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孙跃平:城市小型河流水质直接净化的原理及方法

  • 分类:技术支持
  • 作者:孙跃平
  • 来源:
  • 发布时间:2019-12-13 09:57
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【概要描述】摘要:目前,针对城市小型河流的水质要求和景观要求原来越高。如何快速有效地改善河道水水质,提高水环境治理的效果是一项紧迫而又艰巨的工作。改善水质的方法有污染物发生源对策法和污染物直接净化法,各有特点和优势。污染物直接净化法按原理又分为浅层流净化法、伏流净化法、砾石接触氧化法和水生植物净化法等,可在实施河流改修、护岸建设等的景观工程项目时,根据具体情况导入并实施合适的净化方法,可以取得事半功倍的效果。

孙跃平:城市小型河流水质直接净化的原理及方法

【概要描述】摘要:目前,针对城市小型河流的水质要求和景观要求原来越高。如何快速有效地改善河道水水质,提高水环境治理的效果是一项紧迫而又艰巨的工作。改善水质的方法有污染物发生源对策法和污染物直接净化法,各有特点和优势。污染物直接净化法按原理又分为浅层流净化法、伏流净化法、砾石接触氧化法和水生植物净化法等,可在实施河流改修、护岸建设等的景观工程项目时,根据具体情况导入并实施合适的净化方法,可以取得事半功倍的效果。

