CN102863125B - 一种村镇重污染河水原位生物强化处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于生态与环境保护领域，涉及一种村镇重污染河水原位生物强化处理方法。该方法是将重度污染河段分隔成净水膜过滤段、生物栅过滤段、人工造流段和湿地布置段4个连续区段作为污水处理单元，污水首先进入净水膜过滤段，自流至生物栅过滤段，然后对整个重度污染河段投放生物底质改良剂对其进行底质改良，污水再流入人工造流段，进入湿地布置段，之后再投放螺、蚬、巨牡蛎对整个河段的重污染河水实施底栖动物控养。本发明以河段作为处理的载体，合理搭配微纳米气泡复氧、高效净水膜与生物栅过滤、河道底质改性、人工造流、浮岛式湿地、底栖动物控养组合技术，持续改善水质，同时实现水生态系统的良性循环。
Description
技术领域
本发明属于生态与环境保护领域，具体涉及一种村镇重污染河水原位生物强化处理方法。
背景技术
我国一些经济发达地区村镇人口流动性大，外来务工人员较多，特别是一些大中城市附近的村镇，因房屋租住价格相对便宜，已成为外来务工人员首选居住地。长三角、珠三角等南方经济发达地区村镇大多沿河（浜、涌）而建，居民沿河而居，所产生的生活污水及一些村镇工业集中区企业达标排放的尾水和农业面源污水直接就近排入村镇河道，或居民在河道中冲洗便桶、痰盂、拖把及冲洗其它生产、生活用具，均致使大量含CODcr、氨氮、总磷等污染物的废水进入地表水体。此外，两岸居民将生活垃圾和农业废弃物扔置于河道岸边，导致沉积物及较多的有机污染物在河床淤积，造成河道底泥污染物积累严重，底泥中的氮、磷季节性释放，进入河水。由于氮、磷是植物生长的营养元素，水体中氮、磷含量的大量增加，势必引起水生生物和诸如蓝藻、小球藻等藻类的过度生长和繁殖，从而造成水体中溶解氧含量下降，进而引发水生动、植物大量死亡，而这些腐败的生物体又会向水体中释放污染物，加剧河道污染。所以南方很多村镇周边河流污染严重，甚至河水中的CODcr、氨氮、总磷等污染物指标均大于《污水综合排放标准》(GB8978-2002)中的一级排放标准，成为名符其实的纳污河沟。每年的春、夏、秋三季这些重度污染河段河水终日黑臭、垃圾漂浮，成了蚊蝇滋生地，严重影响附近居民的生活和身心健康。
对于这些重污染河水的治理，传统的做法是建造污水收集管网，进行污水集中处理。这种做法固然能彻底消除污染，但这种做法由于投资大、运行费用高，一般比较适合城市及大型城镇的污水处理，而对于村镇地区来说，则难以施行。同时，在一些城市河道整治过程中采用的硬化河床、修筑石块、混凝土护坡等做法虽然能够加强河浜（涌）的稳定性以及利于对河道进行清淤，但不能降解废水中的污染物，同样也不适合于村镇河道的整治。
发明内容
本发明的目的是为了有效解决我国南方村镇重污染河水的污染问题而提出的一种直接将拟治理的河段作为处理的载体，合理搭配微纳米气泡复氧、高效净水膜与生物栅过滤、河道底质改性、人工造流、浮岛式湿地、底栖动物控养组合技术，持续改善水质，同时实现水生态系统的良性循环。
本发明采用的技术方案：
将宽度为B的重度污染河段分隔成净水膜过滤段、生物栅过滤段、人工造流段和湿地布置段等4个连续区段作为污水处理单元，其中前3个河段为污水收集河段（即纳污段）。污水首先进入净水膜过滤段（长度为L1），自流至生物栅过滤段（长度为L2），然后对整个重度污染河段按照0.03kg/m2的密度投放生物底质改良剂对其进行底质改良，污水再流入人工造流段（长度为L3），进入湿地布置段（长度为L4），之后再按照0.025kg/m2的密度投放螺、蚬，按照1个/m2的密度投放巨牡蛎对整个河段的重污染河水实施底栖动物控养。上述4个治理段长度设计规则是：L1主要依据所属河段内的主要排污口设置，按该河段所收集的污水占治理河段总污水排放量的80%确定，其它三段的长度分别为：L2=0.5L1、L3=0.5L1、L4=2.0L1。
