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正文內(nèi)容

黑臭河道治理背景(編輯修改稿)

2024-10-15 13:51 本頁(yè)面
 

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 用純氧曝氣船對(duì)Saar進(jìn)行人工曝氣,以提高水中的溶解氧含量,有效的去除了河道內(nèi)水體的臭味[13]。1989年,美國(guó)在Homewood運(yùn)河河口處安裝了曝氣設(shè)備進(jìn)行曝氣治理,水等氧化劑和生石灰等沉淀劑,目的在于去除水中目標(biāo)污染物(懸浮物、溶解態(tài)磷和氮等),提高水體透明度。但是,以上所采用的化學(xué)藥劑是否會(huì)改變生境,并造成對(duì)生物生長(zhǎng)的影響等都需進(jìn)一步研究。強(qiáng)化絮凝技術(shù)是在一級(jí)處理工藝基礎(chǔ)上,通過(guò)投加化學(xué)絮凝劑,強(qiáng)化去除水中各種膠體物質(zhì)及細(xì)小的懸浮物質(zhì),可以在短時(shí)間內(nèi)以較少的投資和較低運(yùn)行費(fèi)用而大幅結(jié)果證明,即使很小的曝氣裝置也能夠使底層水溫和溶解氧得到增加,并能夠增加河道生物量;美國(guó)1987 年和1988 年在密西西比河明尼蘇達(dá)碼頭附近的河道安裝了曝氣設(shè)備[14],有效地控制了臭味的產(chǎn)生和藻類(lèi)的過(guò)量繁殖。底泥是河道中污染物的“匯”與“源”,所以底泥疏浚是被廣泛應(yīng)用的一種黑臭河道治理技術(shù),常用的底泥疏浚主要有干床清挖、船載抓斗清挖和水力沖挖等方式,目的在于較大程度地控制內(nèi)源污染、增加河道槽蓄量、提高水體泄洪和自?xún)艄δ堋Q芯拷Y(jié)果表明,底泥疏浚可以使水體的有機(jī)質(zhì)、磷、總懸浮物、葉綠素a以及水體透明度有明顯下降[15],是緩解水體黑臭和富營(yíng)養(yǎng)化的有效手段。但是,目前在底泥疏浚治理黑臭河道的效果問(wèn)題上國(guó)內(nèi)外爭(zhēng)議頗大,尤其是疏浚能否對(duì)河道污染物具有長(zhǎng)效的控制和其對(duì)底棲生境的負(fù)面影響。另外,大量疏浚底泥需要妥善處置,避免造成二次污染。調(diào)水的目的是通過(guò)水利設(shè)施(如閘門(mén)、泵站)的調(diào)控引入污染河道上游或附近的清潔水源以改善河流的水動(dòng)力學(xué)條件,增強(qiáng)水中污染物的擴(kuò)散、凈化和輸出,能夠快速緩解水體黑臭,但不能實(shí)現(xiàn)黑臭河道水質(zhì)的長(zhǎng)期穩(wěn)定改善。黎坤等[16]珠海市前山河水力排污沖淤聯(lián)合調(diào)度的效果進(jìn)行分析,結(jié)果表明由于大量干凈水源的稀釋和交換,前山河總體水質(zhì)明顯改善,達(dá)到預(yù)期效果;其他類(lèi)似的調(diào)水案例還有很多,如上海蘇州河的綜合調(diào)水工程,福州內(nèi)河的引水沖污工程[17]。 化學(xué)方法黑臭河道治理的化學(xué)方法主要包括強(qiáng)化絮凝、化學(xué)氧化和化學(xué)沉淀等。所使用的化學(xué)藥劑主要有鐵鹽和鋁鹽等混凝劑、雙氧度消減污染負(fù)荷,使污染河道得到有效治理[18]。2003年在上海蘇州河,以改性硅藻土為混凝劑進(jìn)行三條污染特征不同污染河水的強(qiáng)化混凝實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)污染河水水質(zhì)對(duì)混凝效果有顯著影響。當(dāng)河水CODcr 80 mg/L時(shí),處理出水可達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB38382002》V類(lèi)水質(zhì)指標(biāo);但當(dāng)CODcr 100 mg/L時(shí),僅靠強(qiáng)化混凝工藝不能達(dá)到上海市中小河道水質(zhì)CODcr 50 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)[19]??