黑臭水體治理中組合工藝運(yùn)用研究

鐘 磊，陳永強(qiáng)，邊康玲

（1.紹興鳳登環(huán)保有限公司，浙江 紹興 312000；2.浙江藍(lán)圖環(huán)保有限公司，浙江 杭州 310013）

引言

黑臭水體的成因包括水循環(huán)不暢、金屬元素污染、有機(jī)物污染、泥沙污染等因素。城市水體中出現(xiàn)黑臭水體是一個普遍問題，具有偶發(fā)性、季節(jié)性和長期性。據(jù)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、環(huán)境保護(hù)部的相關(guān)報告顯示，在中國295 個地級及以上城市中，72%以上的水體出現(xiàn)黑臭味。主要分布格局為“南多北少”，河流占黑臭水體的81%以上。截至2022 年，中國黑臭水體總數(shù)將達(dá)到2914 個。中國面臨著來自工業(yè)和自然資源的嚴(yán)重地下水質(zhì)量問題[1]。

1 常見的黑臭水體治理技術(shù)

自國家出臺相關(guān)治理方案以來，水環(huán)境治理取得顯著成效。但是，仍有部分的黑臭水體沒有得到處理。城鎮(zhèn)河流和湖泊具有供水、調(diào)溫、蓄水等多種功能，它們在維護(hù)人類生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定方面發(fā)揮著重要作用。目前，國內(nèi)外對黑臭水體的處理方法主要分為物理、化學(xué)、生物和生態(tài)修復(fù)技術(shù)四大類。標(biāo)準(zhǔn)物理處理技術(shù)包括截污和源頭控制、底泥疏浚、曝氣和增氧；一般物理方法可以去除水體中的污染物，不會造成二次污染，但成本普遍較高，工作量大。化學(xué)處理方法包括使用絮凝沉降、除藻劑、吸附劑等，化學(xué)處理方法效果立竿見影，針對性強(qiáng)，但過量注入化學(xué)藥品會造成嚴(yán)重的二次污染。生物處理的例子包括生物膜技術(shù)和水生植物凈化，生物法天然環(huán)保，穩(wěn)定性強(qiáng)，但是治療周期更長。生物和生態(tài)修復(fù)技術(shù)表現(xiàn)出更環(huán)保的治理能力。在實際工程中，單一的處理方法一般都達(dá)不到預(yù)期的效果，提高水質(zhì)凈化能力，恢復(fù)生態(tài)多樣性，從根本上治理黑臭水體，需要采取多種方法[2]。

2 黑臭水體治理技術(shù)路線

本文結(jié)合河道實際情況，采用源頭截污、底泥處理、曝氣增氧、高效生物接觸氧化/反硝化池、生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)等方式對河道進(jìn)行綜合治理。處理過程如圖1 所示。

圖1 技術(shù)路線圖

2.1 源頭控制和截污技術(shù)

源頭控制和截污是黑臭水體治理初期的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，這是后續(xù)工作的基本前提。“源頭治理”是指從源頭上對污染物進(jìn)行治理和控制，防止源頭污染物進(jìn)入水體。外來污染物的輸入是城市河流黑臭水體的主要原因，可沿河流鋪設(shè)截污管道，污水直接進(jìn)入城市污水處理廠管道系統(tǒng)和截污管道，從源頭上有效控制污水排放，提高黑臭水處理效率。

考慮到沿河道生活排污口，采用圍堰-濾池復(fù)合材料對水體進(jìn)行緩沖。圍堰-濾池復(fù)合物可以在一定程度上降低水體中氫、磷的濃度。更準(zhǔn)確地說，圍堰是由木樁固定的高效物化復(fù)合包，周圍種植了許多植物。各排放口進(jìn)入的污水通過圍堰時，污水與高效物化復(fù)合包在一定時間內(nèi)發(fā)生接觸反應(yīng)，所得產(chǎn)物被植物吸收、過濾器過濾并被微生物降解。

2.2 內(nèi)源性污染控制技術(shù)

內(nèi)源性污染治理是指對河流水體中受污染的沉積物進(jìn)行治理和恢復(fù)，防止二次污染。

可采用機(jī)械濕式疏浚技術(shù)，通過疏浚河道迅速減少水體中氨磷總量。由于河流常年不斷積累周邊工業(yè)廢水、生活污水和養(yǎng)殖廢水，河底泥漿中的持久性內(nèi)源性污染物是上覆水體的主要污染源。沉積物可以吸附上覆水中的各種無機(jī)或有機(jī)污染物，并在環(huán)境因素的作用下將污染物釋放到水中

為防止此類污染物的二次污染，需在河流中添加高效無機(jī)底泥改性劑，底泥改良劑營養(yǎng)豐富，能促進(jìn)原生微生物的生長和快速繁殖，有效抑制內(nèi)源沉積物中污染物的釋放，加速分解，同時使水底泥中的關(guān)鍵胚體得到有效修復(fù)。因此，水環(huán)境中的生態(tài)達(dá)到新的平衡，可以有效提高水體的自凈能力，緩解后續(xù)處理的壓力。

