河道修复常用技术方法

河道水环境修复常用技术与方法

1环境容量的计算

我国自20世纪70年代引进环境容量这个概念以来，经过不断研究、发展和应用，已经形成了适用于中国实际情况的环境容量概念。环境容量指区域自然环境或环境要素（如水体、空气、土壤和生物等污染物的容许承受量或负荷量。环境有多大的容量，即可以容纳多少污染物而又可以不为环境造成永久性伤害。大气、水、土地、动植物等都有承受污染物的最高限值，就环境污染而言，污

染物存在的数量超过最大容纳量，这一环境的生态平衡和正常功能就会遭到破坏。

1.1环境容量的分类

环境容量包括绝对容量和年容量两个方面。前者是指某一环境所能容纳某种污染物最大负荷量。后者是指某一环境在污染物的积累浓度不超过环境标准规定的最大容许值的情况下，每年所能容纳的某污染物的最大负荷量。

（1）绝对容量

环境的绝对容量（WQ）是指某一环境所能容纳某种污染物的最大负荷量，达到绝对容量没有时间限制，即与年限无关。环境绝对容量由环境标准的规定值（WS)和环境背景值B来决定。数学表达式有以浓度单位表示的和以重量单位表示的两种。以浓度单位表示的环境绝对容量的计算公式为

WQ=WS-B

环境绝对容量的单位为mg/kg。任何一个具体环境都有一个空间范围，对这一具体环境绝对容量常用重量单位表示。以重量单位表示的环境绝对容量的计算公式为

WQ=M(WS-B)

当某环境的空间介质的重量M以t表示时，WQ的单位为g。

（2）年容量

年容量（WA）是指某一环境在污染物的积累浓度不超过环境标准规定的最大容许值的情况下，每年所能容纳的某污染物的最大负荷量。年容量的大小除了同环境标准规定值和环境背景值有关外，还同环境对污染物的净化能力有关。以浓度单位表示的环境量的计算公式为WA=K(WS-B)。

对任一环境而言，它的环境容量越大，可接纳的污染物就越多，反之则越少。污染物的排放，必须与环境容量相适应。如果超出环境容量就要采取措施，如降低排放浓度，减少排放量，或者增加环境保护设施等。

1.2 水环境容量的计算

污水引入水体后，以射流方式逐渐扩散，同时受到河水流动的作用而被推向下游，这股度水在中小河流很快扩展至全河断面，在大江大河沿岸则可能形成一条污染带。污染物与水体的混合过程可分为3个阶段，如图3-13所示。

第Ⅰ阶段为垂向混合阶段，主要在水深方向混合，这一混合阶段的影响范围称为近区。污染物在近区的混合过程比较复杂，其水流方向的混合距离X1相对较小，通常为排放处河流水深的几十倍至一百倍。该距离主要取决于排污口位置、排放形式、河道水力学特性以及污水与水体的物理和能量交换过程。

第Ⅱ阶段为掺混阶段，以垂向充分混合起至河流横向开始充分混合为止。水流方向混合距离X2及浓度分布主要取决于源强、河流宽深及流态、流场等因素。

第Ⅲ阶段为完全混合阶段，污染物在横断面上开始充分混合后的区域。在该区域内污染物河流纵向的浓度变化，主要受污染物性质、河流流速、水体溶解氧浓度、水体微生物、泥沙等因素的影响。

在模型选择时，应根据研究对象的性质、系统的时空范围而选用不同维数的水质模型。

在Ⅰ阶段，可用兰维模型模拟，在Ⅱ阶段和Ⅲ阶段，可分别采用二维模型和一维模型。如果研究区域比较大，河流比较长，相对整个研究河段范围，Ⅰ阶段、Ⅱ阶段无论在空间尺度和时间尺度上都比较小，有时甚至可以将一个城市作为一个点源来加以研究，这时选用一维模型是比较合适的。

(1) 一维水质数学模型的基本表达式

一维水质模型公式:

