大中城市河流水污染治理及修復技術
據有關資料統計,在2011年我(wo)國十大水系干流的(de)(de)469個(ge)國控斷面(mian)(mian)中,劣V類水質的(de)(de)斷面(mian)(mian)占(zhan)13.7%。城市(shi)河流嚴(yan)重(zhong)污染帶來的(de)(de)水環境惡(e)化(hua)問(wen)題不僅影響著城市(shi)的(de)(de)正常(chang)發展,對城市(shi)居(ju)民的(de)(de)健康(kang)和城市(shi)生態安全也構成了嚴(yan)重(zhong)威脅。
城(cheng)(cheng)(cheng)市的(de)(de)社(she)會(hui)經(jing)濟系統依(yi)賴(lai)于城(cheng)(cheng)(cheng)市河流(liu)所提供的(de)(de)各(ge)種功(gong)能(neng),例如受(shou)納(na)功(gong)能(neng)、生(sheng)態功(gong)能(neng)、景觀與美化功(gong)能(neng)等,因此,健康(kang)的(de)(de)城(cheng)(cheng)(cheng)市水(shui)環境是城(cheng)(cheng)(cheng)市可持續(xu)發(fa)展的(de)(de)重要保障。但隨(sui)著我(wo)國經(jing)濟的(de)(de)快速發(fa)展,以及人民生(sheng)活(huo)水(shui)平的(de)(de)不(bu)斷提高,工農業廢水(shui)和生(sheng)活(huo)污(wu)水(shui)的(de)(de)排放量(liang)逐年增加,使得城(cheng)(cheng)(cheng)市河流(liu)受(shou)到了(le)嚴(yan)重的(de)(de)污(wu)染(ran)。
據有(you)關(guan)資料統計(ji),在2011年我國十大水(shui)系干流的(de)(de)469個國控斷面(mian)中,劣V類水(shui)質的(de)(de)斷面(mian)占13.7%。城(cheng)(cheng)市(shi)河流嚴重(zhong)污染帶(dai)來的(de)(de)水(shui)環境惡化問(wen)題(ti)不僅影響著城(cheng)(cheng)市(shi)的(de)(de)正常發展(zhan),對城(cheng)(cheng)市(shi)居民的(de)(de)健康和城(cheng)(cheng)市(shi)生態(tai)安全也構成了嚴重(zhong)威脅。解(jie)決城(cheng)(cheng)市(shi)河流水(shui)質污染問(wen)題(ti),恢(hui)復河流的(de)(de)生態(tai)功能和社會功能,已成為確保城(cheng)(cheng)市(shi)可持續發展(zhan)的(de)(de)關(guan)鍵。
為此(ci),本文逐步分析了城(cheng)市河流(liu)污染的原因,綜述了城(cheng)市河流(liu)水(shui)污染治理及修(xiu)復技術的研究進展,以期為我國城(cheng)市河流(liu)治理及修(xiu)復提供借鑒。
1、城市河流污染產生的原因
城市河流污(wu)染主要(yao)來源于生(sheng)活(huo)污(wu)水(shui)、工業(ye)廢(fei)水(shui)、農業(ye)廢(fei)水(shui)及雨水(shui)4個(ge)方面。
(1)隨著城(cheng)市(shi)人口(kou)的(de)增(zeng)加,城(cheng)市(shi)生活(huo)污(wu)水(shui)排(pai)(pai)放量(liang)逐年增(zeng)加,如(ru)安徽省2010年生活(huo)污(wu)水(shui)排(pai)(pai)放量(liang)為11.373億t,2011年為17.238億t,增(zeng)加了51.57%,生活(huo)污(wu)水(shui)COD排(pai)(pai)放量(liang)占總排(pai)(pai)放量(liang)的(de)30.08%。而污(wu)水(shui)處理率并沒有同(tong)步增(zeng)加,導致(zhi)大量(liang)生活(huo)污(wu)水(shui)排(pai)(pai)入城(cheng)市(shi)河流,嚴重影響了城(cheng)市(shi)河流的(de)水(shui)質,破壞了城(cheng)市(shi)的(de)生態(tai)環境(jing),威脅(xie)了居民(min)的(de)健康。
