CN104261627A - 一种富营养化水体的污染控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种富营养化水体的污染控制方法，包括在溪流设置地表径流生态截留净化工程和前置库净化工程，地表径流生态截留净化工程包括对溪流源头段均进行深挖处理，铺设滤料；对溪流边坡陡峭处水土流失段进行加固，对溪流边坡黄土裸露段采用植被恢复形式进行护岸；在溪流末段新建截滤沟；前置库净化工程包括分别在主流和支流设置前置库；在前置库的进水口设置沉淀区；在前置库内设置多级迂回式蛇形延伸廊道，在廊道中设置人工生物介质区；在前置库种植水生植物。本发明的富营养化水体的污染控制方法，用于对进入湖泊的溪流水体进行源头污染控制，形成有利于硝化反硝化交替进行的脱氮反应条件，无需化学药剂，无二次污染，能从根本上解决问题。

Description

一种富营养化水体的污染控制方法

技术领域

本发明属于污染处理领域，尤其涉及一种富营养化水体的污染控制方法。

背景技术

水体富营养化是指在人类活动的影响下，生物所需的氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡的现象。由于水体富营养化的形成原因是人类活动排放的营养物质，所以城市近郊的水体作为人类活动排污的受纳水体，更易富营养化且程度尤为严重。目前，水体富营养化已经成为全球瞩目的重大环境问题之一。

城市近郊，由于茶园耕作、降雨、旅游污染等因素，会使内湖的氮、磷等营养物质超标。

目前，污染水体治理技术按照治理手段划分可分为化学处理、物理处理和生物处理方法。利用化学方法治理富营养化水体需大量投加化学药剂，因此其成本也较为昂贵，同时所加入的化学药剂在治理的同时也容易引起二次污染，对水体的整个生态环境也会有一定的影响。物理处理方法包括：1、截污截断排入水体的各种污染源；2、清淤消除浮泥，减少内源污染；3、调水冲污；迅速消除或稀释水体中的污染物，增加水体溶氧量和生物量；4、人工曝气加快有机物质分解、补充溶氧量。生物处理方法是指在水体中培养可降解吸收氮、磷物质的微生物，以调节水体。

现有技术的治理方法对水体富营养化的控制都能起到一定的作用，同时也存在一些问题，(1)化学处理方法，其需要使用大量化学药剂，成本较高，易产生二次污染，且是末端治理，不能解决问题根本；(2)物理处理方法，人工清淤、截污等方法具有阶段性的特点，会随着政策的改变而改变；(3)生物处理方法，由于微生物培养需要时间的长短不易掌握，微生物活性的保持也不确定，因此该方法具有不可持续性。

综上所述，目前现有技术中针对城市近郊的内湖入流氮、磷超标等情况，无特别好的防控手段。

发明内容

本发明的目的在于提供一种富营养化水体的污染控制方法，结合微生物处理和物理处理方法，对水体进行调节，防止水体富营养化污染。

为了实现上述发目的，本发明技术方案如下：

一种富营养化水体的污染控制方法，

所述控制方法包括在所述溪流设置地表径流生态截留净化工程和前置库净化工程，所述地表径流生态截留净化工程包括以下工序：

对溪流源头段均进行深挖处理，铺设滤料；

对溪流边坡陡峭处水土流失段进行加固，对溪流边坡黄土裸露段采用植被恢复形式进行护岸；

在溪流末段新建截滤沟；

所述前置库净化工程包括如下工序：

分别在溪流的主流和支流设置前置库；

在所述前置库的进水口设置沉淀区，对溪流水体的悬浮颗粒进行沉淀去除；

在所述前置库内设置多级迂回式蛇形延伸廊道，在廊道中设置与溪流水底垂直的人工生物介质区，对溪流水体的有机物和氮磷污染物进行拦截和降解；

在所述前置库内种植水生植物，对溪流水体的悬浮颗粒物进行拦截沉降，对溪流水体的营养物质和污染物质进行降解，对溪流水体中的氮磷污染物进行吸收。

进一步地，所述滤料由沸石和砾石组成，所述沸石和砾石的数量比为1：3，直径均为40～100毫米，所述滤料铺设的厚度为20厘米。形成既具有过滤功能，又具有填充功能的区域。

