河道(河涌)治理及生态修复技术汇总

当生活污水或工业污水排入河流或湖泊时,缺乏水动力则易丧失自净能力,破坏生态环境,从而发生富营养化现象。当受损的河流和湖泊严重缺乏水动力,富营养化程度高时,则更会引起黑臭现象。本文将国内常用的处理方法汇总如下:

主要治理思路

城市河道污染治理应以“系统整合、标本兼治、注重生态,以人为本”为原则;以治理污 染为重点。其基本思路由“截污、疏浚、治岸、修复、管理”字来概括。

截污,是河道整治的前提,包括点源污染治理和非点源污染治理。 疏浚,应定时清理河道底泥,疏通水系,改善河道水动力条件,增加河道的水环境容量,加大河道的自净能力。在控制外源之后,  影响河流水质的重要因素就是底泥对河流的二次 污染。底泥中的有机物在细菌作用下易发生好氧和厌氧性分解,不仅使水中溶解氧水平降低, 而且产生二氧化碳、甲烷、硫化氢等气体,使水体变黑发臭。

治岸,建设生态护岸和河岸景观带,构建河岸生态系统,充分保证河岸与河流水体之间 的水体交换和河道生态系统调节功能。

修复,通过物理、化学和生物手段,改善城市河道水质,修复河道生态系统。 管理,加强管理,逐步减少人为因素对河道水环境的直接破坏,同时,完善滨河活动与休闲设施,实现城市生活向滨水空间的回归。

主要的河道修复技术有

物理修复技术

(1)疏浚河床,清除底泥。河道底泥中的有机物在细菌作用下易发生好氧和厌氧性分 解,不仅使水中溶解氧水平降低,而且产生二氧化碳、甲烷、硫化氢等气体,使水体变黑发 臭。苏州河综合整治一期污水截流工程建成后,污染物排放得以大幅度削减, 但河流水质 并未出现预期的改善, 原因就是表层底泥中的污染物质向水中释放形成的二次污染[18][19]。 疏浚底泥是一种被认为整治河流最常用的方法,快速有效。河流底泥由污染物含量较低的灰 黑色浅层混合层,污染物含量较高的黑色中层富集层和自然沉积的灰黄色深层黄泥层三段构 成。疏浚应该清除黑色富集层,以彻底消除其影响。

(2)增氧曝气。河流水体曝气复氧[20]是指向河流中进行人工复氧,可以是空气,也可 以是纯氧。包括移动式充氧、固定式充氧及管道式充氧3种。对河湖水的人工增氧虽可促进 有机质矿化,降低水中 COD 的浓度,但无法迁移、转化、输出其分解后的产物,又促使浮 游藻类生长繁殖,导致水体中有机质浓度反弹。物理方法疏挖底泥、机械除藻、增氧曝气、 引水冲淤等,但往往治标难治本,而且工程费用较大。

化学修复技术

化学治理方法主要是采用各种化学药剂,如加入化学药剂杀藻、加入铁盐促进磷的沉淀、加入石灰脱氮等。常用化学除藻剂主要有易溶性的铜化合物,或者鳌合铜类物质,这些化合物对鱼类、水草等生物会产生危害甚至导致死亡,具有致癌作用,而且还可产生不可 预测的不良后遗症。用化学药剂或絮凝剂,杀灭浮游藻类,并絮凝沉淀,虽可一时降低水中 浮游藻类密度,提高水体透明度,但残存水体中的藻类残骸未移出,加速了淤积与分解矿化, 又形成无机营养盐促进水体中浮游藻类繁殖。化学治理方法虽可使水质暂时得到改善,但是 易造成二次污染。

生态-生物技术

生态-生物技术是国内外近年来发展很快的一种新技术,它是利用培育的植物或培养、 接种的微生物的生命活动,对水中污染物进行转移、转化及降解作用,从而使水体得到净化 的技术,具有处理效果好、工程造价相对较低、不需耗能或低耗能、运行成本低廉等优点。 生态-生物方法主要包括河道曝气复氧、生物膜法、生物修复法、水生植物净化法等。

(1)生物膜技术 生物膜技术是指使微生物群体附着于某些载体的表面上呈膜状,通过与污水接触,生物膜上的微生物摄取污水中的有机物作为营养吸收并加以同化,从而使污水得到净化。当前, 国外常用于净化河流的生物膜技术主要有砾间接触氧化法、排水沟(渠)的接触氧化法、生物 活性炭填充柱净化法、薄层流法和伏流净化法。

(2)生物修复技术 生物修复技术是指利用微生物及其他生物,将水体或土壤中的有毒有害污染物质现场降解为  CO2  和 H2O,或转化为无毒无害物质的工程技术[24]。用于污染水体治理的生物修复技 术主要有两类:一类是直接向污染河道水体投加经过培养筛选的一种或多种微生物菌种;另 一类是向污染河道水体投加微生物促生剂(营养物质),促进“土著”微生物的生长。

(3)水生植物净化法 水生植物净化法是利用水生植物的自然净化原理达到净化污水降低污染负荷之目的。其净化原理主要为:接触沉淀作用、水生植物的根部对氮、磷的吸收作用、土壤的脱氮作用和土壤中的矿物质的吸附与离子交换作用。

曝气复氧技术

上图为悬浮式射流曝气机及喷泉式景观曝气机

工艺流程:高强度曝气方式和低强度曝气方式。采用低强度曝气方式时,选用的曝气设施有风能曝气装置、太阳能曝气装置、风光互补曝气装置;采用高强度曝气方式时,微孔曝气适用于污染较严重的水体,射流曝气一般用于水位较深的水体,机械表曝适用于污染较轻的水体。

蹼轮式曝气机及爱尔氧曝气机


技术原理:针对河道严重缺氧处于厌氧状态,通过向污染河水通入空气加速对有机污染物、产生异臭味物质的氧化,产生的氧化最终产物可消除黑臭、降低污染物的含量。
使用范围:河道流速很小、或没有流速;河道周边具有三相供电设施;下风向没有密集的居民住宅区。
底泥修复技术:底泥的浮泥层是污染沉积最严重的分层是通过向底泥注射底泥修复药剂促进底泥有机污染降解矿化的过程;
氧化塘技术:利用水塘中的微生物和藻类对污水和有机废水进行生物处理的方法。其原理是利用菌藻共生系统来分解污染物质。
生物滤池技术:污水进入到生物滤池,通过微生物把污染物降解。首先污水进入到位于生物滤池底部的布水系统,然后缓慢地通过活性生物滤床,净化后离开滤床表面进入到大气中。生物滤池中的高效生物填料具有良好的结构稳定性和透气性能,可以保证经过长时间的稳定运行。
微生物技术:利用各种微生物的生命活动对污水中的污染物进行降解和转化,这种处理方法可以使污水中的有机物达到完全矿化的作用,并且使污水中的重金属元素得到适当转化,因而它是污水处理主要技术之一。
生态修复技术
技术原理:从生态学角度看,受损水环境实质是水生生态系统结构和功能的退化,本质是生态元之间的链接断裂或弱化,使系统网络结构破碎,生态链断裂。生物多样性的丧失是水环境受损的关键和核心,因而受损水环境的修复途径需从保护和恢复生物多样性入手,引入植物和动物,尤其是一些关键物种,重建食物链结构。
优点:生态控制法相对来说成本较低,而且不用机械、能源,不引入化学物质,没有二次污染,是目前水环境修复主要趋势之一。

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