7第五章第二讲-河道水质净化技术

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1 1.5
总磷
0.63 2.38 0.26 0.078 5.71 0.88 0.2 0.3
氨氮
7.25 32.31 1.72 0.393 34.377 2.43
1.0 1.5
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二、国内外技术研究现状
根据过去几十年国内外的河流治理经验、河流生态系统的特性和污染物迁移 转化降解的机理,消除污染源(或大量削减污染物的排放量)以及恢复河流应有的 自然物理结构是治理河流污染和恢复河流生态系统功能的最根本措施。但是,根 据我国目前的经济、社会条件,在短期内污染源难以得到全面、有效的控制,河 流生态系统修复也需要一个较长的时间过程,因此对已经严重污染的河流水体进 行直接净化和修复,对于改善河流生态环境,恢复河流生态系统的功能具有重要 的现实意义。
疏挖前
疏挖后
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1.物理法 引水冲污/换水稀释
引水冲污和换水稀释是一种湖泊净化技术,在湖泊富营养化治理中有应用实 例,对于污染严重且流动缓慢的河流也可考虑采用。引水冲污/换水稀释对河流 可能有四方面的影响: (1)将大量污染物在较短时间内输送到下游,减少了原来河段的污染物总量,降 低污染物浓度; (2)使河流从缺氧状态变为好氧状态,提高河流自净能力; (3)使河流死水区、非主流区的重污染河水得到置换; (4)加大水流流速,可能冲起一部分沉积物,使已经沉淀的污染物重新进入水体。 (5)为流经城市的河流营造较好的景观效果。
固定式曝气有鼓风曝气和机械曝气两种形式。河流鼓风曝气的结构、设备类似于一 般污水处理厂的鼓风曝气系统,适用于水深较大,需要长期曝气,且有航运功能或景观 功能要求的河段。河流机械曝气则直接将曝气转轮或转刷固定安装在需曝气的河段上, 适用于水深较小,没有航运或景观要求的河流,主要针对短时间的冲击污染负荷。
发达国家在河流污染治理和生态修复中,研究、开发和实践了多种值得借鉴 的技术,并积累了宝贵的实践经验和教训。以下介绍污染河流水质净化与生态修 复技术的国内外研究进展,并对各种技术的特点及其适用性进行解析,探讨滇池 流域入湖河流水质净化与生态修复技术的选择原则。
河流水净化技术,就是为了强化河流的“自净能力”,引入常规的水处理技 术方法,通过实施一定的工程措施,有效改善河流的水质。污染河流水质净化与 生态修复单元技术种类繁多,其方法体系结构分为直接净化方式与分离净化方式; 而依据国内外文献报道,按照水处理技术净化原理,目前有关河流水净化方法可 以分为物理法、化学法和生物/生态技术3大类。
技术方法体系
直接净化方式是指在河道内实施 净化的技术方法,常见的有底泥 疏挖、闸坝技术河道曝气、稀释 法等,也包括利用堤岸实施的多 层土壤渗滤、植物毯技术、河道 内投菌、植物浮岛、生态水草等 技术。 分离净化方式主要是应用各种水 处理技术在河道周边利用塘、泽 地实施旁路净化的方式,也称为 异位处理,主要处理技术包括塘 技术、渗滤(潜流)净化法、强 化生物接触氧化技术、快速土壤 处理系统、人工湿地净化等。
河流引水冲污或稀释既可以用同一水系上游的水也可以引其他水系的水,或 处理达标的景观生态水。引水冲污/换水稀释是物理方法,污染物只是转移而非 降解,会对流域的下游造成污染,所以在实施引水冲污/换水稀释前应进行理论 计算预测,确保冲污效果和承纳污染的流域下游水体有足够大的环境容量。
2. 化学法 化学除藻
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2. 化学法 絮凝沉淀
水体中的磷是水体富营养化的一个关键控制因子,絮凝沉淀技术对于控制 河流内源磷负荷,特别是河流底泥的磷释放,有一定的效果。絮凝沉淀技术是 向水体投加铝盐、铁盐、钙盐等药剂,使之与河水中溶解态磷形成不溶性固体 转移到底泥中。常用的药剂有CaC03,Ca(OH)2,Al2(SO4)3,FeCl3,明矾等。 有研究认为:天然水体底泥中铁磷和钙磷较铝磷更不易从底泥中溶出,因此应 尽量使用铁盐、钙盐来沉淀磷。河流底泥的磷释放除了与磷的存在形态有关, 还与温度、底泥的微生物活动、溶解氧浓度、pH、泥水界面的扰动状况密切 相关。研究表明升高温度、厌氧状态、酸性或碱性环境能促进底泥磷释放。因 此从化学固磷的角度,应控制河流的pH处于中性。
河道综合整治后,整治了盘龙江上段、 采莲河、枧漕河、明通河下段(大清河 )共4条入湖河道。