(2)工(gong)(gong)業(ye)(ye)(ye)廢(fei)(fei)水(shui)(shui)是城市河(he)流最主要的(de)污(wu)染(ran)源(yuan),工(gong)(gong)業(ye)(ye)(ye)水(shui)(shui)污(wu)染(ran)一(yi)方(fang)面(mian)來(lai)(lai)自(zi)于造(zao)(zao)紙、冶金(jin)、化學工(gong)(gong)業(ye)(ye)(ye)以及采礦(kuang)等行業(ye)(ye)(ye)的(de)排水(shui)(shui),另一(yi)方(fang)面(mian)來(lai)(lai)自(zi)于以其它形式排放(fang)最終進入水(shui)(shui)體(ti)的(de)污(wu)染(ran),如(ru)大(da)氣污(wu)染(ran)導致(zhi)的(de)酸雨。這(zhe)些廢(fei)(fei)水(shui)(shui)中(zhong)除含(han)有(you)大(da)量(liang)有(you)機(ji)污(wu)染(ran)物外,往(wang)往(wang)還(huan)含(han)有(you)大(da)量(liang)有(you)毒有(you)害(hai)重金(jin)屬及污(wu)染(ran)物,如(ru)果不經處理直接排放(fang)到自(zi)然水(shui)(shui)體(ti)中(zhong),將會對(dui)生(sheng)態環境(jing)造(zao)(zao)成不可(ke)估量(liang)的(de)危害(hai)。雖(sui)然大(da)型企業(ye)(ye)(ye)、工(gong)(gong)業(ye)(ye)(ye)園區對(dui)廢(fei)(fei)水(shui)(shui)采取了(le)有(you)效的(de)治理,國(guo)家也對(dui)污(wu)染(ran)嚴重的(de)工(gong)(gong)業(ye)(ye)(ye)企業(ye)(ye)(ye)采取了(le)關停、搬遷等措施,但(dan)由于一(yi)些中(zhong)小型企業(ye)(ye)(ye)和鄉鎮企業(ye)(ye)(ye)的(de)廢(fei)(fei)水(shui)(shui)處理設施不完善,超(chao)標排放(fang)現象仍時有(you)發(fa)生(sheng),導致(zhi)河(he)流受污(wu)染(ran)嚴重。
(3)隨著畜(chu)禽(qin)養殖業的(de)規(gui)模化發(fa)(fa)展,畜(chu)禽(qin)糞(fen)便排放(fang)量(liang)急(ji)劇增加,已成(cheng)為城(cheng)(cheng)市(shi)河(he)流的(de)主要污(wu)染(ran)來源(yuan)之一(yi),目前我(wo)國(guo)畜(chu)禽(qin)糞(fen)便還田率僅為30%~50%,未經安全處(chu)理的(de)畜(chu)禽(qin)糞(fen)便直接排放(fang)會造成(cheng)氮、磷污(wu)染(ran),導致水(shui)體(ti)富營養化;另(ling)一(yi)方面,農(nong)藥化肥(fei)(fei)的(de)使用也會造成(cheng)城(cheng)(cheng)市(shi)河(he)流的(de)污(wu)染(ran),我(wo)國(guo)單(dan)位耕地面積農(nong)藥化肥(fei)(fei)的(de)投(tou)放(fang)量(liang)為發(fa)(fa)達國(guo)家的(de)10倍左右,大量(liang)的(de)農(nong)藥化肥(fei)(fei)經沖刷后進入城(cheng)(cheng)市(shi)河(he)流,嚴重污(wu)染(ran)了城(cheng)(cheng)市(shi)河(he)流的(de)水(shui)質。
