CN102491519A - 一种景观水污染控制方法 - Google Patents

Abstract

本本发明涉及一种景观水污染控制方法，通过水下导流设施构建双水流循环系统，包括平面好氧水流循环系统、立面局部厌氧水流循环系统，以及两循环系统的交汇区域。在立面水流循环系统的厌氧段，聚磷菌厌氧释磷，当水流由立面循环系统进入与平面循环的交汇区域，聚磷菌处于好氧环境，利用PHB氧化代谢产生的能量，以聚磷的形式吸收超出生长所需量很多的磷，形成富磷微生物污泥，然后通过交汇区域的集泥槽，将富磷微生物污泥定期外排处置，使景观水中的磷得以去除。本发明通过组织构建平面好氧水流循环、立面局部厌氧水流循环，形成适宜的厌氧释磷、好氧超量吸磷环境，除磷效率高、成本低。避免了景观水体四周地面修建处理设施、以及投加化学药品等方法所引起景观破坏、成本、耐药性、二次污染等问题。

Description

一种景观水污染控制方法

技术领域

本发明涉及一种水处理技术，尤其是一种景观水污染控制方法。

 

背景技术

随着城市化的发展，因人类亲水的需求，出现了越来越多的城市景观水体。这些水体大多为静止或流动性差的封闭缓流水体，自净能力低。由于水的不断蒸发，加之各种途径的污染，污染物不断浓缩富集，城市景观水体因富营养化导致藻类大量繁殖、水质恶化的现象十分普遍。

目前，针对景观水恶化的处理有多种方法，主要包括：引水换水、循环过滤、微生物方法、生态方法、投加化学药剂等。

引水换水将消耗大量补水水源，费用高，并且水质恶化的景观水排放存在对环境的污染问题。引水换水不是解决景观水水质恶化问题的一个好的选择。

循环过滤是套用游泳池水净化方式。因景观水体水量通常比游泳池水量大得多，循环过滤运行费用相当高。此外，运行一定时间后容易出现堵塞、短流，特别是所涉及的多种机械、电气设备，需专业人员维护管理，一般物业公司不具备这样的条件。

微生物方法主要是套用污水处理方式，包括增氧曝气、在景观水中设置微生物附着载体构成接触氧化工艺。由于景观水COD较一般污水废水低得多，完全套用污水处理方式费用高、不容易取得好的效果。目前，不管是在景观水体中增设微生物附着载体、还是对景观水体进行增氧曝气，其操作控制模仿污水处理方式，加之接触氧化、单纯增氧曝气无法形成对磷进行有效去除所需的条件，故对景观水的污染控制效果十分有限。

也有采用投加生物菌剂的方法。投加生物菌剂具有效果不确定性，一些场合有效，一些场合没有效。对于有效果的地方，要大剂量投加才能使水质得到明显改善，并且效果持久性差。这主要是因为，生物菌剂在生产过程中的营养源、繁殖生长环境，与景观水体中营养源、环境存在较大差异，而适应不同营养源、不同生长环境的优势微生物种类是不一样的。生物菌剂的菌体在生产过程中的营养源和环境条件下能正常繁殖生长，但在景观水水体的营养源和环境条件下就存在“水土不服”、不容易适应、不容易进行正常的繁殖生长的问题，即使菌体“饥不择食”、以水中有机污染物为营养源，菌体的消化、吸收、代谢基本也不容易适应，难以实现水中污染物去除的持续性。并且，投加生物菌剂难以创造针对磷去除所需的交替厌氧、好氧环境条件，解决不了磷的去除问题。

生态方法目前主要限于粗放形式，实际实施中多在宏观层面。滥投水生植物、漫放水生动物引起负面问题的现象十分普遍。无法通过科学合理的生物多样性，达到水生生态平衡调节、生物链连接、水体自净能力强化，从而实现微观层面的生态系统控制。加之很多湖底池底的材质特性选择与水生动植物生存环境要求不适宜，不容易形成食物链中各种水生动植物的良好生存环境、难以构建完整的食物链，并且收割、清理水生植物带有很大的随意性，生态方法多流于形式。

投加化学药剂对控制景观水水质恶化有一定效果，例如我国申请号2008101151018曾公布的一种景观水高效循环过滤和强化除磷系统就属于这种方式。但这种采用药剂进行控制的方式，容易引入新的污染源，同时时间稍长，水中污染物不断沉积，藻类耐药性越来越强，化学药剂效能越来越低，投药时间间隔逐渐变短，投药量逐渐增大，药剂种类需频繁更换，对环境的二次污染也不断增加。