所述对溪流边坡陡峭处水土流失段进行加固，包括工序：

对溪流边坡陡峭处水土流失段采用加设景石及松木桩形式进行加固。

所述截滤沟的建造包括工序：

挖掘沟渠，所述沟渠的截面尺寸为800*600毫米，在沟渠中回填沸石42方和砾石126方。

进一步地，所述沉淀区处还建造有底泥收集与排出系统，对沉淀区沉淀的底泥进行收集和清理，所述底泥收集与排出系统的建造包括工序：

基于沉淀区附近的水体护岸和底坡，建造污泥收集槽。

及时排除沉淀污泥，实现悬浮颗粒物的高效去除。

进一步地，所述沉淀区前端也设置有与溪流水底垂直的人工生物介质区，对流入前置库的水体预先进行有机物和氮磷污染物的拦截和降解。对溪流进入前置库的水体先进行处理，形成二次处理环节，进一步净化水体。

进一步地，所述水生植物包括沉水植物和浮水植物，所述沉水植物为金鱼藻、黒藻、苦草、或菹草中的几种组合，所述浮水植物为睡莲或荷花，所述水生植物为四季交替种植，所述水生植物中沉水植物种植面积为前置库水面面积的90％以上。进一步进化水体。

进一步地，所述多级迂回式蛇形延伸廊道的建造工序如下：

利用打桩机将至少2根松木桩打入前置库水底固定，并在所述松木桩外侧包覆一圈土工布层，形成第一道挡水墙；

重复上述工序，在前置库内形成至少两道挡水墙，所述至少两道挡水墙设置成迂回式蛇形延伸状；

在相邻的挡水墙之间设置与溪流水底垂直的人工生物介质区，对溪流水体的有机物和氮磷污染物进行拦截和降解。

多级迂回式蛇形延伸廊道主要采用的措施是设置松木桩导流墙，其目的是延缓水力停留时间，经流量仪测试，施工前的水力停留时间约为24h，通过设置导流墙后水力停留时间达到48h，延长水力停留时间可以提高污染物的去除率、提高反硝化脱氮速率，提高氮的去除率。

进一步地，相邻的所述的主流的前置库之间的水面高度差为5.53米，平均水深为1.34米；相邻的所述的支流的前置库之间的水面高度差为2.6米，平均水深为1.54米。

形成逐级净化系统，确保进入湖泊的水体是无污染的。

本发明提出的一种富营养化水体的污染控制方法，以推流式多级迂回式蛇形延伸廊道、人工生物介质拦截、污泥沉淀回收利用单元组合作为基础，形成有利于硝化反硝化交替进行的脱氮反应条件。通过廊道内挂膜载体的设置促进水中悬浮物的拦截和生化过程的强化，通过底部沉淀区和污泥收集单元的设置回收可利用的碳源。不需要使用化学药剂，成本较低，不会产生二次污染，贯穿整个水体，从根本解决问题。且水生植物种植和人工介质的投放增强了微生物反应的强度，可持续性较好，真正实现低碳源水体的高效生物脱氮。

附图说明

图1是本发明的多级迂回式蛇形延伸廊道的结构示意图；

具体实施方式

下面结合实施例对本发明技术方案做进一步详细说明，以下实施例不构成对本发明的限定。

实施例一：

龙泓涧位于西湖西南片山区，为西湖上游重要溪流，由主流和支流组成。主流源起风篁岭东龙井泉，沿龙井路蜿蜒至茅家埠汇入西湖，长约2.8km；支流从月桂峰山脚发源，沿普福岭路至茅家埠汇入西湖，约1.4km。

龙泓涧流域是我国著名的“龙井茶”产地，该流域内分布着龙井村、双峰村和茅家埠村三个自然村，住户约为1012户，总人口约1912人，流域内农地均种植龙井茶，茶园面积约为1488.4亩。流域内其他经济活动也是以“龙井茶”为亮点的品茶、农家乐餐饮等茶文化特色休闲产业。龙泓涧主要汇集月桂峰、吉庆山、龙井山、鸡笼山等处的山涧溪流，以及区域内的茶园、农居点、旅游景点产生的生活污、废水。虽然龙泓涧流域内的点源污染已经得到控制，但由于茶园耕作、降雨、旅游污染等因素，龙泓涧及其支流的氮污染居高不下，总氮含量远高于西湖水体中总氮浓度。

本实施例的富营养化水体的污染控制方法，用于对进入湖泊前的溪流水体进行源头污染控制，即对龙泓涧及其支流的水体污染进行控制，包括地表径流生态截留净化工程和前置库净化工程。

其中，地表径流生态截留净化工程具体包括工序如下：

将整个工程的施工分为四段；

第一段，溪流流域长度为985米，溪流宽度3～5米不等，根据最小干扰原则，利用原有溪流进行深挖处理，深挖后在溪流底部铺设厚度约为20厘米的滤料，所采用的滤料为直径为40-100毫米的沸石和砾石，沸石和砾石的比例按1:3配置。并对溪流沿线边坡陡峭处水土流失部分驳岸采用景石护坡及松木桩护坡等形式进行加固，黄土裸露处采用植被恢复等形式进行护岸。

