量的工業廢水、難以生物降解成分含量高、底泥污染嚴重、河道水體黑臭、油類物質濃度偏高現象顯著等，提出以側溝化學絮凝（即一級強化處理）和接觸氧化修復相結合的方式，對黑臭水體進行處理，可有效抑制黑臭現象。

（3）景觀水體化學-微生物-水生植物復合強化凈化與藻類過度生長控制技術。

針對景觀河道水體自凈能力差、富營養化現象嚴重、藻類過度生長等現狀，通過微生物、化學、水生植物復合強化集成技術進行水質凈化及控制的原位修復技術研究，已研發出“改善景觀水體水質的藥劑投加方法及設備”和“富營養化水體治理的方法和設備”，可有效改善水體富營養化狀態。

（4）污水處理廠尾水人工濕地深度處理技術。

技術從工藝創新、碳源補充、填料選擇、防堵塞等研究，保證反硝化反應的順利進行必須有充足的碳源提供，添加PHA聚羥基脂肪酸酯、PBS聚丁二酸丁二醇酯等五種有機物作為 碳源，研究了各種碳源的反硝化速率以及硝酸鹽氮的去除情況，得到麥稈、PBS和PHA添加后出水符合一級A的標準；在城市污水處理廠尾水達到一級A標準時，出水水質可達到：COD為18~32mg/L，氨氮低于0.5 mg/L，總氮為1.5~3.5mg/L，總磷為0.1~0.3 mg/L，除總氮偶爾較高外，達到地表水體V類標準。

（5）污水處理廠尾水多點放流生態攔截技術。

選取最優填料組合，通過生態攔截填料的攔截吸附降低尾水中的污染負荷，尾水長期流過填料后填料表面的生物膜可以進一步降解尾水中的污染物質。污水處理廠尾水排放后由大阻力配水系統將尾水均勻分布到第一級生態填料區上，經過底部布水廊道升流至第二級生態填料區，通過二級填料的尾水最終通過生態透水磚實現污水處理廠尾水深度凈化后的分散排放。該方法可有效降低污水處理廠尾水排放對河流水質產生的不利影響。3城市水體修復技術的實踐與成效 3.1城市水體修復技術的應用

水專項城市主題“十一五”期間建立了示范工程25項，修復城市河流超過50 km，水體總面積超過7 km2，所涉及的流域分布以及所應用的關鍵技術類型分布如圖3所示。

3.2城市水體修復技術應用效果

（1）太湖流域示范區主要水質指標提高一個等級，滿足V類水標準。水體黑臭現象消除，水質好轉，COD、氨氮、總氮、總磷均有明顯降低，溶解氧有所提高。生態修復時氮、磷的年去除能力分別達到0.1 kg/m2和0.02 kg/m2。水生生物中浮游植物多樣性及清潔水體指示種增加，浮游動物由原生動物為主轉為輪蟲為主,魚類、底棲生物數量明顯增多。

黑臭河道治理效果：溶解氧由0.5 mg/L提高至6 mg/L(平均)，濁度下降80%，總磷下降60%，COD和氨氮去除50%~60%，氧化還原電位、透明度大幅提高，黑臭得以遏制，原本爆發性生長的藻類得到有效控制。

（2）海河流域示范區水質均滿足IV類水體標準，水體臭味消失、透明度明顯改善，河道浮萍及藻類生長得到有效抑制，沉水植物開始自我恢復，示范段河道內水生動物（如魚類、底棲動物）數量也明顯增多。

示范工程中集成了噴泉曝氣、潛流濕地及其他幾項關鍵技術，實現了各單項技術的優勢互補。經過實際運行，對COD、TN、TP年均去除率分別可達80%、90%和75%左右，出水水質達到了地表水Ⅳ類要求，優勢顯著。

（3）三峽庫區示范區污染物減排量（COD）約占2010年三峽庫區重慶段城鎮污染物排放量的15.1%。庫區內城市水體水質提升了一個等級，基本達到了水體功能水質要求，水系基本暢通，流速提高近一倍，消除黑臭，與修復前水體表面較臟亂現象對比，修復后，水體清澈，表面無污物。

（4）巢湖流域示范區水質達地表Ⅳ~V類標準，水生濕生植物種類由14種增加到60種，浮游藻類多樣性增加，原生動物的生物量和密度都明顯高于恢復前，底棲動物種類數量也有較大提升，水生態系統結構和功能逐漸得到恢復。