藻类是景观水水质恶化的关键性因素，由于藻的孢子可通过空气传播，藻可以落户于任何有水的地方。藻类可通过从空气中固氮获得繁殖所需的氮营养成分，通常情况下景观水不缺藻类生长繁殖所需碳源，只要水中磷含量足够，藻类就可能大量繁殖，所以景观水体水质恶化的关键问题是控制磷的问题。

目前涉及景观水污染治理的专利比较多，但专门针对景观水磷的强化去除的专利较为有限。我国专利申请号为201010238101.4的专利公开了一种通过综合运用物化吸附沉淀、物理磁性吸附、高效磁性分离净化、离心固液分离机理，经过絮凝剂、助凝剂和磁种吸附水中总磷等物质形成絮凝体，再经过带有磁鼓的高效磁性分离净化装置，使水中的总磷等被分离去除的方法，但这种方法存在过于方式过于复杂，成本较高且不利于控制等缺陷。

 

发明内容

针对上述现有技术不足，本发明要解决的技术问题是：怎样提供一种便于实施，方便控制，投资运行成本低廉且除磷效果好的景观水污染控制方法。

为了解决上述技术问题，本发明中采用了如下的技术方案：

一种景观水污染控制方法，其特点在于，在景观水域中采用水下推流器水平推动水流形成平面好氧循环系统，在平面好氧循环系统中水流沿水域平面方向形成一个循环流动的路径，进而利用水的流动使水体和空气接触、以及传递局部曝气进入水体的氧，使该循环流动的水流沿路径形成好氧环境；再在该平面好氧循环流动路径的其中一段设置向下的局部凹陷，在局部凹陷的中部水平位置设一隔断，使水平隔断下部形成厌氧环境；在水平隔断的两端和凹陷底部分别设置水下推流器或带叶片的转轴推动水流绕水平隔断沿立面方向循环流动，形成立面局部厌氧循环系统；并保持立面局部厌氧循环系统上方水流与平面好氧循环系统的水流方向一致，使立面局部厌氧循环系统的水流交替经历下部厌氧、上部好氧环境，为聚磷菌厌氧释磷、好氧超量吸磷创造条件；在水平隔断上方中部设置集泥槽，定期从集泥槽内将积累的富磷微生物污泥外排处置。

景观水体具有水深较小的特点，当利用水下推流器形成平面循环水流的同时，容易以较低的动力消耗强化水体与空气接触、或传递局部曝气进入的氧至未曝气区域水体，从而形成平面好氧循环水流环境；当在平面好氧循环水流路径局部段设置向下的局部凹陷、通过凹陷中部隔断和水下推流器构成立面局部厌氧水流环境时，构筑物深度较常规水处理构筑物仍然小得多，实施容易费用低，避免了在景观水体附近建类似构筑物引起的诸多弊端。

技术方案中，所述水下推流器属于现有成熟产品，直接购买即可实施。通过池底与水下导流隔断形成水流廊道，采用水下推流器在景观水域中形成平面好氧循环系统。水下推流器顺水流路径方向布置，调整出水口的水平方向以适应水流路径方向，带动整个水域的水体形成循环流动，使循环水流处于好氧环境，为后续经历厌氧释磷的聚磷菌在好氧环境超量吸磷创造条件。在平面好氧循环流动路径的其中一段设置向下的局部凹陷，并在局部凹陷的中部低于平面好氧循环系统底部的位置，水平设置一水平隔断，通过控制水平隔断两端、立面循环水流过水断面面积，使隔断下部形成厌氧环境。在隔断的两端和凹陷底部分别设置水下推流器或带叶片的转轴推动水流绕隔断沿立面方向循环流动、并保持立面循环隔断上方水流与平面好氧循环系统的水流方向一致，使立面循环的水流交替经历下部厌氧、上部好氧环境。在下部厌氧环境聚磷菌为优势微生物，可吸收水体中有机物，将贮存在细胞中的磷通过水解释放出来。而在随后的上部好氧环境中，聚磷菌利用PHB氧化代谢产生的能量，摄取超出生长所需量很多的磷，将磷以聚磷的形式贮藏在体内而形成富磷微生物污泥。水平隔断上方未设置水下推流器，在隔断中部设置有集泥槽，这样富磷微生物污泥随水流流动在集泥槽逐渐沉淀聚集，然后按污泥龄要求定期将富磷微生物污泥外排处置，从而使景观水中的磷得以去除。本技术方案通过构建平面好氧水流循环、立面局部厌氧水流循环，利用微生物厌氧释磷、好氧超量吸磷的原理对景观水中磷进行了强化去除。