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三、农村面源污染防治
农村面源污染防治目前基本处于研 究示范阶段,采取的措施主要有: 平衡施肥; 村镇生活污水处理; 农村垃圾收集处置; 农村能源替代与节能、秸秆还田与资源 化; 卫生旱厕推广等。
四、内源污染控制
底泥疏浚 蓝藻清除 水葫芦采收与处置
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五、生态修复
滇池湖滨带与湿地生态修复 林草恢复——流域森林覆盖率达到50.8% 水土流失治理 自然保护区、风景名胜区、国家森林公园
建设
六、资源调配
掌鸠河引水供水工程
为改善水资源供需矛盾,保障昆明城市后续发 展,在禄劝县云龙乡掌鸠河上游新建了云龙水库, 水库设计总库容4.84亿立方米,正常蓄水量3.97亿 立方米,于2004年3月建成开始下闸蓄水。输水工 程总长约97.4公里,2007年3月全线通水。工程配 套第七自来水厂,饮水工程全面竣工后每年可向昆 明城市供水2.5亿立方米。
水体污染和生态破坏是我国河流面临的严峻问题。
滇池主要入湖河流的污染情况
滇池位于全流域的最低点,有三十余条河流呈向心状注入湖区,这 些河流大多流经城镇、农田、磷矿区,接纳城市污水和随降雨冲刷输入 的农村垃圾、人畜粪尿、生活污水、泥沙等,而天然补给水少,因而造 成了滇池的严重污染。流域内产生的污染物大多都经过河道、湖滨进入 滇池,主要入湖河流成为向滇池输送污染物的必经之路。 河道水体污染以生活源为主,兼及各行业的工业污染源,污染物种类较 多;除此之外,还受到周边农田面源污染影响。污染的河流主要表现在 (1)河水污染负荷高,对滇池污染贡献大,特别是受到季节影响,雨 季暴雨径流携带的污染物对滇池形成极大的负荷冲击;(2)水、陆生 态结构破坏严重,河流生态功能基本丧失、河流植物群落类型简单、生 态极度脆弱。 以2000年数据为例,入湖总氮10850吨、总磷1320吨,分别为1980年的 2.7倍、4.4倍和1995年的1.2倍、1.3倍。
滇池防洪保护及污水资源化工程 工程于1996年8月完成,包括水域分隔工程
、西园隧洞工程、沙河整治工程。
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河流水质净化技术解析
讲解内容
一、城市河流污染情况 二、国内外技术研究现状 三、技术方法体系 四、技术方法分类 五、技术介绍
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一、城市河流污染情况
随着我国经济的快速发展、城市的扩张和人民生活水平 的不断提高,一些河流,尤其是流经大、中型城市和城镇的 河流,由于污染物的大量排放和不合理的土地利用方式,河 流水体污染和生态破坏严重,河流的生态功能丧失或者无法 正常发挥。大量资料显示,工业废水、城市污水、垃圾倾倒、 农田废水、暴雨径流、大气沉降等是河流水体污染的主要外 部原因,此外由河流底泥溶出以及藻类过度繁殖等内源污染 引起的河流水质恶化也不容忽视。
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滇池主要入湖河道水质状况
(2001年均值)
河流
大清河 乌龙河 新运粮河 老运粮河 西坝河 船房河 盘龙江 宝象河 洛龙河 柴河 大河 护城河 古城河 胜利河
化学需氧量(mg/l) 107.89 119.51 96.62 32.63 62.73 74.54 25.65 38.73 19.46 42.44 17.32 86.99 34.49 14.43
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技术方法分类
技术分类
技术名称
适用的河流污染类型
主要机理
物理法 化学法
生物/生态 技术
人工增氧 底泥疏浚 引水冲污/换水稀释
严重有机污染 严重底泥污染 富营养化
促进有机污染物降解 移除河流内源污染物 直接改善河流水质
化学除藻 絮凝沉淀 重金属化学固定
富营养化 磷污染 重金属污染
直接杀死藻类 将溶解态磷转化为固态磷 抑制重金属从底泥溶出
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滇池保护与治理
一、工业污染防治
淘汰和关停一批技术落后,污染严重, 浪费资源的企业
流域工业污染源全面达标排放 污染物排放总量控制 严把项目准入关,控制新污染源产生 推行清洁生产
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二、城市污染控制
