城市河流水污染控制技術(shù)

劉　瑾

摘 要:文章分析了城市河道污染的成因,以此為切入點(diǎn),逐一闡述城市河道污染的治理技術(shù);河水化學(xué)處理技術(shù)、曝氣復(fù)氧技術(shù)、底層疏浚和綜合調(diào)水技術(shù)、河流生態(tài)修復(fù)技術(shù)。并對(duì)每項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了一一點(diǎn)評(píng),指出:河道污染后采用修復(fù)技術(shù),要視河水污染程度而定,要視治污達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)而定,目標(biāo)決定技術(shù)的選擇。

關(guān)鍵詞:城市河道污染;污染成因;控制技術(shù)

中圖分類號(hào):X52

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A

文章編號(hào):1005-569X(2009)06-0017-02

1 引 言

伴隨著人類文明的進(jìn)步和社會(huì)發(fā)展,人們對(duì)環(huán)境問(wèn)題的認(rèn)識(shí)逐漸得到深入,人類所擁有的環(huán)境技術(shù)也正經(jīng)歷著不斷發(fā)展提高的過(guò)程。由于城市污水的排入,污染了城市河流水質(zhì),改變著城市河流段的自然狀態(tài),使這些河流段逐漸消失著自然特性,尤其是消失著河水自然凈化的能力,造成城市河流水質(zhì)污染[1]。本文在分析城市污水河流污染基礎(chǔ)上,對(duì)于常用的集中河流水污染控制技術(shù)進(jìn)行相關(guān)分析。

2 城市河流污染成因概述

城市河流被污染一般是指排入河流的污染物超過(guò)了水體的背景值,且改變了水體的理化性質(zhì),使城市河流的生態(tài)系統(tǒng)和水體的功能受到破壞,從而淪為“城市污染河流”。從社會(huì)經(jīng)濟(jì)角度分析主要原因可以分為3類:

(1)城市污水排放總量不斷增長(zhǎng),但污水的處理率沒(méi)有同步增加,致使河流遭受嚴(yán)重污染,既影響了城市河流的水質(zhì),又影響了城市的景觀,破壞了城市的生態(tài)環(huán)境,使人們的健康和生活受到損害。

(2)工業(yè)廢水排放仍是城市河流目前的重要污染源。雖然外資企業(yè)、合資企業(yè)和國(guó)有大中型企業(yè)的污水得到了有效治理,對(duì)污染嚴(yán)重的工廠采取了關(guān)閉、搬遷等措施,但是許多中小型企業(yè)和鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的廢水沒(méi)有得到有效治理,偷排、漏排的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生,甚至對(duì)有些國(guó)家明確規(guī)定不許排放的有毒有害物質(zhì)仍排放入河流,導(dǎo)致河流污染日趨嚴(yán)重。

(3)隨著郊區(qū)城市化發(fā)展,小城鎮(zhèn)的生活污水量急劇增加,化肥、農(nóng)藥的流失量也越來(lái)越多,而且郊區(qū)畜禽養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展,使規(guī)模化養(yǎng)殖場(chǎng)的糞尿和廢水基本上未經(jīng)處理就直接排入河流,成為日益嚴(yán)重的污染源。

3 城市污染河流的常用控制技術(shù)

城市污染河流的常用污染控制技術(shù)按照其性質(zhì)可分為化學(xué)法、物理法和生物修復(fù)法和生態(tài)恢復(fù)法等等。其中化學(xué)絮凝技術(shù)等已經(jīng)在國(guó)內(nèi)一些河流水體的治理中得到應(yīng)用[2,3]。

3.1河水化學(xué)處理技術(shù)

河水化學(xué)處理技術(shù)包括化學(xué)絮凝、化學(xué)除藻和重金屬的化學(xué)固定等,化學(xué)處理法的突出特點(diǎn)在于其見效快、方法簡(jiǎn)單,在某些特殊的條件下對(duì)受污染嚴(yán)重的城市河流運(yùn)用化學(xué)處理法,能夠起到控制和緩解污染的作用。

(1)化學(xué)絮凝處理技術(shù)是一種通過(guò)投加化學(xué)藥劑(一般為混凝劑)去除水體中污染物,而達(dá)到改善水質(zhì)的污水處理技術(shù)。近年來(lái),化學(xué)絮凝技術(shù)在強(qiáng)化城市污水一級(jí)處理的效果方面得到了廣泛的研究和應(yīng)用。隨看水體污染的形勢(shì)日趨嚴(yán)竣,對(duì)嚴(yán)重污染的水體(如黑臭水體的治理),化學(xué)絮凝處理技術(shù)的快速和高效也受到人們的重視。