水體COD、TN和TP分別下降了49.4%、7.5%和66.8%，經過生態工程凈化，COD、TN和TP的去除率分別為22.4%，50.4%和39.1%，水質提高一個等級。

（5）溫州九山外河、溫州山下河、南寧可利江河道、南寧心圩江河道、昆明盤龍江示范河段徹底消除了黑臭，主要指標達到V類水標準要求；揚州鴻泰支河、曲江湖、南京江心洲、內秦淮河中段等輕度污染景觀水體修復，主要水質指標達到IV類，常規污染物削減率平均達到30%。4展望

發達國家城市河流治理已經完成了由污染治理到水體修復的過程，水環境得到較好的改善，萊茵河、泰晤士河的治理就是成功的案例。近年來，先進國家在河流水污染治理技術方面，已由單純的“污染控制”技術發展為“水生態的修復與恢復”，實現由以“水污染控制”為目標向以“流域水生態系統健康保護”為目標的轉變。陸續開展了生態河床、生態堤岸等生態恢復技術研究工作，如日本的多木川、淀川等多條河流的生態修復，取得了良好的生態效益和環境效益。在技術體系上，河流的水質改善技術總體上呈現出多元化、集成化和系統化的發展趨勢，主要是從流域污染特點出發，以流域為尺度構建水污染控制和水環境改善的技術體系，從而達到了流域水環境質量改善的最終目的。

我國城市水體修復技術在“十一五”期間得到了全面的發展和應用，也取得了較好的治理效果，但是還未根本解決城市水體污染問題。在后續的集成應用和工程實踐中，應遵循“控源為本，調配優先，多元為輔，強化應急，景觀共建”的技術思路，進一步加強對水體修復技術的綜合集成和組合應用，強調協同控制作用，注重水體修復工程的運行管理和長效機制，必將推動我國城市水環境的改善和水生態文明的建設進入良性循環的軌道。

本文來源于《給水排水》雜志2015年第5期。

第五篇：激光強化、修復技術2

修復的重要意義：金屬工模具的失效事實上均因其表層局部材料磨損等原因而報廢，而且金屬工模具的加工周期很長、加工費用極高（尤其是精密復雜模具或大型模具制造加工費高達數十萬元乃至數百萬元）。因此，對金屬工模具真正承受磨損作用的特定部位進行表面強化（“用勁用在點子上”），以大幅度延長、提高工模具的使用壽命，無疑是一種具有重要經濟意義的方法。另外，大多數工模具只因表面很薄一層材料被磨損后即失效報廢，因此，只須對模具及關鍵金屬零部件表面磨損局部區域進行修復，并在修復過程中把模具表面真正實際承受磨損的表面“換成”特殊高耐磨材料（“好鋼用在刀刃上”），就可“變廢為寶”，不僅使模具得到修復，而且由于修復后的新模具表面“刃口部位”使用了特殊高耐磨材料，修復后的模具的使用壽命還將較原模具大幅度提高，經濟效益巨大（例如：修復一根電廠電機大型軸包括各種準備時間在內也僅需數天時間，但可創造上百萬元的經濟效益）。

模具工作面金屬醫生/激光強化處理技術及裝備

可對金屬工件出現磨損、劃傷、針孔、裂紋、缺損變形、硬度降低、沙眼、損傷等缺陷進行沉積、封孔、補平等修復功能。還可在金屬表面形成耐磨層、耐蝕層、耐熱層、耐氧化層、耐沖擊層、防滑層、高粘合層、可焊層、導電層等強化作用。這樣就決定了本設備應用的廣泛性和先進性。成為各行各業必備的設備。

1、模具制造行業

塑料模表面的打毛，增加美感和使用壽命；頭盔塑料模具分型面堆焊修復；鋁合金壓鑄模具分流錐表面強化；模具腔超差、磨損、劃傷等修復與強化。

2、塑料橡膠工業

橡塑機械零部件修復，橡膠、塑料件用的模具超差、磨損與修補。

3、航空、航天業

飛機發動機零部件、渦輪、渦輪軸修復或修補，火箭噴嘴表面強化修理，飛機外板部件修復，人造衛星外殼強化或修復，鈦合金件的局部滲碳強化，鐵基高溫合金件的局部滲碳強化，鎂合金的表面滲A1等防腐蝕涂層，鎂合金件局部缺陷堆焊修補，鎳基/鈷基高溫合金葉片工件局部堆焊修復，如：葉片葉冠阻尼面與葉尖的磨損和導葉的燒蝕等。