本发明所用的底质改良剂为：石灰，粘土和含有微生物制剂的腐殖质。
本发明的有益效果：
（1）本方法摒弃传统的单一物理、化学或者生物治理方法，选择原位生物强化处理方法，不仅不需要重建新的污水收集管网及污水处理构筑物，利用原有的污水排放管道将污水排入就近的河段进行处理，建设及运行成本较低，同时还修复了失去水环境生态的河流，环境生态效益显著。
（2）本发明直接在河道中对重污染河水进行生物强化降解，可将总CODcr从140.6mg/L降至65.2mg/L，总磷从3.3mg/L降至0.6mg/L，氨氮从7.8mg/L降至1.0mg/L，水体透明度由原来的不足10cm升至30cm，河水水质明显改善。
（3）本发明利用“流水不腐，户枢不蠹，动也”的水体自然生态进化原理，通过安装造流器对河水进行人工造流、复氧，使河水中的污染物不断被自然分解，河道自净能力得到恢复，在不给水体带来任何“二次污染”的前提下使得水体的黑臭现象得以消除。
附图说明
图1是村镇重污染河水原位生物强化处理方法的平面布置示意图。
图1中：Ⅰ—净水膜过滤段；Ⅱ—生物栅过滤段；Ⅲ—人工造流段；Ⅳ—湿地布置段
L1—净水膜过滤段长度；L2—生物栅过滤段长度；L3—人工造流段长度；L4—湿地布置段长度；B—河道宽度。
具体的实施方式
如图1所示，本发明以宽度为B的重度污染河段作为污水收集与生物处理的载体，将重度污染河段分隔成4个连续的不同区段作为污水处理与生态修复单元，4个不同区段分别为净水膜过滤段Ⅰ（长度为L1）、生物栅过滤段Ⅱ（长度为L2）、人工造流段Ⅲ（长度为L3）以及湿地布置段Ⅳ（长度为L4），其中Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ段为污水收集河段（即纳污段）。污水首先进入净水膜过滤段Ⅰ，自流至生物栅过滤段Ⅱ，然后对整个重度污染河段按照0.03kg/m2的密度投放生物底质改良剂对其进行底质改良，污水再流入人工造流段Ⅲ，进入湿地布置段Ⅳ，之后再按照0.03kg/m2的密度投放螺、蚬，按照1个/m2的密度投放巨牡蛎对整个河段的重污染河水实施底栖动物控养。上述4个治理段长度设计规则是：L1主要依据拟治理河段内的主要排污口数量和废水排放量，一般按该河段所收集的污水占治理河段总污水排放量的80%确定，其它三段的长度分别为：L2=0.5L1、L3=0.5L1、L4=2.0L1。
上述各处理单元的主要功能分述如下：
（1）在净水膜过滤段Ⅰ，以集中分布的污水排放管口为布置点按照该段水域面积的30%布置高效净水膜对污水进行过滤，净水膜可截留污水中的悬浮物及颗粒，去除无机物及部分有机物；同时在该段中部布置微纳米气泡复氧系统，用来处理污水中含有的大量浮游藻类、恶臭等污染物。
（2）在生物栅过滤段Ⅱ，以零星分布的污水排放管口为布置点按照该段水域面积的25%布置生物栅对来水进一步过滤，生物栅的作用主要是利用水生植物、水生动物和微生物等生态要素的协同作用完成生态修复的目的。
（3）本发明对河道进行底质改性的目的是迅速去除河底有毒物质H2S，以及在低氧条件下不完全分解的产物有机酸，稳定河底pH，减少有机质含量，改变恶臭底质。本发明所用的底质改良剂为：石灰，粘土和含有微生物制剂的腐殖质。
（4）在人工造流段Ⅲ，以零星分布的污水排放管口为布置点布置复氧造流器对河水人工造流，人工造流的目的是为了通过超微小气泡带动污水中的悬浮物、胶体物质及油类上浮，并达到去除的目的，同时增加了水体中的溶解氧。
（5）在湿地布置段Ⅳ，按照该段水域面积的25%布置浮岛式湿地，沿着水流方向每隔6m布置一处，将湿地填料合理布置在浮体之上，形成填料浮体，在上方合理搭配栽种大量水生植物，挺水植物选用再力花、菖蒲、美人蕉、鸢尾等；浮水植物寒季用圆币草、聚草、雍菜等；沉水植物选用菹草、水毛莨、马来眼子菜等，主要利用水生植物和生物膜载体上附着的大量微生物能迅速吸收水体中氮磷等营养物质的能力，保持水体净化作用。
（6）本发明向水体均匀投放螺、蚬、巨牡蛎进行底栖动物控养，这些底栖动物对污染河水的耐受性好，同时净化河水效果显著。
