CN109384354B - 一种基于目标贡献度的黑臭河道治理方法 - Google Patents

Abstract

一种基于目标贡献度的黑臭河道治理方法，所述的治理方法包括如下步骤：（1）采集水样：采集黑臭河道底泥和水样置于反应器中，计算出要消减的污染负荷；（2）模拟实验：在反应器中设置不同水平的絮凝剂和微生物投加量、曝气方式、植物与生物填料种类设置平行实验，根据反应器中水质指标变化情况选出最佳组合方案并核算投入成本；（3）确定不同治理技术的贡献度：将最佳方案组合于一个反应器中并以此时的水质指标作为对照，每个实验去除其中一种治理技术，与对照的水质指标做对比，两者水质指标的差与对照的比值即为去除治理技术的贡献度，计算各个治理技术的贡献度与投入成本，二者的比值即为该技术的性价比。

Description

一种基于目标贡献度的黑臭河道治理方法

技术领域

本发明涉及河道治理技术领域，具体涉及一种基于目标贡献度的黑臭河道治理方法。

背景技术

随着我国工业化、城镇化的快速发展,特别是国民经济连续多年的快速增长,生活污水和工业废水的产出量日益增加。大量污染物的流入导致城市水体富营养化严重,造成水体溶解氧的急剧消耗,导致水体长期缺氧从而呈现黑臭状态,水体生态平衡遭到严重破坏。河流等城市水体出现黑臭已成为我国城市的普遍现象,这种现象严重影响了水体沿岸居民的生活和城市形象。

随着对水污染研究的不断深入，人们普遍认为当污染物进入水体的速度超过水体自净能力时就会出现水污染现象，与此同时污染物在水体中会不断累积，并沉积到河道、湖泊等水体的底泥之中，会导致水体发黑发臭。

目前,城市黑臭水体的治理方法有物理法、化学法和生物法。物理法就是通过物理手段去除水中污染物，包括过滤、沉淀曝气等方法，其优点是操作简单易行，由于没有向水中投加物质，不会造成新的污染。化学法就是通过向水中投加化学试剂来达到快速去除水中污染物的方法，包括投加絮凝剂、氧化剂等方法，其优点是见效快，效果明显。生物法是指利用微生物、植物等方法去除水中污染物的方法，包括投加微生物菌剂，在河中设置生物填料和生物浮岛等方法，其优点是脱氮除磷效果好，投资较少，而且不会造成二次污染。

目前没有一种河道治理方案可以适用到所有的河道中去，因为每一条河道的污染情况是各不相同的，而且不同的治理方法治理费用不同其治理效果也各不相同，有其各自的优势与不足之处，这也是目前河道治理的一个主要困难之处。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有水体治理与修复方法存在的不足之处，提供一种基于目标贡献度的黑臭河道治理方法，该方法具有效果明显，运行稳定和性价比突出的特点，可因地制宜根据河道的实际情况设计不同治理方案等特点，本发明所使用的技术方案如下：

（1）采集水样：采集黑臭河道底泥和水样置于反应器中，计算出要消减的污染负荷；

（2）模拟实验：在反应器中设置不同水平的絮凝剂和微生物投加量、曝气方式、植物与生物填料种类设置平行实验，根据反应器中水质指标变化情况选出最佳组合方案并核算投入成本；

（3）确定不同治理技术的贡献度：将最佳方案组合于一个反应器中并以此时的水质指标作为对照，每个实验去除其中一种治理技术，与对照的水质指标做对比，两者水质指标的差与对照的比值即为去除治理技术的贡献度，计算各个治理技术的贡献度与投入成本，二者的比值即为该技术的性价比。根据各治理技术成本和贡献度建立在有效治理黑臭河道水质污染的情况下尽可能的降低成本，即得到最具“性价比”的实验方案，最终将建立的实验设计治理方案应用于实际河道中，达到“一河一策”的目的。