4、汽車與機車的制造與維修行業

汽車制造和維修工業中，用于凸輪、曲軸、活塞、汽缸、離合器、摩擦片、排氣閥等補差和修復，汽車體的表面焊道缺陷補平修正。

5、船舶、電力行業

電曲軸、軸套、軸瓦、電氣元件、電阻器等修復，電氣鐵路機車輪與底線軌道連接片的焊接，電鍍廠導.電輥、金屬氧化處理銅鋁電極的制作焊接。

6、機械工業

修正超差工件和修復機床導軌、各種軸、凸輪、水壓機、油壓機柱塞、氣缸壁、軸頸、軋輥、齒輪、皮帶輪、彈簧成形用的芯軸、塞規、環規、各類輥、桿、柱、鎖、軸承等。

7、鑄造工業

鐵、銅、鋁鑄件砂眼氣孔等缺陷的修補，鋁模型磨損修復。

8、化學工業

反應器攪拌軸及漿可焊上耐磨耐蝕層。用此方法可加工泵柱塞、泵葉輪、泵殼體、密封環、軸套、閥門密封面、閥桿、閥芯、風機葉片、壓縮機十字頭、耐酸泵柱塞葉輪、套筒及環狀零件等。

9、金屬、動力、冶金、煤炭工業

送風機零件、翻斗車零件、分粒過濾網、各種沖磨及沖頭、煤炭運輸絲桿、傳送零件、蒸汽閥、重載荷軸承以及軋輥的表面強化、管材生產線V形傳輥的表面強化、線材生產線導衛錕的表面強化、軋輥的表面毛化處理、軋輥表壓擠傷溝（坑）的在線修復、軋輥頸軸磨損的修復、鉬頂頭的表面強化、燃燒機、加熱機、退火罐、排氣管道、冶金爐風嘴、鑄磨等修復。

10、水泥工業

水泥干燥設備、鼓風機葉片、傳送零部件、齒輪軸、滾爐拖輪、各類軸承、軸套等強化或修復。

11、建筑業

建筑機械零部件、水泥攪拌漿、磚成型機的橋與心軸強化等修復

12、造紙工業

造紙烘缸、壓輥、軸頸、齒輪軸、皮帶輪等修復。

13、印刷工業

印刷機油墨滾筒、印刷輥輪表面強化與修復

14、食品工業

食品機械零部件的維修，食品模具修補是最佳的方法。若用其他焊接修補會燒傷模具。

15、印染工業

印染機械零部件的修復，特別是對印染設備修復與防腐，更有它的特色。

16、其它行業 兵器工業

在電力、石油、冶金、汽車等許多工業部門及兵器工業中，材料表面的耐燒蝕涂層的研究越來越受到人們的重視。如大口徑火炮的內膛表面，在射擊時遭受火藥爆炸產生的高溫氣體的強烈燒蝕，是影響炮管使用壽命的一個重要因素，通常比磨損或疲勞破壞嚴重得多。

長期以來，炮管鍍鉻作為一種防燒蝕的方法在國內外廣泛應用，但鍍鉻層往往存在許多固有裂紋，而且很脆，加之鍍鉻層的顯微組織為沿鍍鉻層厚度方向生長的柱狀晶，其耐蝕性能較差，容易脫落。采用電火花表面合金化的方法獲得的耐燒蝕涂層與鍍鉻涂層和未處理的基材相比，基材３次燒蝕循環就嚴重氧化脫落一層氧化皮；鍍鉻層處理后燒蝕２次循環時產生明顯宏觀裂紋并開始剝落，至２７次循環時，鍍鉻層幾乎全部脫落；而電火花強化層至３０次燒蝕循環后，僅表面顏色變暗，涂層厚度無明顯減薄，更無裂紋和剝落現象。這表明電火花表面合金化是獲得耐燒蝕涂層的好辦法。航空工業中的應用

?如今我們采用金屬醫生技術對多種航空航天、汽車、電機等上使用的鋁合金部件的疏松、氣孔和表面裂紋等缺陷進行了修復。經過裝機使用，效果非常好。

?鋁合金表面修復

鋁及其合金表面自然形成一層強韌性的氧化膜，由此造成在實際焊接過程中很難防止暴露區域的氧化行為。電阻點焊焊接鋁合金也是非常困難的，盡管該技術可以實現鋁合金的焊接，因為表面氧化膜的存在導致表面電阻發生變化[12]。與鐵不同，鋁只有一種同素異形體，這樣在冷卻時就無相轉變發生而造成顯微結構的變化。鋁合金強化的方式主要有變形強化、固溶強化和析出強化。常規焊接方法一般會在焊接時由于熱輸入的熱量會惡化變形強化或析出強化的鋁合金。