絮凝沉淀對(duì)于控制污染河流內(nèi)源磷負(fù)荷,特別是河流底泥的磷釋放,有一定的效果。常用藥劑有:硫酸亞鐵、氛化亞鐵、硫酸鋁、堿式氯化鋁、明礬、聚丙烯酞胺、聚丙烯酸鈉等。

化學(xué)絮凝處理技術(shù)應(yīng)用于污染河水治理一般有2種:一種是直接將藥劑投加到水體中改善水質(zhì);第二種是將河水用泵提升至建于岸邊的構(gòu)筑物中,投加藥劑使之發(fā)生絮凝沉淀,出水回流至河道,從而凈化水體。前者發(fā)揮作用快,但有一定局限性。第二種應(yīng)用方式實(shí)質(zhì)上就是污染河水的化學(xué)強(qiáng)化一級(jí)處理。

化學(xué)絮凝技術(shù)具有適應(yīng)天然河道水力及污染物負(fù)荷變化大的特點(diǎn),特別是去除磷與COD污染物的效果更明顯,這對(duì)減輕我國(guó)南方區(qū)域性河流和湖泊富營(yíng)養(yǎng)化具有重要應(yīng)用價(jià)值。

(2)化學(xué)除藻,化學(xué)除藻是控制藻類生長(zhǎng)的快速有效方法,在治理湖泊富營(yíng)養(yǎng)化中已有應(yīng)用。化學(xué)除藻操作簡(jiǎn)單,可在短時(shí)間內(nèi)取得明顯的除藻效果,提高水體透明度,其效果可以參考滇池的應(yīng)用情況。但該法不能將氮磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)清除出水體,不能從根本上解決水體富營(yíng)養(yǎng)化。

(3)重金屬的化學(xué)固定。調(diào)高PH值是將重金屬結(jié)合在底泥中的主要化學(xué)方法,在較高PH環(huán)境下,重金屬會(huì)形成硅酸鹽、碳酸鹽、氫氧化物等難溶性沉淀物。

3.2 曝氣復(fù)氧技術(shù)

污染嚴(yán)重的河道水體由于耗氧量大于水體的自然復(fù)氧量,溶解氧很低,甚至處于缺氧(或厭氧)狀態(tài)。向處于缺氧(或厭氧)狀態(tài)的河道進(jìn)行人工充氧(此過(guò)程稱為河道曝氣復(fù)氧)以增強(qiáng)河道的自凈能力,改善水質(zhì)、改善或恢復(fù)河道的生態(tài)環(huán)境。其原理是水體中的溶解氧與黑臭物質(zhì)(如H2S、FeS等還原性物質(zhì))之向發(fā)生了氧化還原反應(yīng),且具有反應(yīng)速率快的特點(diǎn)。

河流曝氣技術(shù)般應(yīng)用在以下2種情況:第一種是在污水截流管道或其他污水處理設(shè)施建成之前,為解決河流水體的嚴(yán)重有機(jī)污染和黑臭問(wèn)題而進(jìn)行人工充氧,如德國(guó)萊因河支流Emscher河的人工充氧。第二種是在已經(jīng)治理過(guò)的河道中設(shè)立人工曝氣裝置作為對(duì)付突發(fā)性河流污染(如暴雨溢流、企業(yè)突發(fā)事故排放等)的應(yīng)急措施。如英國(guó)泰晤士河的移動(dòng)式充氧平臺(tái)(曝氣船)。河流曝氣技術(shù)存在消耗較大的缺點(diǎn),因此在治理河流時(shí)應(yīng)根據(jù)河流水體的污染實(shí)際情況與財(cái)力狀況選擇合理的處理技術(shù)。

3.3 底泥疏浚和綜合調(diào)水

(1)底泥疏浚。河流中的沉積物又稱為底泥,城市河流的底泥由于歷年排放的污染物大量聚集,稱為內(nèi)污染源。在污染控制達(dá)到一定程度后,底泥的污染將會(huì)突顯出來(lái),成為與水質(zhì)變化密切相關(guān)的問(wèn)題。河流底泥中的污染成分較復(fù)雜,主要污染物為重金屬和有機(jī)污染物等。疏浚污染底泥意味著將污染物從河道系統(tǒng)中清除出去,可以較大程度地削減底泥對(duì)上覆水體的污染貢獻(xiàn)率,尤其能顯著降低內(nèi)源磷負(fù)荷,從而改善水質(zhì)。一般不宜將底泥全部挖除或挖得過(guò)深,否則可能破壞水生生態(tài)系統(tǒng)。河流底泥疏浚通常使用挖泥船,對(duì)于枯水期斷流的河流可以利用枯水期清淤。

