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。

污水处理投资模式名词解释:BOT、BTO、TOT、BOO等

在污水处理厂筹备、建设、运营阶段,目前存在多种运作方式:

BOT/BOOT
BOT(Build-Operate-Transfer,建设-运营-移交)或者BOOT(Build-Own-Operate-Transfer,建设-拥有-运营-移交)是指在政府授予的特许权下,民营机构为水务设施项目进行融资,并负责建设、拥有和经营这些设施,在一定期限内有权向用户或特定部门收取费用;待特许期满,民营机构将该设施及其所有权移交(通常无偿)给政府方。

BOT/BOOT模式适合于有收费机制的新建设施,譬如水厂、污水处理厂等终端处理设施,是最为常见的公私合营的投融资模式。其中,项目所有权归属民营机构的安排与民营机构须完成项目融资有直接的关系。尽管如此,政府对BOT项目仍有特许协议下的监管权利和战略上的最终控制。

BTO
BTO(Build-Transfer-Operate,建设-移交-运营)是指民营机构为水务设施融资并负责其建设,完工后即将设施所有权(注意实体资产仍由民营机构占有)移交给政府方;随后政府方再授予该民营机构经营该设施的长期合同,使其通过向用户收费,收回投资并获得合理回报。

BTO模式适合于有收费权的新建设施,譬如水厂、污水处理厂等终端处理设施,政府希望在运营期内保持对设施的所有权控制。事实上,国内操作的相当部分名为BOT的项目,若严格从合同条件界定,更接近于BTO模式,因为其特许协议中规定政府对项目资产和土地使用权等拥有所有权。

TOT
TOT(Transfer-Operate-Transfer,移交-运营-移交)是指政府部门将拥有的水务设施移交给民营机构运营,通常民营机构需要支付一笔转让款,以获得一定期限内运营管理该设施的收费权,民营机构通过收费收回投资、获得回报;期满后再将设施无偿移交给政府方。

TOT模式适合于有收费补偿机制的存量设施,政府部门希望通过经营权转让套现。在国内实践中,移交给民营机构的仅为经营权还是包含资产所有权的两种交易条件都出现过。前一种交易条件下,非常类似于政府一次性收回几十年设施租金,因此称为POT(Purchase-Operate-Transfer,收购-运营-移交)可能更准确;若不为融资计,可以采用LOT(Lease-Operate-Transfer,租赁-运营-移交)的模式引入民营机构,政府仍可获定期租金收入。

BOO
BOO(Build-Own-Operate,建设-拥有-运营)是指民营机构在政府授予的特许权下投资建设水务设施,拥有该设施的所有权并负责其经营,除非因严重违规等原因被政府收回特许经营权,否则民营机构将一直拥有并经营该设施。当然,获得特许权的同时意味着必须接受政府在运营质量和定价等方面的监管。

BOO模式适合于收益不高,需要给投资人提供更多财务激励的新建项目;与此同时,要求政府对这些设施的运营服务质量易于监管,且监管成本合理、稳妥可靠。

该模式在国内固废类项目使用较多,如常熟垃圾焚烧项目BOO,但国内的水务项目极少采用这种模式。

BT

BT模式投资是BOT的一种变换形式,是指一个项目的运作通过项目管理公司总承包后,由承包方垫资进行建设,建设验收完毕再移交给项目业主。通俗地说,BT投资也是一种“交钥匙工程”,社会投资人投资、建设,建设完成以后“交钥匙”,政府再回购,回购时考虑投资人的合理收益。

环保部:“十二五”减排具体目标出炉

11月17日,环保部“十二五”规划已经初步拟订了二氧化硫和化学需氧量(COD)的总量控制目标。到2015年,二氧化硫的排放总量将比2010年减少10%,而COD的排放总量将比2010年减少5%。

二氧化硫的总量控制延续了“十一五”的目标,而COD减排目标则降低了一半(“十一五”该项目标是减少10%)。“COD的目标降得如此之多,这是一个令人惊讶的变化。”环保部环境与经济政策研究中心的一位研究员对记者说。

“十一五”期间,相比二氧化硫,COD的减排难度非常大。环保部污染物排放总量控制司司长赵华林在日前召开的中国环境与发展国际合作委员会2010年年会上公开表示,“十二五”期间的减排方式,要从“十一五”期间的工程减排为主转换到结构减排为主。

“结构减排的难度更大。一调结构,牵扯的面很广,很容易伤筋动骨。”一位地方环保系统的官员对记者表示,减排目标的实现并非难事,“在很多地方,调结构调了很多年,并没有多大效果。”

在减排目标和减排方式之外,减排的基数也引人关注。据知情人士透露,在环保部内部,就是以2010年的数据为基数还是以2005年的数据为基数,一直存在争议。

从工程减排到结构减排

“十一五”期间的减排主要靠工程减排完成,而这种方式已经难以为继。

“十一五”期间,二氧化硫和COD是第一次作为约束性指标,纳入总量控制的考核范围。“起步之初,工程减排是必须的,而且往往以此为主,因为这种方式操作起来比较简单。”前述地方环保官员对记者表示。

所谓工程减排,就是电厂上脱硫设施和企业上污水处理设施,以减少主要污染物的排放。据赵华林介绍,“十一五”期间的减排工程实现了突飞猛进式的增长。

“如今脱硫机组的装机能力是2005年以前的十倍,从4000万千瓦增加到4.7亿千瓦。”赵华林表示,城市污水处理厂由2005年的5000万吨日处理能力,上升到了去年的一亿吨污水处理能力,“十一五”期间污水处理厂的建设数量是此前50年总量的一倍。

但前述地方官员告诉记者,这样的减排工程建设总量和速度已经接近极限,因此“十二五”期间必须寻找新的减排突破口。

“当前在气候谈判的国际形势下,不调结构,就难以完成碳强度的减排目标承诺。”前述环保部环境与经济政策研究中心的研究员认为,这次要动真格的了。

所谓结构减排,就是通过调整经济结构、产业结构和生产结构来实现总量减排,而这需要各个部委的积极配合。

国家能源局正致力推动区域燃煤总量目标的制定和分解。不过,对于真正的排放大户央企而言,地方政府很难对这些企业形成实际有效的约束。

“建议在高排放的重点行业如电力行业,要推行燃煤总量控制,这样才能从根本上控制二氧化硫的排放增长。”中央编译局的一位研究员对记者表示。

争议减排基数年

同减排目标能否实现相比,美国环保协会中国项目负责人张建宇更关心减排基数的问题。

他认为,如果以2010年的排放数据为基数,不利于各个地区和企业参与减排。“假设A省在”十一五”期间超额完成了减排任务,而B省只是完成了规定的减排任务。如果以2010年的数据为基数,那么A省显然比B省进一步减排的难度更大。”

张建宇说,如果要求在2010年排放基础上再减少相同的比例,显然“十一五”期间“跑的快”的省份就很吃亏,这种设计对它很不公平,打击了它的积极性。如果以2005年的数据作为基数,则更为公平一些。

然而,一个更大的挑战是,由于国家在“十一五”期间污染物控制的三大原则之一是淡化基数,所以2005年的基数是否准确、是否科学让人怀疑。如果再沿用这个数据作为“十二五”总量控制的基数,会不会“错上加错”?

“这是一个很大的矛盾,需要国家在权衡后做出取舍。”前述环保部环境与经济政策研究中心的研究员对记者表示,这一问题的解决涉及到“十三五”和更为长远的减排战略安排,必须妥善解决。

张建宇表示,确定基数之后,如何完善“十一五”期间从中央到地方,从地方到企业的分解方法,将是当务之急。