  • 分类:技术支持
  • 作者:孙跃平
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  • 发布时间:2019-12-13 09:57
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摘要:目前,针对城市小型河流的水质要求和景观要求原来越高。如何快速有效地改善河道水水质,提高水环境治理的效果是一项紧迫而又艰巨的工作。改善水质的方法有污染物发生源对策法和污染物直接净化法,各有特点和优势。污染物直接净化法按原理又分为浅层流净化法、伏流净化法、砾石接触氧化法和水生植物净化法等,可在实施河流改修、护岸建设等的景观工程项目时,根据具体情况导入并实施合适的净化方法,可以取得事半功倍的效果。
关键词:小型河流,水质改善,发生源对策,直接净化
1  前言
       城市污水处理厂的规划和建设跟不上污水排放量的增长速度,以及合流制排水管网的截留措施出现问题时,会使城市内或城市周围的河流受到污染,轻者水质浑浊,水生物生存困难,重者造成河水变黑发臭,水生物无法生存,直接影响了城市的景观和市民的生活环境。因此,快速有效地直接改善河流的水质是改善水环境的重要课题。
       从水体中去除污染物质,根据处理设施的设置方法不同,有以下二种方法。在流入公共水域(如河流,湖泊等)以前,把水中的污染物减少到公共水域可以承受的负荷范围以内,称之为污染物发生源对策法,如集中城市污水进行处理的污水处理厂等。另一种方法是提高河流的自净能力来减少水体的污染负荷,称之为污染物直接净化法。
      本文就日本已推广应用的几种河流污染物直接净化法的原理,施工方法以及特点等进行阐述。
2  浅层流净化法
        河流的自净主要通过附着在河床及水生植物上的生物膜来达到净化有机污染物的目的,污水处理中的生物膜法就是借鉴此原理而设立的。浅层流净化法着眼于此,采用增大生物膜的附着面积,以减少单位生物膜的处理水而提高河床的自净能力来达到净化污水之目的。
       具体方法是增加河面的宽度使水深变浅,从而增大了河水与河床的接触面积,使河流的净化能力达到原来的数倍到十数倍。但是,本方法需要进行大规模的土木工事,而且涉及到用地问题。在河床改修之后,要确保以前的水流量以及防止河流的景观及生态系统受到不良影响等。因此,在确定使用本法时,有必要作充分的地形调查和环境评估等工作。浅层流净化法的示意图见图1。
3  伏流净化法
       所谓伏流即从河床向地下渗入,沿地下水脉流动的地下水流。经泥沙过滤后的伏流水水质相对较好。伏流净化法是将伏流水人为的用水泵抽出并送回河流,以降低地下水位来使地下水加速渗透,利用渗透过程进行污水的净化。简单示意图见图2。
       本方法的原理和自来水厂普遍采用的缓速过滤法一致,即利用附着于沙粒表面的微生物膜来分解有机污染物的同时,进行物理及化学的过滤以净化水体。考虑采用伏流净化法时,对能否保证必要的取水量,河床可能过滤的伏流量等,必须进行充分的调查和论证。
       论证的主要方法是,把用于取水的集水管埋设于河床底下,因为集水量与河床构造、地下水水位和流向、集水管的管径及埋设深度等条件有关,所以在经过必要的试验集水后,需确定取水量和伏流水量基本保持均衡时的各种设计条件,然后进行实际施工。
4  砾石接触氧化法
        附着在河床的微生物膜只有一层,要利用河床的自净能力来提高河水的水质,必须增加河水的流下距离才行。本方法是在河流中按设计放置一定量的砾石做充填层,使河流断面上微生物的附着膜变为多层,即采用人工的方法使单位河床面积的附着生物膜面积增大来提高河流的净化能力。处理方法见图3所示。
       采用本方法时,如果对砾石间隙内生成的污泥不进行定期排除的话,就不可能得到稳定的净化效果,因此在设计时要考虑到防止污泥堵塞现象的发生。一般的情况下是在砾石的下部设置可以逆洗用的散气管,定期进行充气以洗去沉积的污泥。另外,当河流水的BOD浓度高于30mg/L的情况下,有必要在砾石层下部设置曝气装置,以增加下部河水的溶解氧浓度,提高净化效率。
       砾石接触氧化法利用取水位置和放水位置的水位差进行设计,属自然流下方式,可以节约能源,设施的管理也比较容易。同时,在河流水面上取一定的余量后设置覆盖层,可以在上面种植草坪或修筑体育设施,提高土地的利用率。
       本方法有处理效果较好,可以处理相对较多的水量,运行管理方便等优点,在日本得到广泛的应用。据统计,在七处采用本法进行净化处理的河流中,平均处理水量为10300m³/日,上游水的平均BOD浓度为22mg/L,经处理设施处理后的平均BOD浓度为6mg/L, BOD浓度的平均去除率达到73%。
       最近,又试验出采用硬塑料垃圾,未经完全燃烧的废汽车轮胎以及废木材烧成的炭等作充填层的处理方法,即做到了废物资源化再利用,也取得一定的净化水质,保护环境的效果。
5  水生植物净化法
       本方法是充分利用水生植物的自然净化机能的污水净化方法。例如采用浮萍、湿地中的芦苇等在一定的水域范围进行净化处理等。芦苇不仅能像水生植物那样具有吸收污浊物质的作用,而且附着于茎、叶和根上面的生物膜具有吸附、硝化、脱氮和分解的作用,具有复杂的多种净化机能。采用芦苇进行净化的处理方式见图4所示。
       对于城市周围在近期内没有开发规划的地域来说,采用简单的处理装置和芦苇的自然净化机能的组合,可以建成小规模、低浓度的受污染河流水处理系统。但是部分生活污水的排入会造成臭气、害虫和影响景观等问题。因此在选用时要综合考虑上述问题,如选择在春夏季下风口的位置种植芦苇等。另外,在河水流入湖泊之前,采用湿地和芦苇荡进行缓冲净化的方法也可以参考应用。其示意图见图5。
6  河水全量集中净化法
       本方法在河水污染非常严重,并且排入富营养化现象非常明显的湖泊中的状况下,可以取得非常显著的富营养抑止效果。这种方法不仅可以除磷,污水中的SS,BOD等也可以去除,对河水中污染物的净化非常有效。
       其处理设备的主要构造为:采用人工堰坝切断河流,然后利用河水的自然流或采用水泵将水引入建设在岸边的河水处理设施中,采用与污水处理厂相类似的方法,把河水全量处理后再放回河流的下游。
       本处理方法在实行时需要大量的投资,日后的运行管理也要求一定的管理技术及经费。但是,对于水体污染严重,靠自净能力已积重难返的河流来说,本方法可以在短期内取得相当好的净化效果。
7  结语
       污染物直接净化法的使用,对于已污染水体的净化有立竿见影的效果。对城市中流量小但是景观要求比较高的河流,可在实施河流改修、护岸建设时,结合具体的情况选择合适的净化方法,以取得事半功倍的效果。同时,乡镇企业的发展也已引起小城镇甚至农村的公共水域水质的恶化。因此,选择采用投资少,处理方法简单、运行管理相对比较统一的直接净化法来改善河流水质是十分必要的。
作者简介:
       孙跃平,上海管丽建设工程有限公司总经理,高级工程师,上海市领军人才,上海市突出贡献专家协会会员,亚太地区注册工程师APEC Engineer(Civil),日本国家注册专家级工程师P.E.Jp(Civil Sewage)。
 
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