2.3 生態(tài)過濾護(hù)坡

可在河道增設(shè)生態(tài)過濾護(hù)坡，提高水位。生態(tài)坡由植物、生態(tài)墊、生態(tài)濾料、平原土組成。生態(tài)濾坡攔截雨水，減少污染對河流的影響。具體來說，生態(tài)濾材包括生態(tài)處理層、細(xì)礫石、粗礫石三層，既可以提高水體的生態(tài)修復(fù)功能，也可以改造河床。同時，在河道設(shè)置擋渣網(wǎng)，防止漂浮物進(jìn)入河道，影響河道水質(zhì)，加強(qiáng)內(nèi)源性污染物控制。

2.4 生物接觸高效氧化/反硝化池

對于處理段末端周邊養(yǎng)殖業(yè)（禽、魚）較多，污水直接排入河道；有機(jī)物、氫、氨、亞硝酸鹽、硫化氫等有毒物質(zhì)對水質(zhì)和底泥造成長期污染；水質(zhì)長期低于V類標(biāo)準(zhǔn)的情況。鑒于水質(zhì)的特殊性，可在處理段后養(yǎng)殖工業(yè)區(qū)增設(shè)高效生物接觸氧化/反硝化池。該池由沉砂池、一級生物接觸氧化池、二級生物接觸氧化池、三級生物接觸氧化池、儲泥池五部分組成。高效生物接觸氧化/反硝化池以生物成膜法為基礎(chǔ)，采用活性污泥生物處理裝置，還添加了高效反硝化菌劑。薄膜通過填料形成，經(jīng)過一段時間形成許多生物膜。氧化池中的活性污泥在降解有機(jī)物和促進(jìn)脫氨方面起著至關(guān)重要的作用。若懸浮球表面成功包覆了一層棕色的生物膜，具有明顯的黏性；同時，電子顯微鏡下有草履蟲、輪蟲、變形蟲、線蟲和絲狀細(xì)菌，生物種群結(jié)構(gòu)豐富，因此，生物膜懸掛是比較成功的。污水中的氫氨等有機(jī)物被微生物迅速吸收，然后同化降解，最終，水質(zhì)得到改善，實現(xiàn)了凈化。

2.5 人工增氧+氨氮菌

水體中溶解氧含量低是造成水體發(fā)黑、發(fā)臭的重要因素。曝氣增氧是增加水體溶解氧的有效方法。這種方法有利于提高局部水體的溶解氧水平，恢復(fù)水體的復(fù)氧功能，促進(jìn)好氧微生物的生長繁殖，促進(jìn)污染物的分解，從而增加區(qū)域水體的流動性，抑制黑臭水體的再生。

對于一些處理段水的含氧量較低，因此使用穿孔曝氣管來增加含氧量。可沿河中線兩端鋪設(shè)曝氣管，連同水下曝氣器，進(jìn)行人工強(qiáng)制曝氣。同時，在河流中添加高效復(fù)合菌劑，增加微生物的多樣性，提高河流水質(zhì)的自凈能力。

2.6 生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)

河道經(jīng)過整治和一系列綜合治理后，水質(zhì)達(dá)到地表水五項標(biāo)準(zhǔn)。在消除了水體的黑色和氣味后，雨水和地表徑流會使河流在暴雨季節(jié)的水質(zhì)和水量不穩(wěn)定，很容易導(dǎo)致水體再次出現(xiàn)黑色和異味。因此，將水生植物、生態(tài)浮島、水生動物納入河中處理段，配合射流曝氣器修復(fù)和改善水質(zhì)。水生植物包括美人蕉、水生鳶尾和桃金娘。引入兩個生態(tài)浮島，同時進(jìn)行水草種植，水生動物包括魚、蝦、貝類和貽貝，用于進(jìn)一步增強(qiáng)處理后河流的自凈功能。達(dá)到優(yōu)化環(huán)境，兼顧長期水質(zhì)的效果，典型黑臭水體得到明顯改善。

3 結(jié)語

我國許多城市河流全年或季節(jié)性地演變成黑臭的水體。河流污染是一個亟待解決的環(huán)境問題。結(jié)合當(dāng)前環(huán)境治理趨勢，為實現(xiàn)河道“長效清潔”，全面消除黑臭水體，采用黑臭水體修復(fù)綜合治理的組合工藝。該工藝涉及控源截污技術(shù)、底泥處理、曝氣管增氧、高效生物接觸氧化/反硝化池、生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)等方式。

精準(zhǔn)的源頭控制和截污技術(shù)，可以有效減少源頭污染物進(jìn)入水體。泥沙劑原位修復(fù)可有效抑制河流治理中頑固內(nèi)源污染物造成的二次污染。同時，能有效激活局部微生物的活性，提高水體微生物的多樣性。曝氣管道能顯著增加水體中的溶解氧，促進(jìn)好氧微生物的繁殖和生長。生物接觸氧化池和生態(tài)系統(tǒng)的建設(shè)，可以進(jìn)一步提高水體的生物多樣性和自凈能力。