本发明的进一步改进在于：所述步骤（1）中反应器由有机玻璃制成。

本发明的进一步改进在于：所述步骤（1）中的水样高度高于底泥高度。

本发明的进一步改进在于：所述步骤（2）中的絮凝剂投加量为絮凝剂与污水按照配比比例投加。

本发明的进一步改进在于：所述步骤（2）中微生物投加量为微生物菌剂与污水按照配比比例投加。

本发明的进一步改进在于：所述步骤（2）中曝气头设置在水面下的上覆水中，泥水分界面上的上覆水中以及泥水分界面的底泥中，曝气强度设置为使溶解氧浓度维持在一定的水平，上述曝气方式设置为连续曝气和间歇曝气。

本发明的进一步改进在于：所述步骤（2）中生物填料种类选择玄武岩，碳纤维，生物绳三种材质中的一种或多种。

本发明的进一步改进在于：所述步骤（2）中水生植物选择芦苇，菱角和睡莲三种水生植物中的一种或多种。

本发明的进一步改进在于：所述步骤（2）中种植水生植物的浮床由高分子材料制成。

采用上述技术方案后,本发明将黑臭水体治理问题用具体水质指标量化，并分别计算各个治理技术在黑臭河道治理中的贡献度与投入成本，进而计算出其性价比。因此不仅可以设计出效果最好治理方案，而且还能在保证治理效果的基础上设计出投入最少的治理方案，本发明也将使得黑臭河道的工程治理变得更加精准、经济。

附图说明

图1为本发明实施例技术方案流程图。

图2为本发明模拟实验部分治理技术实施流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例所使用的技术方案为：

（1）采集黑臭河道底泥和水样置于反应器中，反应器由有机玻璃制成，尺寸大小为30cm*30cm*60cm，上述反应器中底泥高10cm，水样高40cm。根据采集黑臭河道水质的污染指标数值和治理后河道目标污染指标数值的情况计算出要消减的污染负荷,上述黑臭河道水质的污染指标包括透明度，溶解氧，化学需氧量，氨氮，总氮和总磷等指标，上述治理后河道目标污染指标数值依据《地表水环境质量标准》进行确定。

（2）在反应器中进行两种方式的模拟实验，包括投加絮凝剂、投加微生物菌剂、曝气法、添加生物填料和种植水生植物等治理技术及其相互组合的治理技术，五种治理技术具体描述如下：

①投加絮凝剂：该技术能够消除河道中悬浮物和藻类，并提高水中透明度，絮凝剂投加量为絮凝剂与污水按照1:100，1:500和1:1000 (g / mL) 的比例投加；

②投加微生物：该技术能够分解水中有机和无机污染物，微生物投加量为微生物菌剂与污水按照1:1000，1:10000和1:100000（mL / mL）的比例投加；

③曝气法：该技术能够提高水中溶解氧浓度，有利于水中微生物和植物的生长，上述曝气位置设置为：曝气头分别位于水面下20cm的泥水分界面上5cm的上覆水中以及泥水分界面5cm的底泥中，曝气强度设置为使溶解氧浓度维持在2mg/L，4mg/L和6mg/L的水平，曝气方式设置为连续曝气和间歇曝气，其中间歇曝气设置为3/1，2/1，1/1，1/2和1/3（h/h）的曝停比；

④添加生物填料：该技术可以捕集水中微生物，促进微生物的生长繁殖，利用微生物降解水中污染物，上述生物填料选择玄武岩纤维，碳纤维和生物绳三种材质；

⑤种植水生植物：该技术通过吸收水中氮磷等富营养物质，抑制水体富营养化，上述水生植物选择质量相同的芦苇，菱角和睡莲三种水生植物，种植水生植物的浮床在由高分子材料制成。

平行模拟实验过程：首先将上述五种方式组合于一个反应器中，在反应器中设置不同水平的絮凝剂和微生物投加量、曝气方式、植物与生物填料种类设置平行实验，根据反应器中水质指标变化情况选出最佳反应条件并核算投入成本。