傊?,應(yīng)用于黑臭河道治理的物理方法和化學(xué)方法,一般不受氣候條件影響,處理效果較明顯和穩(wěn)定,但往往治標(biāo)不治本且治理費(fèi)用高昂,同時(shí)易對(duì)環(huán)境產(chǎn)生二次污染,因此難以長(zhǎng)期持續(xù)應(yīng)用。—生態(tài)方法黑臭河道水生態(tài)恢復(fù)是重現(xiàn)河道“水清草茂”自然本色的必經(jīng)之路,也是長(zhǎng)效和穩(wěn)定改善水環(huán)境質(zhì)量的重要手段。黑臭河道治理的生物生態(tài)方法可以從根本上恢復(fù)河流系統(tǒng)的生態(tài)功能,是國(guó)內(nèi)外近年來(lái)發(fā)展很快的一種技術(shù)[2046],主要包括微生物強(qiáng)化技術(shù)、生物膜技術(shù)、植物凈化技術(shù)和生物生態(tài)凈化技術(shù)。它利用培育的植物或培養(yǎng)、接種的微生物的代謝活動(dòng),對(duì)水體中的污染物進(jìn)行轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)化和降解,改善河流水質(zhì),同時(shí)構(gòu)建具有完整營(yíng)養(yǎng)級(jí)結(jié)構(gòu)的水生態(tài)系統(tǒng),從根本上恢復(fù)河流系統(tǒng)的健康。生物生態(tài)法應(yīng)用于黑臭河道的治理,具有穩(wěn)定有效、安全持久、工程造價(jià)較低、運(yùn)行成本低廉、可與綠化環(huán)境及景觀(guān)改善相結(jié)合等特點(diǎn),但其處理效果易受水文和氣候等外部條件的影響,同時(shí)系統(tǒng)的有效后續(xù)管理維護(hù)是生物生態(tài)法應(yīng)用過(guò)程中急需解決的重要問(wèn)題。對(duì)于污染河道的治理,發(fā)達(dá)國(guó)家都會(huì)以“高強(qiáng)度治污—自然生態(tài)修復(fù)”的方法為主,例如日本的坂川古崎凈化場(chǎng)已經(jīng)運(yùn)行了17年,樣性。我國(guó)起步較晚,近年來(lái)生物生態(tài)技術(shù)在黑臭河道治理過(guò)程中日益得到重視并運(yùn)行狀態(tài)良好[21]。作為上海世博會(huì)唯一一個(gè)露天的城市最佳實(shí)踐區(qū)展館,成都活水公園案例因?yàn)槠淙コ矢?、運(yùn)行穩(wěn)定、低能耗和良好的景觀(guān)效應(yīng)為生物—生態(tài)技術(shù)在我國(guó)的進(jìn)一步發(fā)展提供了可靠的依據(jù)[22]。城市黑臭河道治理是一項(xiàng)十分復(fù)雜的系統(tǒng)工程,任何單一技術(shù)都不是治理黑臭河道的一勞永逸的藥方,在黑臭河道治理的具體實(shí)踐中,要根據(jù)具體情況,特別是水體污染狀況及污染物的種類(lèi),將物理、化學(xué)和生物生態(tài)方法有效結(jié)合起來(lái),使得黑臭河道治理的有效性、長(zhǎng)效性、經(jīng)濟(jì)性和生態(tài)相容性統(tǒng)一起來(lái),開(kāi)發(fā)出適合我國(guó)國(guó)情的高效低耗黑臭河道治理共性技術(shù)。在確定技術(shù)方案時(shí),三類(lèi)技術(shù)可供同時(shí)考慮、分步實(shí)施。例如可將近期的物理方法與遠(yuǎn)期的生物生態(tài)方法相結(jié)合,隨著河道兩岸污水截流工程的逐步完善,以及體系生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)與建立,生物生態(tài)技術(shù)將占主導(dǎo)地位,長(zhǎng)期有效地改善河道水質(zhì),達(dá)到河流污染控制的長(zhǎng)期保持。