C =C 0′exp (−

k 86400u x) C 0

′=C 0Q 0+C 1q Q 0+q 式中，C 0′为上游背景断面水质浓度；u 为流速；k 为降解系数；x 为沿河道方

向变量；C 1、q 分分别为排污口废水浓度和废水量；C 0、Q 0分别为上游来水浓度和流量。

根据上述公式可知，当C=C s 时，C 1q =W ，即环境容量，单位为kg/d ，具体计算公式如下：

W =[(Q 0+q ).C s .exp (−k

86400u x)−C 0Q 0].86.4

式中，C s 为水功能区划的水质目标。

(2)不均匀系数的考虑

由于污染物质很难在水体中达到完全均匀混合，故对由公式计算出来的纳污能力进行不匀系数的订正，一般河流越宽、不均匀系数越小；水面面积越大，不均匀系数越小。一般性河流的不均匀系数取值范围见表3-5。

表3-5 一般性河流的不均匀系数取值范围表

2水污染防治技术与应用

2.1城镇、农村及工业污水处理

流域内污水处理主要分为城镇污水处理、农村污水处理以及工业污水处理。城镇污水处理的主要内容包括根据流域内城镇布局及污水处理目标、污水收集和处理现状，对流域城镇污水收集系统、污水处理系统进行综合规划设计。污水处理系统包括污水处理技术选择以及污水处理规模的确定。污水处理收集包括排水体制选择、截污干管规划。污水处理厂的工艺选择应根据原水的水质水量、出水要求、当地气候条件，经济条件，以及工程地质情况等因素作慎重考虑。

农村污水处理的主要内容包括农村生活污水排水体制选择、农村生活污水处理技术推荐及以行政村为单位的农村生活污水治理总体规划设计。根据村庄所处区位、人口规模、聚集程度、地形地貌、排水特点及排放要求、经济承受能力等具体情况，城乡统筹，采取分类处置方法。对人口规模较大、聚集程度高、有非农产业基础和处于水源保护区村庄，宜通过敷设污水管道集中处理污水，并采用常规生物处理技术；对人口规模较小、居住较为分散、地形地貌复杂、尾水主要用于施肥灌溉等农业用途的村庄，宜通过分散收集单户或多户农户污水，并采用较为简单的生态处理技术。

工业污水处理的主要内容是对工业废水污染治理实行总量控制。根据工业废水“谁污染、谁治理”的原则，针对流域内工业企业生产废水提出处理目标，加强工业废水的监督管理，全面推行排污申报登记和排污许可制度。流域内工业企业应实施清洁生产，实行工业污染生产全过程控制。

2.2垃圾处理

生活垃圾收运通常釆用中转模式，即收集点一站前运输一中转站一运输一处理场。根据实际情况，在运输距离适中的地方，也可采用直接运输模式，即收集点——运输——处理场，省却了中转环节。目前，我国对于村镇垃圾的处理普遍推行“村收集——镇转运——市处置”的集中处理模式，同时为降低运费，提高收运系统经济性，在收运系统规划时还应考虑釆用多目标线性规划模型对收运线路进行优化。

2.3农业面源污染治理

根据流域各地块的实际情况，在措施制定方面，农业面源污染的防治应釆取“预防为主、防治结合”的原则；对农业面源污染控制技术设计釆用“全过程控制、点线面结”的原则。

“预防为主、防治结合”是指在源头上减少农药化肥施用数量，削减污染物产生的“源”。应积极开展农用化学品质量保证与替代措施；加强对肥料农药质量和使用数量监督管理；加强对农膜使用的监督管理。积极推广病虫害综合防治技术，合理施用农药化肥，减少农药化肥的使用数量，使农药化肥单位面积平均使用量低于全省平均水平。采用农艺措施和生物多样性防治技术；积极发掘和使用植物性农药和生物农药；大力推广机械物理防治法。

“全过程控制”具体指通过对流域内的农田进行综合整治，优化农业耕作方式