第二段，溪流流域长度为303米，溪流宽度2～3米不等，采用形式与第一段相同。

第三段，溪流流域长度为194米，溪底宽度2～3米不等，处理方式同第一段。

第四段，溪流流域长度为343米，在此段建造截滤沟，目的是将龙泓涧支流西侧大面积茶园地表水经截滤沟过滤处理。该截滤沟的建造包括工序：挖掘沟渠，沟渠的截面尺寸为800*600毫米，在沟渠中回填沸石42方和砾石126方。

本实施例的地表径流生态截留净化工程滤料回填量情况如下：回填沸石量为522方，砾石为1566方。

本实施例富营养话水体的污染控制方法，前置库净化工程包括以下工序，

工序一：分别在溪流的主流和支流设置前置库；

龙泓涧主流设五个前置库，从一号前置库到五号前置库水面高度差为5.53米，总蓄水量约为40000立方米，平均水深为1.34米。

龙泓涧支流设四个前置库，从一号前置库到四号前置库水面高差为2.6米，总蓄水量约为37300立方米，平均水深为1.54米。

工序二：在前置库的进水口设置沉淀区，对溪流水体的悬浮颗粒进行沉淀去除；

在龙泓涧主流的前置库进水口处，铺设滤料，该滤料也为直径为40-100毫米的沸石和砾石，沸石和砾石的比例按1:3配置。利用滤料的物理性，对进入前置库的水体进行沉淀过滤作用。

其中，在沉淀区处还建造有底泥收集与排出系统，对沉淀区沉淀的底泥进行收集和清理，其建造工序为，基于沉淀区附近的水体护岸和底坡，建造污泥收集槽。污泥经过沉淀区的沉淀进入污泥收集槽，再对污泥收集槽定期进行清理，就可以大大地减少进入前置库的悬浮颗粒和污泥。

值得注意的是，在沉淀区的前端还设置有与溪流水底垂直的人工生物介质区，对流入前置库的水体预先进行有机物和氮磷污染物的拦截和降解。

对于龙泓涧支流，操作与主流相同，故不在此赘述。

工序三：在前置库内设置多级迂回式蛇形延伸廊道，在廊道中设置与溪流水底垂直的人工生物介质区，对溪流水体的有机物和氮磷污染物进行拦截和降解；

多级迂回式蛇形延伸廊道的建造工序如下：

利用打桩机将至少2根松木桩打入前置库水底固定，并在所述松木桩外侧包覆一圈土工布层，形成第一道挡水墙；

重复上述工序，在前置库内形成至少两道挡水墙，该至少两道挡水墙设置成迂回式蛇形延伸状；

在本实施例的龙泓涧主流设五个前置库和龙泓涧支流的四个前置库中，都设置有六道挡水墙，如图1所示，也就是说，n＝5，这些前置库内设置有五条迂回的廊道，水流需要从五条廊道中逐渐穿过再流入下一级前置库。挡水墙的数量并无严格限制，需要根据水体需要的水力停留时间，与微生物的生化反应，水流速度等进行调整和优化设计。

其中，本实施例的挡水墙是由长度3～4.2米，直径为12～15厘米的松木桩形成。值得注意的是，本实施例的松木桩施工时要确保木桩的垂直度，做到先轻锤，后重锤，同时控制桩顶标高及松木桩墙的直顺度。松木桩墙体打设完成后复合土工膜防渗漏，桩身覆盖土工膜相接处搭接长度不得小于50厘米，土工膜底部采用直径10厘米的碎石坠带嵌入湖底淤泥层固定，顶部与松木桩顶齐平。

龙泓涧主流前置库长度为428米，打设松木桩墙总长约950米。

龙泓涧支流前置库长度为393米，打设松木桩约702米。

主流和支流合计需打设松木桩墙约1652米。主要采用的措施及目的相同。

当多级迂回式蛇形延伸廊道建造完毕后，还需要在廊道中间设置与溪流水底垂直的人工生物介质区，对溪流水体的有机物和氮磷污染物进行拦截和降解。

其中，该人工生物介质区是由等距离设置的多块人工截膜形成，该人工截膜的结构，包括矩形框架，在矩形框架内侧设置有多根平行的等距离的安装杆，在该安装杆上绞接有塑料绳索。非常多的塑料绳索在水体中形成有利于微生物繁衍的场所，加强了水体的净化能力。