國(guó)內(nèi)外黑臭河道生物生態(tài)治理技術(shù)研究進(jìn)展水體生物生態(tài)治理技術(shù),實(shí)質(zhì)上是按照仿生學(xué)理論實(shí)現(xiàn)對(duì)自然界水體自?xún)裟芰Φ膹?qiáng)化,也即按照自然界自身規(guī)律去強(qiáng)化水體的自然生物凈化能力,這是人與自然和諧相處的合乎邏輯的治污思路,也是一種最具有發(fā)展前景的黑臭河道治理技術(shù)。歐洲最先開(kāi)始河流生物生態(tài)治理技術(shù)的研究,1938年Seifert首先提出近自然河溪治理的概念,并于20世紀(jì)50年代在德國(guó)正式創(chuàng)立了近自然河道治理工程,提出河道治理要植物化和生命化,使植物作為一種工程材料被應(yīng)用到城市河流治理中。美國(guó)從1976年開(kāi)始研究, 在1993年提出了與經(jīng)濟(jì)、生態(tài)、文化可持續(xù)相融合的河流治理新模式。日本政府在1997年對(duì)舊《河川法》進(jìn)行了大幅修改,在原來(lái)河川管理兩大目標(biāo)“治水”與“利水”的基礎(chǔ)上增加了新目標(biāo)“環(huán)境”,強(qiáng)調(diào)用生態(tài)工程法治理河流環(huán)境、恢復(fù)水質(zhì)、維護(hù)景觀(guān)多樣性和生物多廣泛應(yīng)用。 微生物強(qiáng)化技術(shù)黑臭河道凈化主要依靠微生物對(duì)污染物的降解作用來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)河流污染嚴(yán)重而又缺乏有效的微生物作用時(shí),需要人為創(chuàng)造條件來(lái)強(qiáng)化微生物對(duì)污染物的降解作用。目前采用途徑主要有兩類(lèi):一是直接向黑臭河道投加微生物菌劑[或酶制劑;二是直接向黑臭河道投加微生物促生劑,促進(jìn)“土著”微生物的生長(zhǎng)。目前應(yīng)用于黑臭河道治理的微生物菌劑主要包括美國(guó)的ClearFlo 系列菌劑、LLMO(Liquid live microorganisms)生物活性液、日本的有效微生物菌群(Effective microorganism,EM)、光合細(xì)菌(Photosynthesis bacteria,PSB)、硝化細(xì)菌等。趙志萍等[23]將EM富集液和復(fù)合菌投加到黑臭河水中進(jìn)行降解試驗(yàn),取得了一定的治理效果。吳光前等[24]將湖北科亮生物工程有限公司研制的“科利爾”活菌凈水劑固定在具有特殊結(jié)構(gòu)的生物帶上,配合水體曝氣復(fù)氧技術(shù)進(jìn)行黑臭水體治理研究,底泥厚度可降低80%以上,底泥COD 去除率達(dá)到93%、上清液COD 去除率達(dá)到70%、上清液NH3N 去除率達(dá)到95%。上海市水務(wù)部門(mén)采用水底曝氧和投放微生物相結(jié)合的辦法治理西雙涇河道,實(shí)現(xiàn)全面消除黑臭[25]。汪紅軍等[26]用生物復(fù)合酶污水凈化劑對(duì)黑臭水體進(jìn)行修復(fù)實(shí)驗(yàn),其對(duì)水體致黑臭污染物等有較高的去除率,并能提高水體的復(fù)氧功能,消除水體黑臭。微生物促生劑的投加是通過(guò)對(duì)治理河道中土著微生物的促生作用,為之創(chuàng)造一個(gè)能順利完成自然降解功能的環(huán)境,強(qiáng)化污染環(huán)境的自?xún)裟芰?,加速?duì)有機(jī)污染物的分解。