以下提供5个实施例对本技术进一步说明。
实施例1
河道平均宽度B=12m，平均水深2.0m，水域面积3840m2，沿着水流方向，将河段分为净水膜过滤段Ⅰ（长度为L1=80m）、生物栅过滤段Ⅱ（长度为L2=40m）、人工造流段Ⅲ（长度为L3=40m）及湿地布置段Ⅳ（长度为L4=160m）；在净水膜过滤段Ⅰ，以集中分布的污水排放管口为布置点布置高效净水膜288m2，同时在该段中部布置2台功率为0.75KW/台的微纳米气泡复氧设备对污水曝气复氧；在生物栅过滤段Ⅱ，以零星分布的污水排放管口为布置点布置生物栅120m2；然后对整个重度污染河段投放由石灰、粘土和含有微生物制剂的腐殖质组成的生物底质改良剂115.2kg对其进行底质改良；在人工造流段Ⅲ，以零星分布的污水排放管口为布置点各布置2台功率为2.2KW/台的复氧造流器对河水人工造流；在湿地布置段Ⅳ，顺着水流方向每隔6m布置一处浮岛式湿地，湿地面积为480m2；之后投放螺、蚬115.2kg，投放巨牡蛎3840个对整个河段的重污染河水实施底栖动物控养；污水依次流经上述各处理单元，最后可将该河段的重污染河水进行生物强化降解，可将总计600m3/d的污水的CODcr从140.6mg/L降至65.2mg/L，总磷从3.3mg/L降至0.6mg/L，氨氮从7.8mg/L降至1.0mg/L，水体透明度由原来的不足10cm升至30cm，河水水质明显改善。
实施例2
河道平均宽度B=10m，平均水深2.5m，水域面积2400m2，沿着水流方向，将河段分为净水膜过滤段Ⅰ（长度为L1=60m）、生物栅过滤段Ⅱ（长度为L2=30m）、人工造流段Ⅲ（长度为L3=30m）及湿地布置段Ⅳ（长度为L4=120m）；在净水膜过滤段Ⅰ，以集中分布的污水排放管口为布置点布置高效净水膜180m2，同时在该段中部布置2台功率为0.75KW/台的微纳米气泡复氧设备对污水曝气复氧；在生物栅过滤段Ⅱ，以零星分布的污水排放管口为布置点布置生物栅75m2；然后对整个重度污染河段投放由石灰、粘土和含有微生物制剂的腐殖质组成的生物底质改良剂72kg对其进行底质改良；在人工造流段Ⅲ，以零星分布的污水排放管口为布置点各布置2台功率为2.2KW/台的复氧造流器对河水人工造流；在湿地布置段Ⅳ，顺着水流方向每隔6m布置一处浮岛式湿地，湿地面积为300m2；之后投放螺、蚬72kg，投放巨牡蛎2400个对整个河段的重污染河水实施底栖动物控养；污水依次流经上述各处理单元，最后可将该河段的重污染河水进行生物强化降解，可将总计500m3/d的污水的CODcr从271mg/L降至37.27mg/L，总磷从4.3mg/L降至0.241mg/L，氨氮从26.6mg/L降至1.234mg/L，水体透明度由原来的不足15cm升至30cm，河水水质明显改善。
实施例3
河道平均宽度B=15m，平均水深3.0m，水域面积6000m2，沿着水流方向，将河段分为净水膜过滤段Ⅰ（长度为L1=100m）、生物栅过滤段Ⅱ（长度为L2=50m）、人工造流段Ⅲ（长度为L3=50m）及湿地布置段Ⅳ（长度为L4=200m）；在净水膜过滤段Ⅰ，以集中分布的污水排放管口为布置点布置高效净水膜450m2，同时在该段中部布置3台功率为0.75KW/台的微纳米气泡复氧设备对污水曝气复氧；在生物栅过滤段Ⅱ，以零星分布的污水排放管口为布置点布置生物栅187.5m2；然后对整个重度污染河段投放由石灰、粘土和含有微生物制剂的腐殖质组成的生物底质改良剂180kg对其进行底质改良；在人工造流段Ⅲ，以零星分布的污水排放管口为布置点各布置2台功率为2.2KW/台的复氧造流器对河水人工造流；在湿地布置段Ⅳ，顺着水流方向每隔6m布置一处浮岛式湿地，湿地面积为750m2；之后投放螺、蚬180kg，投放巨牡蛎6000个对整个河段的重污染河水实施底栖动物控养；污水依次流经上述各处理单元，最后可将该河段的重污染河水进行生物强化降解，可将总计800m3/d的污水的CODcr从243mg/L降至33.42mg/L，总磷从3.8mg/L降至0.21mg/L，氨氮从23.5mg/L降至1.09mg/L，水体透明度由原来的不足17cm升至34cm，河水水质明显改善。