(4)雨水(shui)污(wu)染主要(yao)是指初(chu)期雨水(shui)污(wu)染,初(chu)期雨水(shui)淋洗大氣后(hou),再經沖刷道(dao)路、建筑物(wu)以及廢(fei)棄(qi)物(wu)等,常含有(you)NOx、重(zhong)金屬(shu)、有(you)機物(wu)以及病原體等污(wu)染物(wu),徑流(liu)至水(shui)體,會(hui)加重(zhong)城市河流(liu)的污(wu)染。
2、城市河流污染的治理及修復技術
治理(li)污染(ran)(ran)河流(liu)是(shi)一項復雜的(de)系統工程(cheng),目前(qian)國內(nei)外在(zai)使(shi)用的(de)或已經過試驗驗證的(de)污染(ran)(ran)河流(liu)治理(li)技術主(zhu)要有以(yi)下幾種:
2.1 物理法治理河流技術
(1)截污分流
截污(wu)(wu)(wu)(wu)是治理城(cheng)市河(he)(he)流(liu)污(wu)(wu)(wu)(wu)染(ran)的(de)(de)重要方(fang)法(fa)之(zhi)一,其原(yuan)理是通過(guo)建設雨、污(wu)(wu)(wu)(wu)水(shui)管(guan)網,將(jiang)原(yuan)本直(zhi)接排入(ru)(ru)城(cheng)市河(he)(he)流(liu)的(de)(de)污(wu)(wu)(wu)(wu)水(shui)收集(ji)至城(cheng)市污(wu)(wu)(wu)(wu)水(shui)處理廠或者(zhe)人工濕地,經處理達標后再排放,從而(er)削減了(le)排入(ru)(ru)河(he)(he)流(liu)的(de)(de)污(wu)(wu)(wu)(wu)染(ran)物總量。截污(wu)(wu)(wu)(wu)分流(liu)法(fa)可以從根(gen)本上解決城(cheng)市河(he)(he)流(liu)水(shui)污(wu)(wu)(wu)(wu)染(ran)的(de)(de)問題,但(dan)實施難度(du)較大(da),涉(she)及到水(shui)利、市政(zheng)、道路等多個部門,因此(ci)一般(ban)需要通過(guo)行政(zheng)手段輔助。
(2)引水沖污
引水(shui)(shui)沖污實際上(shang)是通(tong)過清潔江河(he)(he)(he)水(shui)(shui)置換河(he)(he)(he)道(dao)(dao)的(de)(de)(de)污染(ran)(ran)河(he)(he)(he)水(shui)(shui),將原污染(ran)(ran)河(he)(he)(he)道(dao)(dao)中的(de)(de)(de)污染(ran)(ran)物稀(xi)釋或帶入(ru)下游,從而降低河(he)(he)(he)道(dao)(dao)的(de)(de)(de)污染(ran)(ran)負荷,提高(gao)河(he)(he)(he)水(shui)(shui)的(de)(de)(de)自凈(jing)能(neng)力。我國在(zai)2000~2003年通(tong)過“引江濟太(tai)”工程改(gai)善了太(tai)湖水(shui)(shui)質。高(gao)程程等構建了一維(wei)河(he)(he)(he)網水(shui)(shui)動力水(shui)(shui)質模型,結果表(biao)明通(tong)過東大盈泵站增加排水(shui)(shui)動力能(neng)有效解(jie)決(jue)上(shang)海(hai)市青松水(shui)(shui)利片的(de)(de)(de)污染(ran)(ran)問(wen)題(ti)。但引水(shui)(shui)沖污只能(neng)稀(xi)釋或轉移污染(ran)(ran)物,不(bu)能(neng)從根本(ben)上(shang)降低污染(ran)(ran)物總量,在(zai)當地(di)水(shui)(shui)源(yuan)不(bu)足(zu)時,需要外(wai)購(gou)清凈(jing)水(shui)(shui),成本(ben)較高(gao)。