?弧焊和點焊是鋁合金焊接中較常采用的焊接技術。最近由于激光技術的迅速發展，激光焊接技術得到迅猛的發展并在鋁合金的焊接上的應用越來越廣泛。然后，由于鋁合金種類的不同而存在不同的問題。如，有研究表明在焊接AA6xxx系列鋁合金由于存在較大的凝固溫度區間而極易形成諸如裂紋等缺陷，在焊接AA5083時由于Mg含量在3~6%之間極易形成疏松缺陷。以上缺點的存在，導致鋁合金的激光焊接比較于鋼鐵材料的焊接而言要復雜得多。

?而且，氧與鋁之間的高活性會導致鋁合金產品在鑄造過程中極易發生疏松和氣孔等缺陷，如圖1為某型號發動機鑄造件表面上形成的縮孔，圖2為ZL104鋁合金中形成的疏松缺陷。疏松和氣孔的存在會嚴重降低制件的服役性能，甚至造成事故。但由于這些鋁合金制件多為薄壁件且一般已經加工成成品，常規的焊補手段很難做到對基材不產生熱損傷。而金屬醫生技術卻可以很好的解決這一問題。?如今我們采用金屬醫生技術對多種航空航天、汽車、電機等上使用的鋁合金部件的疏松、氣孔和表面裂紋等缺陷進行了修復。經過裝機使用，效果非常好。圖3為我們在某航空發動機部件上使用金屬醫生技術進行修復后的截面圖。

圖1 航空發動機上鑄造Al合金表面的氣孔缺陷

圖2 ZL104合金上形成的疏松

圖3 Al-Si合金表面的HEMAA涂層

鈦合金的表面滲碳和修復

?鈦及其合金由于其突出的綜合性能而廣泛應用于航空航天、化學、汽車制造以及核工業領域。但鈦合金由于不耐磨，因此需要進行表面滲碳處理以提高其表面耐磨性。

常規滲碳方法有電鍍、滲碳爐滲碳、放電加工、ＰＶＤ、ＣＶＤ等方法，但這些方法均沒有易加工、處理溫度低、可高速以及大面積處理等優點。采用電火花滲碳形成滲碳層，其滲層深約５μｍ，經電子探針和Ｘ射線分析確認是碳向鈦基體梯度滲入生成的ＴｉＣ層。該方法屬于擴散處理的一種，得到的硬化層與涂層處理得到的硬質層不同，具有與一般的梯度膜同樣良好的致密性，硬度為Ｈｖ２２００ 基材約為Ｈｖ２００。經摩擦實驗發現，電火花加工處理可降低鈦的摩擦系數，提高耐磨性。另外，經處理的表面耐鹽水和硫酸的腐蝕性能也優于純鈦。?另外，我們還對飛機的鈦合金防冰殼體、鐵基高溫合金以及鎂合金零部件進行了電火花強化處理。?表面滲碳

?鈦合金在制作成轉動部件后進行應用非常具有吸引力，如汽車的閥門、化工用的泵閥以及飛機使用的部件。然而鈦合金的耐磨性非常差，因為它在運動過程中極易發生粘著磨損。

鈦及鈦合金的滲碳可以在非氧化性氣氛的環境下實現。根據Ti-C相圖可以發現，Ti-C相圖有別于Ti-O相圖與Ti-N相圖，C在Ti中的固溶度非常小。TiC化合物的厚度一般在1～10μm。但一旦TiC形成后，再形成更深的滲碳層就非常不容易。滲碳溫度一般在1050℃的溫度下進行，同時需要有滲碳介質存在才能完成滲碳過程。

圖4為Ti-C相圖。其中γ相為TiC1-x，此處x在一定范圍內變化。

傳統的滲碳處理工藝是不能完成對指定區域的滲碳。而金屬醫生恰好可以實現在常溫下對指定區域的滲碳。

?鈦合金表面的滲碳實驗采用碳棒作電極，鈦合金作為基體材料。圖5為滲碳結束后得到的硬度分布曲線，表層的顯微硬度可以到達Hv1500，由表及里存在梯度逐漸降低到基材的位置。在合金化過程中將發生如下化學反應過程：