(2)綜合調(diào)水。綜合調(diào)水是河流污染治理的重要輔助措施,通過(guò)調(diào)水對(duì)河網(wǎng)水流進(jìn)行科學(xué)調(diào)度,盡量提高水體流動(dòng)能力,是改善水質(zhì)的一項(xiàng)有效工程措施。水資源調(diào)度不同于河網(wǎng)水流調(diào)度,前者主要解決水資源再分配問(wèn)題,后者主要解決平原河網(wǎng)地區(qū)的水質(zhì)污染和汛期排澇問(wèn)題,調(diào)水的目的是通過(guò)水利設(shè)施(如閘門、泵站)的調(diào)控,引入污染河道上游或附近的清潔水源,改善下游污染河道水質(zhì)。

3.4 河流的生態(tài)恢復(fù)

生態(tài)恢復(fù)(ecological restoration)是指通過(guò)人為的調(diào)控,使受損害的生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)到受干擾前的自然狀況,恢復(fù)其合理的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、高效的系統(tǒng)功能和協(xié)調(diào)的內(nèi)在關(guān)系。人類對(duì)河流兩岸的過(guò)度利用、污水的大量排放,對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)形成巨大的干擾,引起生態(tài)系統(tǒng)的退化和損害。一般而言,河流生態(tài)恢復(fù)應(yīng)該包括以下3個(gè)方面的內(nèi)容:

(1)恢復(fù)河流環(huán)境,河流生態(tài)恢復(fù)要求重建或恢復(fù)己經(jīng)退化的河流環(huán)境狀況。河流從上游到下游,從河床到河岸,都依賴地質(zhì)地貌、水文氣象等自然環(huán)境條件的變化,是河流生態(tài)系統(tǒng)發(fā)。

(2)恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能,河流生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)包括群落組成、營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)、空間結(jié)構(gòu)和季節(jié)結(jié)構(gòu),在恢復(fù)計(jì)劃中應(yīng)該綜合考慮。

(3)維護(hù)和改善流域范圍的生態(tài)和景觀,河流生態(tài)恢復(fù)計(jì)劃不僅針對(duì)河流本身,而應(yīng)該考慮流域的影響和變化。

常用河流生態(tài)修復(fù)技術(shù)包括以下幾種:

(1)人工濕地技術(shù)。人工濕地是一種由人工建造和監(jiān)督控制的、與沼澤地類似的地面,這種濕地系統(tǒng)是在一定長(zhǎng)寬比及地面有坡度的洼地中,由土壤和填料如礫石等混合組成填料床,廢水可以在床體的填料縫隙中流動(dòng),或在床體的表面流動(dòng),并在床的表面種植具有處理性能好、成活率高、抗水性能強(qiáng)、成長(zhǎng)周期長(zhǎng)、美觀及具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的水生植物如蘆葦?shù)?形成一個(gè)獨(dú)特的生態(tài)環(huán)境,對(duì)污水進(jìn)行處理。人工濕地的污染凈化過(guò)程涉及物理、化學(xué)、生物等多方面綜合作用。

(2)植物進(jìn)化技術(shù),河水植物凈化技術(shù)主要有浮床植物技術(shù),該技術(shù)的核心是將植物種植到水體水面上,利用植物的生長(zhǎng)從污染水體中吸收利用大量污染物(主要是氮、磷等營(yíng)養(yǎng)元素)。

(3)滲流生物膜凈化技術(shù),為了強(qiáng)化周叢生物對(duì)河水中有機(jī)污染物的去除作用,可以用卵石等作填料,在河灘或者河岸構(gòu)筑滲流生物膜凈化床。滲流生物膜凈化床因填料材料和粒徑的不同,除了生物降解有機(jī)物外,還可能產(chǎn)生物理吸附、沉降、過(guò)濾等作用,去除懸浮物和氮、磷、重金屬等。

(4)多自然型河流構(gòu)建技術(shù),建多自然型河流思路的共同特點(diǎn)是通過(guò)河流生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù),恢復(fù)提高河流的自凈能力。多自然型河流構(gòu)建技術(shù)包括生物和物理兩部分。

4結(jié)語(yǔ)

城市河流污染程度不同,采取的治污技術(shù)也就因情況而變化。廣州珠江的治污,既挖掉底泥,又引進(jìn)新的水源;太湖藍(lán)藻暴發(fā),就是采取化學(xué)除藻法;遼寧葫蘆島市內(nèi)河道污染后,采取的是生態(tài)恢復(fù)技術(shù)。對(duì)于河道治污,只有治污標(biāo)準(zhǔn)確定后,才能決定選擇何種治污方法,目標(biāo)決定技術(shù)的選擇。

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