(3)底泥疏浚
底(di)泥(ni)(ni)是(shi)河(he)流(liu)污染(ran)的(de)內源因素(su)之一,底(di)泥(ni)(ni)中(zhong)(zhong)的(de)有(you)機物(wu)在(zai)細(xi)菌作用下(xia)發生分解(jie),會降(jiang)低水中(zhong)(zhong)的(de)溶(rong)解(jie)氧濃(nong)度,同時產(chan)生硫(liu)化(hua)氫、磷化(hua)氫等惡臭氣體(ti),使河(he)水變黑變臭。底(di)泥(ni)(ni)疏(shu)浚(jun)(jun)是(shi)通(tong)過底(di)泥(ni)(ni)的(de)疏(shu)挖(wa)減(jian)少底(di)泥(ni)(ni)中(zhong)(zhong)污染(ran)物(wu)向水體(ti)的(de)釋放。目前(qian)最先進的(de)環保式(shi)底(di)泥(ni)(ni)疏(shu)浚(jun)(jun)設(she)備是(shi)絞(jiao)吸(xi)式(shi)挖(wa)泥(ni)(ni)船(chuan)(chuan),該設(she)備是(shi)直接由管(guan)道在(zai)泥(ni)(ni)泵的(de)作用下(xia)吸(xi)起表層沉積物(wu)并遠距離輸(shu)送(song)到(dao)陸地上(shang)(shang)的(de)堆場,疏(shu)浚(jun)(jun)船(chuan)(chuan)上(shang)(shang)安裝自動(dong)控制和監視(shi)系統,大大提高了(le)疏(shu)浚(jun)(jun)精度。
底泥疏(shu)浚(jun)能永久去除底泥中的(de)(de)污(wu)染物(wu),有效減少(shao)內源(yuan)污(wu)染,對改(gai)善(shan)河流水質(zhi)有較好的(de)(de)作用,但該法工(gong)程(cheng)量(liang)(liang)大(da)(da)(da),而且(qie)淤(yu)泥清除力(li)度(du)過(guo)(guo)大(da)(da)(da),會(hui)將大(da)(da)(da)量(liang)(liang)的(de)(de)底棲生物(wu)、水生植物(wu)同時帶出水體,破(po)壞(huai)原有的(de)(de)生物(wu)鏈系(xi)統(tong)。而且(qie)疏(shu)浚(jun)過(guo)(guo)程(cheng)中會(hui)產生大(da)(da)(da)量(liang)(liang)的(de)(de)淤(yu)泥,如(ru)處理不善(shan),會(hui)造成嚴(yan)重(zhong)的(de)(de)二(er)次污(wu)染。
(4)曝氣復氧
曝氣復氧(yang)(yang)技術主要用于應(ying)對河(he)道(dao)的(de)(de)突發污(wu)染,即在適當的(de)(de)位置針對河(he)水(shui)(shui)進行(xing)人工復氧(yang)(yang),提高水(shui)(shui)體(ti)的(de)(de)溶解氧(yang)(yang)水(shui)(shui)平(ping),恢復水(shui)(shui)體(ti)中好氧(yang)(yang)生物的(de)(de)活力,使水(shui)(shui)體(ti)自凈(jing)能力增強,從而改善(shan)河(he)流(liu)的(de)(de)水(shui)(shui)質狀況。
曝氣復(fu)氧法操作簡單,有利于污泥絮(xu)凝和(he)水質混合,但該過程無法遷出(chu)、轉移、輸出(chu)污染(ran)物(wu)(wu)(wu)的分(fen)解產(chan)物(wu)(wu)(wu),可能導致(zhi)河(he)水中(zhong)有機污染(ran)物(wu)(wu)(wu)濃度的反彈(dan)。
2.2 化學法治理河流技術