C+α―Ti→αTi(C)(1)C+Ti→TiC(2)

如今該工藝已經成功的應用到化工廠閥門表面的滲碳和某型號飛機用鈦合金部件的表面強化處理上。圖6即為我們對某化工廠閥門表面進行滲碳處理的實物圖，圖7中黑色區域即為滲碳強化處理區域。

圖4Ti-C相圖圖5 TC4鈦合金表面滲碳層的顯微硬度

圖6 采用金屬醫生進行合金化滲碳處理的閥門（黑色區域為處理部位）

鈦合金的修復

航空航天部件上使用的鈦合金基本上是采用熱處理強化的高強度鈦合金進行制造的。這些部件由于在操作運轉、腐蝕、磨擦等工況的作用發生磨損和損傷。然而，每年均有大量昂貴的魚雷、藥筒以及刮傷的鈦合金部件由于摩擦而表面形成缺陷需要修復。同時有一部分鈦合金存在鑄造缺陷需要進行修復。一部分鈦合金部件可以采用傳統的焊接技術進行修復。由于傳統的焊接方法會對基材產生大量的熱損傷，而且這種熱損傷常常是有害的，會造成部件的變形、腐蝕敏感性增強、熱影響區的強度下降、吸氫/氮/氧等后果。而且，一些高強鈦合金如武器或飛機發動機上使用的Ti-6A-2Sn-4Zr-6Mo合金、被認為是不可焊合金。基于以上原因，這些部件的修復一般不考慮采用常規的焊接技術進行修復的辦法。圖7為由于磨損和龜裂造成的缺陷。圖8為在Ti6Al4V基材上進行金屬醫生后得金相照片。

圖7磨損與減尺后的Ti6Al4V-渦輪銷軸

圖8在Ti6Al4V表面上制備出的金屬醫生涂層

電廠中的應用

?金屬醫生是一種微脈沖焊接技術，它利用電路短路產生的高脈沖電流，瞬間將電極材料的尖端熔化，從而在微小的局部區域進行小面積的增厚。由于放電局限于電極的尖端和工件表面上的微小區域，使得該工藝的熱輸入量非常小，不會造成對基材組織的影響，或者對基材的組織影響非常小。金屬醫生在難修復或難于制備涂層的材料上，尤其是在熱影響區的影響不得不考慮的場合，顯示出無可比擬 的優越性。金屬醫生不需要進行前/后熱處理。因此，該技術在修復大型、高附加值、難拆卸的設備部件上的應用價值越來越明顯。由于不見在尺寸恢復/強化時處于環境溫度，從而避免產生熱變形和熱應力等問題。本文主要介紹使用金屬醫生技術在電站汽輪機、核電站、水利部門、航空航天上由于腐蝕而造成的部件的損傷失效的性能恢復與強化上的典型應用。

?山東某電廠蒸汽輪機殼體密封面采用電火花修復技術進行了修復，取得了良好的經濟效益。該廠１０萬千瓦發電機組蒸汽機轉速為 10000r/min，工作壓力為 1.47MPa。由于鑄鐵殼體密封面因高壓蒸汽沖蝕泄露，末級排氣部位高壓蒸汽（686 ～ 784kPa）串入壓力為-89.6kPa 的真空密封帶。采用電火花設備成功修復了嚴重沖蝕的鑄鐵密封面，保證了設備的正常運行。

汽輪機類部件激光/金屬醫生修復

激光再制造技術在鋼鐵冶金行業中的應用

?鋼鐵冶金行業是國家的基礎行業，同時屬于國家的重工業，且其設備繁雜、種類多、噸位重。由于摩擦、磨損等各種原因的存在，要維持設備的正常運轉，每年

將消耗大量的備品備件。據統計，2003年濟南鋼鐵股份公司達到年產量334萬t鋼的規模，而公司每年用于設備修理的備品備件制造費用就高達1.2億元，備品備件修舊利廢數量達150t以上，創經濟效益2000萬元左右。因此，減少備品備件的消耗和對已使用設備的再制造修復對降低生產成本，提高企業的經濟效益具有積極的促進作用，且降低成本的空間很大。其中激光再制造技術對做好備品備件的修理、修復工作，對企業節能降耗具有非常現實的意義。激光再制造技術的主要種類 1.激光淬火