实施例4
河道平均宽度B=20m，平均水深2.5m，水域面积12000m2，沿着水流方向，将河段分为净水膜过滤段Ⅰ（长度为L1=150m）、生物栅过滤段Ⅱ（长度为L2=75m）、人工造流段Ⅲ（长度为L3=75m）及湿地布置段Ⅳ（长度为L4=300m）；在净水膜过滤段Ⅰ，以集中分布的污水排放管口为布置点布置高效净水膜900m2，同时在该段中部布置4台功率为0.75KW/台的微纳米气泡复氧设备对污水曝气复氧；在生物栅过滤段Ⅱ，以零星分布的污水排放管口为布置点布置生物栅375m2；然后对整个重度污染河段投放由石灰、粘土和含有微生物制剂的腐殖质组成的生物底质改良剂360kg对其进行底质改良；在人工造流段Ⅲ，以零星分布的污水排放管口为布置点各布置2台功率为2.2KW/台的复氧造流器对河水人工造流；在湿地布置段Ⅳ，顺着水流方向每隔6m布置一处浮岛式湿地，湿地面积为1500m2；之后投放螺、蚬360kg，投放巨牡蛎12000个对整个河段的重污染河水实施底栖动物控养；污水依次流经上述各处理单元，最后可将该河段的重污染河水进行生物强化降解，可将总计1000m3/d的污水的CODcr从210mg/L降至28.88mg/L，总磷从3.1mg/L降至0.17mg/L，氨氮从22.8mg/L降至1.06mg/L，水体透明度由原来的不足20cm升至40cm，，河水水质明显改善。
实施例5
河道平均宽度B=30m，平均水深2.5m，水域面积30000m2，沿着水流方向，将河段分为净水膜过滤段Ⅰ（长度为L1=250m）、生物栅过滤段Ⅱ（长度为L2=125m）、人工造流段Ⅲ（长度为L3=125m）及湿地布置段Ⅳ（长度为L4=500m）；在净水膜过滤段Ⅰ，以集中分布的污水排放管口为布置点布置高效净水膜2250m2，同时在该段中部布置5台功率为0.75KW/台的微纳米气泡复氧设备对污水曝气复氧；在生物栅过滤段Ⅱ，以零星分布的污水排放管口为布置点布置生物栅937.5m2；然后对整个重度污染河段投放由石灰、粘土和含有微生物制剂的腐殖质组成的生物底质改良剂900kg对其进行底质改良；在人工造流段Ⅲ，以零星分布的污水排放管口为布置点各布置2台功率为2.2KW/台的复氧造流器对河水人工造流；在湿地布置段Ⅳ，顺着水流方向每隔6m布置一处浮岛式湿地，湿地面积为3750m2；之后投放螺、蚬900kg，投放巨牡蛎30000个对整个河段的重污染河水实施底栖动物控养；污水依次流经上述各处理单元，最后可将该河段的重污染河水进行生物强化降解，可将总计1500m3/d的污水的CODcr从112mg/L降至51.93mg/L，总磷从2.8mg/L降至0.5mg/L，氨氮从6.4mg/L降至0.82mg/L，水体透明度由原来的不足25cm升至45cm，河水水质明显改善。
Claims (4)
1.一种村镇重污染河水原位生物强化处理方法，其特征在于，是将宽度为B的重度污染河段分隔成净水膜过滤段、生物栅过滤段、人工造流段和湿地布置段4个连续区段作为污水处理单元，其中前3个河段为污水收集河段；污水首先进入长度为L1的净水膜过滤段，自流至长度为L2的生物栅过滤段，然后对整个重度污染河段按照0.03kg/m2的密度投放生物底质改良剂对其进行底质改良，污水再流入长度为L3的人工造流段，进入长度为L4的湿地布置段，之后再按照0.025kg/m2的密度投放螺、蚬，按照1个/m2的密度投放巨牡蛎对整个河段的重污染河水实施底栖动物控养；其中，L1依据所属河段内的主要排污口设置，按该污水收集河段所收集的污水占治理河段总污水排放量的80%确定，其它区段的长度分别为：L2=0.5L1、L3=0.5L1、L4=2.0L1。
2.根据权利要求1所述的村镇重污染河水原位生物强化处理方法，其特征在于，所述生物底质改良剂是石灰、粘土和含有微生物制剂的腐殖质。