水流从多级迂回式蛇形延伸廊道的一个端口进入，从另一端的端口处流出。不但水力停留时间增加，还经过了人工介质区的净化，与水体中的微生物发生硝化反硝化反应，可去氮磷，控制水体的富营养化污染。

工序四：在前置库内种植水生植物，对溪流水体的悬浮颗粒物进行拦截沉降，对溪流水体的营养物质和污染物质进行降解，对溪流水体中的氮磷污染物进行吸收。

无论是龙泓涧主流前置库还是龙泓涧支流前置库，都在水体内种植大量水生植物。其中，水生植物包括沉水植物和浮水植物，沉水植物为金鱼藻、黒藻、苦草、或菹草中的几种组合，浮水植物为睡莲或荷花。水生植物为四季交替种植，沉水植物种植面积为前置库水面面积的90％以上。

需要注意的是，水生植物后期的管养极为重要，植物在衰败期必须及时收割，避免造成水质二次污染；沉水植物种群达到一定规模时也必须收获，既防止二次污染，也保持景观效果。如果浮头露出水面，造成水面上的漂浮物搁置，影响视觉景观。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种富营养化水体的污染控制方法，用于对进入湖泊的溪流水体进行源头污染控制，其特征在于，所述控制方法包括在所述溪流设置地表径流生态截留净化工程和前置库净化工程，所述地表径流生态截留净化工程包括以下工序：

对溪流源头段均进行深挖处理，铺设滤料；

对溪流边坡陡峭处水土流失段进行加固，对溪流边坡黄土裸露段采用植被恢复形式进行护岸；

在溪流末段新建截滤沟；

所述前置库净化工程包括如下工序：

分别在溪流的主流和支流设置前置库；

在所述前置库的进水口设置沉淀区，对溪流水体的悬浮颗粒进行沉淀去除；

在所述前置库内设置多级迂回式蛇形延伸廊道，在廊道中设置与溪流水底垂直的人工生物介质区，对溪流水体的有机物和氮磷污染物进行拦截和降解；

在所述前置库内种植水生植物，对溪流水体的悬浮颗粒物进行拦截沉降，对溪流水体的营养物质和污染物质进行降解，对溪流水体中的氮磷污染物进行吸收。

2.根据权利要求1所述的富营养化水体的污染控制方法，其特征在于，所述滤料由沸石和砾石组成，所述沸石和砾石的数量比为1:3，直径均为40～100毫米，所述滤料铺设的厚度为20厘米。

3.根据权利要求1所述的富营养化水体的污染控制方法，其特征在于，所述对溪流边坡陡峭处水土流失段进行加固，包括工序：

对溪流边坡陡峭处水土流失段采用加设景石及松木桩形式进行加固。

4.根据权利要求1所述的富营养化水体的污染控制方法，其特征在于，所述截滤沟的建造包括工序：

挖掘沟渠，所述沟渠的截面尺寸为800*600毫米，在沟渠中回填沸石42方和砾石126方。

5.根据权利要求1所述的富营养化水体的污染控制方法，其特征在于，所述沉淀区处还建造有底泥收集与排出系统，对沉淀区沉淀的底泥进行收集和清理，所述底泥收集与排出系统的建造包括工序：

基于沉淀区附近的水体护岸和底坡，建造污泥收集槽。

6.根据权利要求5所述的富营养化水体的污染控制方法，其特征在于，所述沉淀区前端也设置有与溪流水底垂直的人工生物介质区，对流入前置库的水体预先进行有机物和氮磷污染物的拦截和降解。

7.根据权利要求1所述的富营养化水体的污染控制方法，其特征在于，所述水生植物包括沉水植物和浮水植物，所述沉水植物为金鱼藻、黒藻、苦草、或菹草中的几种组合，所述浮水植物为睡莲或荷花，所述水生植物为四季交替种植，所述水生植物中沉水植物种植面积为前置库水面面积的90％以上。

8.根据权利要求1所述的富营养化水体的污染控制方法，其特征在于，所述多级迂回式蛇形延伸廊道的建造工序如下：

利用打桩机将至少2根松木桩打入前置库水底固定，并在所述松木桩外侧包覆一圈土工布层，形成第一道挡水墙；

重复上述工序，在前置库内形成至少两道挡水墙，所述至少两道挡水墙设置成迂回式蛇形延伸状；

在相邻的挡水墙之间设置与溪流水底垂直的人工生物介质区，对溪流水体的有机物和氮磷污染物进行拦截和降解。

9.根据权利要求1所述的富营养化水体的污染控制方法，其特征在于，相邻的所述的主流的前置库之间的水面高度差为5.53米，平均水深为1.34米；相邻的所述的支流的前置库之间的水面高度差为2.6米，平均水深为1.54米。