激光淬火技術是利用聚焦后的激光束入射到鋼鐵材料表面，使其溫度迅速升高到相變點以上，當激光移開后，由于仍處于低溫的內層材料的快速導熱作用，使受熱表層快速冷卻到馬氏體相變點以下，進而實現工件的表面相變硬化。如大型軋輥表面激光熔凝淬火的最大淬硬層深度可以達到2毫米以上。② 激光熔覆與合金化

激光熔覆技術是采用激光束在選定工件表面熔覆一層特殊性能的材料, 以改善工件表面性能的工藝。對于冶金行業軋輥、導位、輸送輥、夾送輥、剪刃等大量易損件來說，激光熔覆與合金化技術的最大好處是將軋輥的整體合金化變成表面合金化或者熔覆，使軋輥等易損件的使用壽命大幅度提高的同時，生產成本增加有限。顯然，合金粉末的設計、選擇與使用正確與否是該項技術能否成功的關鍵。③激光焊接

激光焊接是激光材料加工技術應用的重要方面之一。其原理是將高強度的激光輻射至金屬表面，通過激光與金屬的相互作用，使金屬熔化形成焊接。由于其獨特的優點，已成功地應用于微、小型零件的精密焊接中。如目前我國鋼鐵行業處于主導地位的典型冷軋工藝路線是：轉爐冶煉－爐外精煉－初軋開坯－熱連軋－酸洗－冷軋－退火－平整－鍍鋅（錫）－成產品。在此典型的冷軋工藝中，帶材焊接設備必不可少。在運行過程中，先行鋼帶與后行鋼帶必需進行焊接，才能保證生產線的連續作業。硅鋼板帶在線運行時，需經多次“S”型彎曲變形和承受一定的運行張力，從而對焊縫的性能和質量有很高要求。激光再制造技術在鋼鐵冶金行業中的應用

1、軋輥的修復與強化

冶金行業生產設備大部分是在高(交變)應力、高熱應力的惡劣環境下工作，如連鑄輥、校直輥、槽型輥、半鋼輥、鑄管模、熱(冷)軋工作輥、高爐溜槽、料鐘等。在這些設備中，各種軋輥無疑是其中最關鍵的設備零件，其消耗量大，價格昂貴，壽命長短不僅與產品成本密切相關，而且直接決定鋼鐵制品的質量，尤其是表面質量和板型。采用激光堆焊修復各種軋輥，其中以小型軋輥和局部修復更為擅長。性能如能新件。

激光淬火技術可對各種導軌、大型齒輪、軸頸、汽缸內壁、模具、減振器、摩擦輪、軋輥、滾輪零件進行表面強化。

激光毛化汽車板由于涂漆后反射映像光澤度高，在國外被稱為“鏡面鋼板”，它是生產高級轎車面板的優質板材。因此，激光毛化冷軋薄板（帶）是汽車、家電、電子和輕工業生產需求的重要原材料。

2、各種軸類零件磨損、抱瓦、裂紋的修復

各種軸類零件經激光堆焊處理后堆焊層無粗大的鑄造組織，堆焊層及界面組織細

密，晶粒細化，無孔、砂眼、夾雜、裂紋等缺陷，性能如同新件。

3、冶金行業中的各種高附加值的大、中、小型齒輪類零件的修復與強化

激光堆焊技術可使各種高附加值的大、中、小型齒輪類零件性能得到恢復。驗收指標仍按原制造標準進行。

4、高壓高速風機葉片的修復

葉片因其工作環境較為惡劣，葉輪葉片進風口部位易嚴重腐蝕與磨損，一般使用3 000～4 000 h即因葉輪葉片腐蝕與磨損失去平衡而報廢。采用激光堆焊技術可以使修復層與原基材為冶金結合，硬度達到HRC55左右。服役性能如同新件。激光再制造技術的成本分析

激光加工最大的成本在于設備的一次性投資比較昂貴，一旦設備投入之后，在不考慮設備投入成本的前提下，運行成本比較低。由于鋼鐵冶金設備中的軋輥、軸類零件、葉片以及齒輪等都是高附加值的零件，激光加工的費用均在原值的25%以下。而且激光加工的周期短，可以大大節約維修的時間，從而保證了及時生產，并且性能如同新件。

高附加值鑄件、特種零件、泵閥等部件表面缺陷的無損修復。關鍵件的失效分析與診斷。

軸頭的激光堆焊修復

液壓件的激光粉末熔敷強化