不同治理技术的贡献度实验：投加絮凝剂，投加微生物菌剂，曝气，添加生物填料，种植水生植物等治理技术的最佳方案组合于一个反应器中，以此时的水质指标作为对照值，后面的每个实验中都去除其中一种治理技术，每个实验后将水质指标与对照的水质指标做对比，两者水质指标的差与对照的比值即为去除治理技术的贡献度，计算各个治理技术的贡献度与投入成本，上述投入成本包括试剂、材料、通电以及仪器损耗等费用，二者的比值即为该技术的性价比。

（3）根据上述两种实验得出来的各种技术组合的最佳方案和各种技术的贡献度和投入成本，实现在有效治理黑臭河道水质污染的情况下尽可能的降低成本，即得到最具“性价比”的实验方案，最终将建立的实验设计治理方案应用于实际河道中，达到“一河一策”的目的。

通过上述两种实验后，本发明将黑臭水体治理问题用具体水质指标量化,并分别计算各个治理技术在黑臭河道治理中的贡献度与投入成本，进而计算出其性价比。因此不仅可以设计出效果最好治理方案，而且还能在保证治理效果的基础上设计出投入最少的治理方案，本发明也将更加精准、经济的将设计方案应用与实践当中。

按照上述实施例进行了说明，应当理解，上述实施例不以任何形式限定本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于目标贡献度的黑臭河道治理方法，所述的治理方法包括如下步骤：

（1）采集水样：采集黑臭河道底泥和水样置于反应器中，计算出要消减的污染负荷；

（2）模拟实验：在反应器中设置不同水平的絮凝剂和微生物投加量、曝气方式、水生植物与生物填料种类设置平行实验，根据反应器中水质指标变化情况选出最佳组合方案并核算投入成本；

（3）确定不同治理技术的贡献度：将投加絮凝剂，投加微生物菌剂，曝气，添加生物填料，种植水生植物治理技术的最佳方案组合于一个反应器中，并以此时的水质指标作为对照，每个实验去除其中一种治理技术，与对照的水质指标做对比，两者水质指标的差与对照的比值即为去除治理技术的贡献度，计算各个治理技术的贡献度与投入成本，二者的比值即为该技术的性价比。

2.根据权利要求1所述的一种基于目标贡献度的黑臭河道治理方法，其特征在于：所述步骤（1）中的反应器由有机玻璃制成。

3.根据权利要求1所述的一种基于目标贡献度的黑臭河道治理方法，其特征在于：所述步骤（1）中的水样高度高于底泥高度。

4.根据权利要求1所述的一种基于目标贡献度的黑臭河道治理方法，其特征在于：所述步骤（2）中的絮凝剂投加量为絮凝剂与污水按照配比比例投加。

5.根据权利要求1所述的一种基于目标贡献度的黑臭河道治理方法，其特征在于：所述步骤（2）中微生物投加量为微生物菌剂与污水按照配比比例投加。

6.根据权利要求1所述的一种基于目标贡献度的黑臭河道治理方法，其特征在于：所述步骤（2）中曝气头设置在水面下的上覆水中，泥水分界面上的上覆水中以及泥水分界面的底泥中，曝气强度设置为使溶解氧浓度维持在一定的水平，上述曝气方式设置为连续曝气和间歇曝气。

7.根据权利要求1所述的一种基于目标贡献度的黑臭河道治理方法，其特征在于：所述步骤（2）中生物填料种类选择玄武岩，碳纤维，生物绳三种材质中的一种或多种。

8.根据权利要求1所述的一种基于目标贡献度的黑臭河道治理方法，其特征在于：所述步骤（2）中水生植物选择芦苇，菱角和睡莲三种水生植物中的一种或多种。

9.根据权利要求1所述的一种基于目标贡献度的黑臭河道治理方法，其特征在于：所述步骤（2）中种植水生植物的浮床由高分子材料制成。

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