● 1991年建成滇池流域第一个污水处理厂 ;
“九五”期间共建成4座城市污水处理厂 ,污水设计处理能力达到36.5万吨/日;
“十五”期间又新建了4个、改扩建了一 个污水处理厂,新增污水处理能力22万 吨/日,使滇池流域污水处理能力达到 58.5万吨/日;
北岸截污泵站 。
二、城市污染控制
至2005年,昆明主城城市排水主干管网 逐渐形成。现状排水主干管线总长为948 公里,其中雨水管线占38%,污水管线 占33%,合流管线占29%。分为城西、 城北、城南、城东、城东南5个系统。
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1.物理法 底泥疏浚
长期严重污染的水体其底泥可能沉积有大量的污染物,在一定条件 下这些污染物会从底泥中释放出来,因此底泥是天然水体的一个重要内 污染源。疏浚河流底泥,可以将底泥中的污染物移出河流生态系统,尤 其能显著降低内源磷负荷。由于不同河流遭受污染的类型、时间和程度 不同,污染底泥的厚度、密度、污染物浓度的垂直分布差别很大,因此 在挖除底泥前,应当合理确定挖泥量和挖泥深度。此外河流底泥中通常 还生长有一些水生动植物,底泥疏浚对生态系统有一定影响。一般不宜 将底泥全部挖除或挖得过深,否则可能破坏水生生态系统。河流底泥疏 浚通常使用挖泥船,对于枯水期断流的河流可以利用枯水期清淤。
总氮(mg/l) 26.83 21.19 19.42 11.85 17.92 22.38 6.55 3.94 4.22 9.54 1.03 6.29 0.75 3.47
ຫໍສະໝຸດ Baidu
总磷(mg/l) 1.41 1.85 1.13 0.88 0.88 1.24 0.33 0.26 0.12 5.04 0.19 1.11 0.84 0.06
2005年五条河道水质
化学耗氧量
盘龙江 (已截污)
大清河 宝象河 洛龙河 海河 采莲河 (已截污) Ⅳ类水标准
Ⅴ类水标准
30.5
144 20.75
11 258.77
48
20 30
生化耗氧量
10.1 71.8 4.75 3.2 99.7 7.9
4 6
总氮
9.92 35.88 3.56 4.56 45.62 11.42
移动式曝气采用可以快速移动的曝气设备,如多功能水质净化船。这种曝气方式的 突出优点是可以根据曝气河段水质的变化和航运要求,灵活调整曝气强度和曝气位置, 使曝气更为经济、高效。德国在Saar河、英国在泰晤士河、澳大利亚在Swan河的治理中 曾采用移动式曝气。
此外,还可利用河流上已有的水坝、水闸等水利设施的跌水、泄流和人工水上娱乐 设施(如水车)进行增氧。利用水上娱乐设施增氧需慎重,必须充分估计水中污染物对 人群健康的危害。
化学除藻是控制藻类生长的快速有效方法,在治理湖泊富营养化中已有应 用,也作为严重富营养化河流的应急除藻措施。常用化学除藻剂有 CuS0 、西
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玛三嗪等。混凝剂通常配合除藻剂同时使用,常用混凝剂有聚丙烯酰胺(PAM)、 FeCl 等。
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化学除藻操作简单,可在短时间内取得明显的除藻效果,提高水体透明度, 其效果。但该法不能将氮、磷等营养物质清除出水体,不能从根本上解决水体 富营养化。而且除藻剂的生物富集和生物放大作用对水生生态系统可能会产生 负面影响,长期使用低浓度的除藻剂还会使藻类产生抗药性。因此,除非应急 和健康安全许可,化学除藻一般不宜采用,而作为环境友好的化学控藻与生物 控藻技术的研究、开发及应用需要广泛开展。
微生物强化(投菌法) 植物净化 稳定塘技术 人工湿地技术
渗流生物膜净化技术
有机污染 富营养化 有机污染、富营养化 有机污染、富营养化、 面源污染输入 有机污染
促进有机污染物降解 提高河流生态系统稳定性 促进污染物稳定化 促进污染物迁移转化,恢复河 流生态系统
1.物理法 河道曝气(人工增氧)
有机污染严重的河流由于有机物分解耗氧,河流会变成缺氧或者无氧状态,此时河 流水质恶化,自净能力下降,正常的水生生态系统遭到严重破坏。如果在适当的位置向 河水进行人工曝气充氧,就可以避免出现缺氧或无氧河段,因此进行河流人工增氧是恢 复河流的生态环境和增强河流自净能力的有效措施。人工增氧在英国的泰晤士河、德国 的Berlin河、北京的清河川、上海的绥宁河和福州的白马支河都曾采用。河流人工增氧 有固定式曝气和移动式曝气等形式。
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