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,逐一闡述城市河道污染的治理技術(shù);河水化學處理技術(shù)、曝氣復氧技術(shù)、底層疏浚和綜合調(diào)水技術(shù)、河流生態(tài)修復技術(shù)。并對每項技術(shù)的優(yōu)缺點進行了一一點評,指出:河道污染后采用修復技術(shù),要視河水污染程度而定,要視治污達到的標準而定,目標決定技術(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:X52

文獻標識碼: A

文章編號:1005-569X(2009)06-0017-02

1 引 言

伴隨著人類文明的進步和社會發(fā)展,人們對環(huán)境問題的認識逐漸得到深入,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上,對于常用的集中河流水污染控制技術(shù)進行相關(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”。從社會經(jīng)濟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,但污水的處理率沒有同步增加,致使河流遭受嚴重污染,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)和國有大中型企業(yè)的污水得到了有效治理,對污染嚴重的工廠采取了關(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)的廢水沒有得到有效治理,偷排、漏排的現(xiàn)象時有發(fā)生,甚至對有些國家明確規(guī)定不許排放的有毒有害物質(zhì)仍排放入河流,導致河流污染日趨嚴重。

(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)藥的流失量也越來越多,而且郊區(qū)畜禽養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展,使規(guī)?；B(yǎng)殖場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)可分為化學法、物理法和生物修復法和生態(tài)恢復法等等。其中化學絮凝技術(shù)等已經(jīng)在國內(nèi)一些河流水體的治理中得到應用[2,3]。

3.1河水化學處理技術(shù)

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

(1)化學絮凝處理技術(shù)是一種通過投加化學藥劑(一般為混凝劑)去除水體中污染物,而達到改善水質(zhì)的污水處理技術(shù)。近年來,化學絮凝技術(shù)在強化城市污水一級處理的效果方面得到了廣泛的研究和應用。隨看水體污染的形勢日趨嚴竣,對嚴重污染的水體(如黑臭水體的治理),化學絮凝處理技術(shù)的快速和高效也受到人們的重視。

絮凝沉淀對于控制污染河流內(nèi)源磷負荷,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。

化學絮凝處理技術(shù)應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。第二種應用方式實質(zhì)上就是污染河水的化學強化一級處理。

化學絮凝技術(shù)具有適應天然河道水力及污染物負荷變化大的特點,特別是去除磷與COD污染物的效果更明顯,這對減輕我國南方區(qū)域性河流和湖泊富營養(yǎng)化具有重要應用價值。

(2)化學除藻,化學除藻是控制藻類生長的快速有效方法,在治理湖泊富營養(yǎng)化中已有應用?；瘜W除藻操作簡單,可在短時間內(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用情況。但該法不能將氮磷等營養(yǎng)物質(zhì)清除出水體,不能從根本上解決水體富營養(yǎng)化。

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

3.2 曝氣復氧技術(shù)

污染嚴重的河道水體由于耗氧量大于水體的自然復氧量,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)的河道進行人工充氧(此過程稱為河道曝氣復氧)以增強河道的自凈能力,改善水質(zhì)、改善或恢復河道的生態(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,且具有反應速率快的特點。

河流曝氣技術(shù)般應用在以下2種情況:第一種是在污水截流管道或其他污水處理設施建成之前,為解決河流水體的嚴重有機污染和黑臭問題而進行人工充氧,如德國萊因河支流Emscher河的人工充氧。第二種是在已經(jīng)治理過的河道中設立人工曝氣裝置作為對付突發(fā)性河流污染(如暴雨溢流、企業(yè)突發(fā)事故排放等)的應急措施。如英國泰晤士河的移動式充氧平臺(曝氣船)。河流曝氣技術(shù)存在消耗較大的缺點,因此在治理河流時應根據(jù)河流水體的污染實際情況與財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。在污染控制達到一定程度后,底泥的污染將會突顯出來,成為與水質(zhì)變化密切相關(guān)的問題。河流底泥中的污染成分較復雜,主要污染物為重金屬和有機污染物等。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上覆水體的污染貢獻率,尤其能顯著降低內(nèi)源磷負荷,從而改善水質(zhì)。一般不宜將底泥全部挖除或挖得過深,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,通過調(diào)水對河網(wǎng)水流進行科學調(diào)度,盡量提高水體流動能力,是改善水質(zhì)的一項有效工程措施。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)污染和汛期排澇問題,調(diào)水的目的是通過水利設施(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

生態(tài)恢復(ecological restoration)是指通過人為的調(diào)控,使受損害的生態(tài)系統(tǒng)恢復到受干擾前的自然狀況,恢復其合理的內(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。人類對河流兩岸的過度利用、污水的大量排放,對河流生態(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)恢復應該包括以下3個方面的內(nèi)容:

(1)恢復河流環(huán)境,河流生態(tài)恢復要求重建或恢復己經(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、營養(yǎng)結(jié)構(gòu)、空間結(jié)構(gòu)和季節(jié)結(jié)構(gòu),在恢復計劃中應該綜合考慮。

(3)維護和改善流域范圍的生態(tài)和景觀,河流生態(tài)恢復計劃不僅針對河流本身,而應該考慮流域的影響和變化。

常用河流生態(tài)修復技術(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,或在床體的表面流動,并在床的表面種植具有處理性能好、成活率高、抗水性能強、成長周期長、美觀及具有經(jīng)濟價值的水生植物如蘆葦?shù)?形成一個獨特的生態(tài)環(huán)境,對污水進行處理。人工濕地的污染凈化過程涉及物理、化學、生物等多方面綜合作用。

(2)植物進化技術(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,利用植物的生長從污染水體中吸收利用大量污染物(主要是氮、磷等營養(yǎng)元素)。

(3)滲流生物膜凈化技術(shù),為了強化周叢生物對河水中有機污染物的去除作用,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,除了生物降解有機物外,還可能產(chǎn)生物理吸附、沉降、過濾等作用,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是通過河流生態(tài)系統(tǒng)的修復,恢復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

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,又引進新的水源;太湖藍藻暴發(fā),就是采取化學除藻法;遼寧葫蘆島市內(nèi)河道污染后,采取的是生態(tài)恢復技術(shù)。對于河道治污,只有治污標準確定后,才能決定選擇何種治污方法,目標決定技術(shù)的選擇。

參考文獻:

[1] 梁家俊. 淺談河流污染防治[J]. 科技信息:(學術(shù)版),2007(28).

[2] 徐海娟,馮本秀. 河流污染治理與生態(tài)恢復技術(shù)研究進展[J]. 廣東化工,2008,35(7).

[3] 徐軼,來永斌,賈軼然,等. 絮凝沉淀和人工濕地技術(shù)在河流污染治理中的應用[J]. 環(huán)境科學與管理, 2008,33(6).