(1)化(hua)(hua)學(xue)(xue)除藻(zao)。化(hua)(hua)學(xue)(xue)除藻(zao)是通過投加(jia)化(hua)(hua)學(xue)(xue)藥品破壞水體(ti)中的(de)膠原體(ti),從(cong)而達到除藻(zao)的(de)目(mu)的(de),根據(ju)添加(jia)劑(ji)的(de)不同(tong)可分為除藻(zao)劑(ji)除藻(zao)、混凝沉(chen)淀劑(ji)除藻(zao)、化(hua)(hua)學(xue)(xue)氧(yang)化(hua)(hua)劑(ji)除藻(zao)。常用的(de)除藻(zao)劑(ji)有(you)銅鹽、高錳酸鉀、納米TiO2等(deng);常用的(de)混凝沉(chen)淀劑(ji)有(you)聚(ju)合三(san)氯化(hua)(hua)鋁、聚(ju)合三(san)氯化(hua)(hua)鐵等(deng),最近幾年天然絮凝劑(ji)也得到廣泛研究;用于除藻(zao)的(de)化(hua)(hua)學(xue)(xue)氧(yang)化(hua)(hua)劑(ji)有(you)O3、H2O2、氯氣、二氧(yang)化(hua)(hua)氯等(deng)。
化學除藻(zao)的工藝簡(jian)單,除藻(zao)速度(du)快,可操作性強,但(dan)添加(jia)劑的使用量對除藻(zao)效果影(ying)響(xiang)較大,如控制不當,會導(dao)致嚴重的二次污染。
(2)重金屬的(de)化學(xue)固定(ding)。河(he)流(liu)底泥中的(de)重金屬在一(yi)定(ding)條件下會(hui)(hui)(hui)以離子(zi)態(tai)(tai)或某種結合態(tai)(tai)進(jin)入水(shui)體(ti),但通(tong)過(guo)加入堿性(xing)物(wu)(wu)質(zhi),調(diao)高河(he)水(shui)的(de)pH值,重金屬會(hui)(hui)(hui)形(xing)成硅酸(suan)鹽、碳酸(suan)鹽、氫氧化物(wu)(wu)等難(nan)溶性(xing)沉淀(dian)物(wu)(wu),固定(ding)在底泥中。常用的(de)堿性(xing)物(wu)(wu)質(zhi)有石灰、硅酸(suan)鈣爐渣(zha)等。該法見效快,操作簡(jian)單,可(ke)有效抑制重金屬以溶解態(tai)(tai)進(jin)入水(shui)體(ti),但使用量不應(ying)太多,否則會(hui)(hui)(hui)對水(shui)生(sheng)生(sheng)態(tai)(tai)系統(tong)產生(sheng)不良的(de)影(ying)響。
2.3 生物法治理、修復河流技術
(1)生物接觸氧化。
生(sheng)物(wu)(wu)(wu)接(jie)觸(chu)氧化(hua)工藝主要依(yi)據天然河床、人工填充濾料(liao)等載體(ti)上附著的(de)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)膜,在人工輔助曝氣或者直接(jie)利用水中溶解氧的(de)條件下(xia),通(tong)過吸附、降解及過濾作用去除(chu)河水中的(de)污染物(wu)(wu)(wu)。生(sheng)物(wu)(wu)(wu)接(jie)觸(chu)氧化(hua)法(fa)具有有機負荷高、載體(ti)比表面積(ji)大、處理(li)效率(lv)高等特點。王曼等用礫石(shi)和火山巖(yan)填料(liao)作微生(sheng)物(wu)(wu)(wu)載體(ti),對模擬河道污水進行(xing)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)接(jie)觸(chu)氧化(hua)處理(li),結果表明該法(fa)對有機物(wu)(wu)(wu)和總氮有較好的(de)去除(chu)效果。
(2)生態修復。