3.根据权利要求1所述的村镇重污染河水原位生物强化处理方法，其特征在于，在净水膜过滤段，以集中分布的污水排放管口为布置点按照该段水域面积的30%布置高效净水膜对污水进行过滤；同时在该段中部布置微纳米气泡复氧系统。
4.根据权利要求1所述的村镇重污染河水原位生物强化处理方法，其特征在于，在湿地布置段，按照该段水域面积的25%布置浮岛式湿地，沿着水流方向每隔6m布置一处，将湿地填料布置在浮体之上，形成填料浮体，在上方搭配栽种水生植物。
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| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20161229 Address after: 241000 Anhui Province, Wuhu city Yijiang District Ma Tang Town Center 2 floor Plaza Patentee after: ANHUI SHUIYUN ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY CO., LTD. Address before: Gehu Lake Road Wujin District 213164 Jiangsu city of Changzhou province No. 1 Patentee before: Changzhou University |
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| CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 241000 2 floor, Central Plaza, Ma Tang new town, Yijiang District, Wuhu, Anhui. Patentee after: Anhui water rhyme environmental protection Limited by Share Ltd Address before: 241000 2 floor, Central Plaza, Ma Tang new town, Yijiang District, Wuhu, Anhui. Patentee before: ANHUI SHUIYUN ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY CO., LTD. |
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| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Application publication date: 20130109 Assignee: WUHU WOTAI ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY Co.,Ltd. Assignor: ANHUI SHUIYUN ENVIRONMENTAL PROTECTION Co.,Ltd. Contract record no.: X2021990000089 Denomination of invention: An in situ bioaugmentation treatment method for heavily polluted river water in villages and towns Granted publication date: 20140430 License type: Common License Record date: 20210207 |