投加微生物觸生劑法主要可以分為營(yíng)養(yǎng)物激活劑刺激水體中微生物,加速河道修復(fù),華東師范大學(xué)環(huán)境科學(xué)系與上海徐匯區(qū)環(huán)保局應(yīng)用美國(guó)Probidic Solution 公司的生物促生劑在徐匯區(qū)上澳塘的一段河道內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn),結(jié)果表明,投放微生物促生劑對(duì)消除水體黑臭、增加水體溶解氧作用顯著且迅速,水體的BODCODcr迅速下降,主要微生物類(lèi)群由厭氧型向好氧型演替,水體的生物多樣性不斷增加[27];投加表面活性劑,水生植物是河流水體自?xún)粝到y(tǒng)的重要組成部分,其主要作用表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:① 光合作用為植物凈化作用提供能量增強(qiáng)憎水性化合物的親水性和生物可利用性,從而有助于提高環(huán)境中微生物的數(shù)量和有機(jī)污染物的降解速率,強(qiáng)化污染水體的生物修復(fù),Levy和Rehcard[28]兩人就是利用一種有機(jī)和無(wú)機(jī)污染物控制的還原劑,從而提高水體中微生物的活性和數(shù)量,來(lái)增加水中含油物質(zhì)的處理能力;投加電子受體或共代謝基質(zhì)的強(qiáng)化水體修復(fù)技術(shù),在人工曝氣難以實(shí)現(xiàn)時(shí)污染物的分解氧化時(shí),向厭氧水體中投加電子受體暫時(shí)改變水環(huán)境的厭氧狀態(tài),使得好氧微生物可以對(duì)水體中的污染物進(jìn)行氧化分解。隨著現(xiàn)代生物技術(shù)的進(jìn)步,將會(huì)有越來(lái)越多的更為高效經(jīng)濟(jì)的生物觸生劑被開(kāi)發(fā)并應(yīng)用于河流污染治理中。 生物膜技術(shù)生物膜技術(shù)是一種“附著生長(zhǎng)型”污水處理方法,它是指使微生物群體附著于某些載體的表面上呈膜狀,通過(guò)與污水接觸,生物膜上的微生物能有效截留、吸附、降解污染物,從而使污水得到凈化。生物膜法治理黑臭河道的實(shí)質(zhì)是對(duì)天然河流中所發(fā)生的生物過(guò)程的一種強(qiáng)化。近年來(lái),利用生物膜技術(shù)治理污染河道得到重視,主要有礫石接觸氧化法、排水溝(渠)的接觸氧化法等。日本在江戶(hù)川的河灘地下建設(shè)古崎凈化場(chǎng),利用卵石接觸氧化法對(duì)支流坂川污染水質(zhì)進(jìn)行凈化。 m,長(zhǎng)28 m的地下矩形廊道,內(nèi)部放置直徑1540 cm的卵石,水流在卵石間流動(dòng)時(shí)與卵石上附著的生物膜相接觸,通過(guò)接觸沉淀、吸附、氧化分解等作用可快速去除水中的污染物,其中BOD5的去除率達(dá)到75%,水質(zhì)有明顯的改善[29]。胡一珍等[30]采用蜂窩陶瓷載體生物膜反應(yīng)器對(duì)受污染的城市河道水進(jìn)行生物修復(fù),實(shí)現(xiàn)氨氮和COD較好的去除。曹蓉等[31]利用一種軟性填料處理受污染河道河水,并成功掛膜,取得了一定的處理效果。綜合國(guó)內(nèi)外的具體工程實(shí)例來(lái)看,生物膜技術(shù)在中小河流凈化方面具有凈化效果好、便于管理等優(yōu)點(diǎn)。 植物凈化技術(shù)來(lái)源;② 植物龐大的根系為微生物和其它生物提供了棲息場(chǎng)所;③ 植物能直接吸收吸附水體可利用態(tài)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),富集重金屬及一些毒害物質(zhì);④ 根際效應(yīng),包括泌氧功能、根際分泌物的化感作用等[32]。然而,水生植物有著其自身的耐污極限,水質(zhì)過(guò)度惡化超過(guò)極限則水生植物不能生存。因此,在黑臭河道治理中,選擇的植物往往需要一定的預(yù)培養(yǎng)試驗(yàn),且選擇的先鋒植物具
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