作为优化，所述平面好氧循环系统的水流廊道由池底和水下导流隔断构成，水下导流隔断包括水下礁石和/或水下隔板。为了适应不同平面形状的水体、有效形成平面水流循环、避免不同方向水下推流器推动的水流相互影响造成能量的无谓消耗，利用导流隔断构成水流廊道。导流隔断可采用礁石形成不规则断面的水流廊道，也可以采用隔板形成规则断面的水流廊道。为了不影响景观，导流隔断采用水下形式。

作为另一优化，所述两水流循环系统的水流速度为0.16-0.30 m/s，平面循环系统水容积与立面循环水容积之比为2.5-25.0，泥龄为5-10d。通过这样的水流速度优化，池底污泥既不会淤积、又避免了因水流速度过大引起水体剧烈扰动影响微生物生长；通过这样的容积比例优化，可确保水体有机污染物被好氧微生物充分降解去除、保持两循环系统交汇处处于好氧环境，同时又可维持立面水流循环下部区域处于厌氧环境；通过这样的污泥磷优化，使聚磷菌在水体的停留时间与聚磷菌的世代时间相适应，使聚磷菌在厌氧环境下能够成为优势微生物。

作为优化，所述平面好氧循环水流廊道底部与局部凹陷交接处，具有沿凹陷平面中部方向的水平延伸段，延伸段延伸到其投影超过凹陷隔断近端沿，所述局部凹陷中部隔断的、基于平面水流方向的下游端具有倾斜向下的倾斜段，倾斜段和隔断相交呈135-150度角（倾斜段长度可采用100-500mm）。这样优化后，结合凹陷隔断、基于平面水流方向的上游端的水流推进器对水流的推动，能够避免平面好氧循环水流中的溶解氧、好氧微生物污泥直接进入局部凹陷隔断下部厌氧区域；同时，由于平面水流循环凹陷区域上游附近的推流曝气作用，能够保持局部凹陷水平隔断上部区域处于好氧环境，使立面循环的水流更有效的交替经历下部厌氧、上部好氧环境。以提高聚磷菌厌氧释磷和好氧超量吸磷的效果。

作为优化，平面好氧循环系统中远离立面局部厌氧循环系统的路径上设置有微生物附着载体。所述载体形式可以是软性填料、半软性填料、悬浮填料、人工浮岛等。这样，微生物很容易在填料上着床，而形成较充足的微生物量，可以较有效的去除水中的富余的有机污染物，进一步提高对水中有机污染物的去除效果。针对景观水不是单一的原水进水，载体远离立面局部厌氧循环系统设置，既可以及时有效去除载体附近水域的有机污染物，又可以为厌氧区域聚磷菌厌氧释磷所需有机碳源提供充分的保证。

作为另一优化，平面好氧循环系统的路径中，靠近立面局部厌氧循环系统、基于平面水流方向的上游附近设置曝气设施，而不对整个水域进行曝气。这样曝气装置提供的溶解氧，既可满足微生物好氧超量吸磷对好氧环境的要求，又可适应景观水有机污染物浓度较常规污水废水低、微生物降解有机污染物所需曝气量小的特点，可以使相应的投资运行成本得以降低。曝气设施包括曝气装置和布气器，为水处理领域现有成熟产品，实施时优选采用微孔曝气器。

另外，具体实施时，景观水体还可种植适量的水生植物，包括挺水植物、沉水植物、和浮叶植物等，可放养适量的水生动物，构成有效的食物链，以作为停电时对污染物去除的调剂。

综上所述，本发明通过组织构建平面好氧水流循环、立面局部厌氧水流循环，形成适宜的厌氧释磷、好氧超量吸磷环境，除磷效率高、成本低、运行操作方便。避免了景观水体四周地面修建处理设施、以及投加化学药品等方法所引起景观破坏、成本、耐药性、二次污染等问题。其具有便于实施，方便控制，成本低廉且除磷效果好等优点。

 

附图说明  

图1为本发明实施时与平面好氧循环系统交汇处的立面局部厌氧循环系统结构示意图。

图2 为本发明实施时平面好氧循环系统构成示意图。

    