河(he)流生(sheng)態修(xiu)(xiu)復是指利用生(sheng)態系(xi)統(tong)原理(li),采(cai)取各種(zhong)方法修(xiu)(xiu)復受損(sun)的(de)水體(ti)(ti)生(sheng)態系(xi)統(tong),恢復河(he)流中生(sheng)態群體(ti)(ti)及結構,使(shi)河(he)流生(sheng)態系(xi)統(tong)具有合理(li)的(de)組織(zhi)結構和良好的(de)運轉功能,在長期或突發(fa)的(de)擾(rao)動下能保持穩定。一般通(tong)過岸線工程和水體(ti)(ti)系(xi)統(tong)中生(sheng)物多樣性的(de)修(xiu)(xiu)復來實現。
河(he)流(liu)岸線(xian)的(de)(de)(de)(de)設計應在確保河(he)道安全的(de)(de)(de)(de)前提下,采取生態(tai)系統(tong)修復和(he)人工輔助相結合的(de)(de)(de)(de)措施(shi),使(shi)城市河(he)流(liu)在保持河(he)岸生態(tai)系統(tong)合理的(de)(de)(de)(de)內(nei)部結構和(he)良(liang)好的(de)(de)(de)(de)生態(tai)功能(neng)的(de)(de)(de)(de)同(tong)時,也(ye)能(neng)滿足景觀要求。吳健等研究了百慕大、杞(qi)柳、女(nv)(nv)貞的(de)(de)(de)(de)不同(tong)配置模式,構建(jian)了上海(hai)市青浦區東(dong)風港濱岸緩沖帶試驗基地,研究結果(guo)表明,百慕大、杞(qi)柳、女(nv)(nv)貞的(de)(de)(de)(de)合理配置能(neng)夠有效提高濱岸緩沖帶抗(kang)面(mian)源(yuan)污染(ran)能(neng)力和(he)土(tu)壤的(de)(de)(de)(de)抗(kang)侵蝕(shi)能(neng)力。
河(he)流的生態(tai)修復(fu)包括生態(tai)系統的恢復(fu)和重建,主(zhu)要利用培(pei)育的動植物對(dui)河(he)流水體中的污(wu)(wu)染物進行轉移、轉化和降解,從而使(shi)水體得到(dao)凈(jing)化,目(mu)前(qian)使(shi)用最為廣泛的河(he)流生態(tai)修復(fu)技(ji)術(shu)是(shi)人工濕地技(ji)術(shu),該技(ji)術(shu)可以提高河(he)水的自凈(jing)能力,同時(shi)對(dui)污(wu)(wu)水中的污(wu)(wu)染物,尤其(qi)是(shi)COD、總(zong)氮和總(zong)磷有著(zhu)良(liang)好的處理(li)效果(guo)。
3、結論
城市(shi)河流(liu)(liu)治(zhi)理(li)(li)及修(xiu)(xiu)復(fu)(fu)是個(ge)(ge)復(fu)(fu)雜的(de)工程,涉及到水(shui)利、環(huan)境、生(sheng)態(tai)等多(duo)個(ge)(ge)學(xue)科,修(xiu)(xiu)復(fu)(fu)過程受到河流(liu)(liu)流(liu)(liu)量、污染物(wu)(wu)成分及含量、環(huan)境條(tiao)件(jian)等多(duo)因(yin)素(su)影響,且治(zhi)理(li)(li)、修(xiu)(xiu)復(fu)(fu)工藝(yi)均(jun)有一定(ding)的(de)使用(yong)范圍。在實際工程中需統籌考慮、合(he)理(li)(li)配置以實現城市(shi)河流(liu)(liu)的(de)治(zhi)理(li)(li)及修(xiu)(xiu)復(fu)(fu)。對于污染嚴重的(de)城市(shi)河流(liu)(liu),需結合(he)物(wu)(wu)理(li)(li)法、化學(xue)法對其(qi)水(shui)質(zhi)進行改善(shan),然后(hou)以生(sheng)物(wu)(wu)法進行水(shui)質(zhi)凈化,恢復(fu)(fu)其(qi)中的(de)生(sheng)態(tai)系統,最終實現對該河流(liu)(liu)的(de)治(zhi)理(li)(li)及修(xiu)(xiu)復(fu)(fu)。

使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環保網”