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的系统结构作进一步的详细说明。

一种景观水污染控制方法，在景观水域中，根据水域平面形状，利用水下导流隔板1、景观水域边岸2构成水流廊道，如图2；采用水下推流器3水平推动水流形成平面好氧循环系统，在平面好氧循环系统中平面循环水流4沿水域平面方向形成一个循环流动的路径，进而利用水在流动中和空气接触、以及传递局部曝气进入水体的氧，使该平面循环流动的水体形成好氧环境；再在该循环流动路径的其中一段设置向下的局部凹陷，在局部凹陷的中部水平方向设置一隔断5，使隔断5下部形成厌氧环境，在隔断5两端和底部分别设置水下推流器6推动水流绕隔断5沿立面循环流动，形成立面局部厌氧循环系统（参见图1，图1中箭头为水流动方向），立面局部厌氧循环系统在隔断5上方的立面循环水流7方向与平面好氧循环系统的水流方向一致；立面循环水流7在绕隔断5沿立面循环流动时，交替经历下部厌氧、上部好氧环境，从而实现聚磷菌在厌氧环境释磷、在好氧环境超量吸磷形成富磷微生物污泥。在凹陷隔断5之上、中部位置设集泥槽8，按污泥龄要求定期从集泥槽8内将累积的富磷微生物污泥外排处置。

实施时，所述两循环系统的水流速度为0.16-0.30 m/s，平面循环系统水容积与立面循环水容积之比为2.5-25.0，泥龄为5-10d。

实施时，所述平面好氧循环系统底部位置高于凹陷区域中部所设置的水平隔断5，平面好氧循环系统底部在与局部凹陷交接处具有沿凹陷平面中部方向的水平延伸段9及10，延伸段延伸到其投影超过凹陷水平隔断5的近端沿；所述局部凹陷中部水平隔断5、基于平面水流4方向的下游端具有倾斜向下的倾斜段11，倾斜段11和水平隔断5相交呈135-150度角，倾斜段长度200mm；平面好氧循环系统中远离立面局部厌氧循环系统的路径上设置微生物附着载体。平面好氧循环系统的路径中，靠近立面局部厌氧循环系统、基于平面水流方向的上游附近设置曝气设施，曝气设施包括曝气装置和布气器，曝气装置风量按气水流量比5-10:1确定、风压为景观水水体深度的1.5-3倍水柱压力；布气器采用微孔曝气器。

Claims (6)

1. 一种景观水污染控制方法，其特征在于，在景观水域中采用水下推流器水平推动水流形成平面好氧循环系统，在平面好氧循环系统中水流沿水域平面方向形成一个循环流动的路径，进而利用水的流动使水体和空气接触、以及传递局部曝气进入水体的氧，使该循环流动的水流沿路径形成好氧环境；再在该平面好氧循环流动路径的其中一段设置向下的局部凹陷，在局部凹陷的中部水平位置设一隔断，使水平隔断下部形成厌氧环境；在水平隔断的两端和凹陷底部分别设置水下推流器或带叶片的转轴推动水流绕水平隔断沿立面方向循环流动，形成立面局部厌氧循环系统；并保持立面局部厌氧循环系统上方水流与平面好氧循环系统的水流方向一致，使立面局部厌氧循环系统的水流交替经历下部厌氧、上部好氧环境，为聚磷菌厌氧释磷、好氧超量吸磷创造条件；在水平隔断上方中部设置集泥槽，定期从集泥槽内将积累的富磷微生物污泥外排处置。

2.如权利要求1所述的景观水污染控制方法，其特征在于，所述平面好氧循环系统的水流廊道由池底和水下导流隔断构成，水下导流隔断包括水下礁石和/或水下隔板。

3.如权利要求1所述的景观水污染控制方法，其特征在于，所述两循环系统的水流速度为0.16-0.30 m/s，平面循环系统水容积与立面循环水容积之比为2.5-25.0，泥龄为5-10d。

4.如权利要求1所述的景观水污染控制方法，其特征在于，所述平面好氧循环系统底部位置高于凹陷区域中部所设置的隔断，平面好氧循环系统底部在与局部凹陷交接处具有沿凹陷平面中部方向的水平延伸段，延伸段延伸到其投影超过凹陷隔断近端沿，所述局部凹陷中部隔断的、基于平面水流方向的下游端具有倾斜向下的倾斜段，倾斜段和隔断相交呈135-150度角。

5.如权利要求1或2所述的景观水污染控制方法，其特征在于，平面好氧循环系统中远离立面局部厌氧循环系统的路径上设置微生物附着载体。

6.如权利要求1或2所述的景观水污染控制方法，其特征在于，平面好氧循环系统的路径中，靠近立面局部厌氧循环系统的上游区域设置有曝气设施。

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