CN110002669A - 一种城市重污染河道综合治理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及水污染治理与生态修复领域,公开了一种城市重污染河道综合治理方法,包括以下步骤:(1)底泥清淤与处理;(2)开挖深槽与湿地袋装基质的制备;(3)河床湿地拦截净化带的营建;(4)截流沉淀池的设置;(5)水生态修复。本发明的城市重污染河道综合治理方法,可以有效拦截净化入河污染,消除河道底泥内源污染,提高水体自净能力,重建水体生态系统,从根本上解决了雨污分流不彻底、截污纳管不充分、初期雨水径流、河道底泥等所带来的内外源入河污染和河道水生态退化问题,同时营造出良好的生态景观,形成了城市绿化长廊。
Description
技术领域
本发明涉及水污染治理与生态修复领域,尤其涉及了一种城市重污染河道综合治理方法。
背景技术
城市河道是城市生态系统及流域水系的重要组成部分,具有行洪排涝、供水输水、交通运输、休闲娱乐、污染净化、保护生物多样性、改善小气候等多种功能。但在我国城镇化和社会经济的快速发展过程中,不同来源的污染日益增多,加之我国城市基础设施建设滞后所带来的雨污分流不彻底、污水收集不充分、污水处理能力不足等问题,污水入河时有发生,导致城市河道水体污染,生态系统受损,水体自净能力下降,甚至出现河道发黑发臭。
此外,城市重污染河道还普遍存在截污纳管不充分和初期雨水径流所带来的外源入河污染,这些污染相互叠加且比较严重,并呈现非点源化特征,治理难度极大。而且,还会存在由于雨天污水大量入河,治理后的污水水质易反弹,以及截污纳管的实施难度大的缺点。
借鉴于国外经验和众多科研工作者的不懈努力,目前我国在城市重污染河道治理领域已形成一些可以复制并得到一定程度推广应用的工程技术路线和工艺技术方法,其中,截污和清淤是当前公认的治理城市重污染河道的重要措施,但截污面临着老城区管网改造难度大、城市污水处理厂处理能力不足等难题,而清淤又往往只能起到短期性的成效。
正因为此,作为截污和清淤的辅助或替代技术手段,近年来人们尝试将重污染河水视为污水,将其引入周边采用人工湿地、氧化塘等设施处理后排入河道(通常称为旁路或异位处理)或在河床中采用曝气增氧、生物接触氧化等工艺技术进行原位强化处理,这两种方式均可以起到立竿见影的治理效果,但同时都面临着动力消耗大、运行成本高的问题,难以普及应用,其中,异位处理还面临着占地面积大、场地难以保障的限制性难题。
例如,专利申请号为201610475604.0的发明专利公开了一种河道流域治理方法,主要包括:将改造后的氧化塘污水处理厂出水通过引水搅拌装置连接重污染河道,沿河道流向下游10米堤岸处建造一人工湿地,此处通过潜水泵将河道内受污染水体引入人工湿地净化;其中:将氧化塘改造为微量曝气塘,通过自动控制,使原有厌氧池的溶解氧浓度保持在2mg/L以下。该方法可以充分利用污水处理与微生物的组合工艺净化黑道的水质,既可以消除水体的黑臭现象,又为后期的生态修复打下了基础。但是将氧化塘改造为微量曝气塘和建设人工湿地存在建设与运行成本高、动力消耗大、占用土地的问题。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的上述缺点,提供了一种城市重污染河道综合治理方法。
为了解决上述技术问题,本发明通过下述技术方案得以解决:
一种城市重污染河道综合治理方法,包括以下步骤:
(1)底泥清淤与处理:将河水分段拦截排干河水,然后在河床底泥表层上施撒生石灰粉,晾晒2-7天后进行清淤;生石灰可以与底泥中的水发生反应,生成具有强碱性的氢氧化钙,同时产生大量热量,促进水分蒸发,便于清淤作业,减小清淤量,此外,生石灰还可以分解底泥中的易腐有机物,转化并挥发氮化物,固化底泥中的磷素和重金属;
(2)开挖深槽与湿地袋装基质的制备:在河床中部沿水流方向开挖形成深槽,得到深槽开挖泥,然后在深槽开挖泥中加入火山石粉,得到湿地基质,再将湿地基质装入生态袋中,得到袋装湿地基质;开挖深槽可以提高河道蓄水和过水能力,同时蓄积后期所形成的淤泥,为以后清淤创造有利条件;
(3)河床湿地拦截净化带的营建:在河床两侧沿岸走向分别砌筑湿地挡墙,形成湿地沟槽,湿地沟槽内由下至上依次填筑有粗粒填料、细粒填料和步骤(2)中的袋装湿地基质,细粒填料与袋装湿地基质之间铺设有透水性土工布,袋装湿地基质上种植湿地植物,形成河床湿地拦截净化带;
(4)截流沉淀池的设置:在入河雨污混合排放口和入河雨水口处分别设置截流沉淀池,截流沉淀池用于收集入河污水和初期雨水,沉淀分离入河污水和初期雨水中的泥沙,入河污水和初期雨水导入步骤(3)中的河床湿地拦截净化带中进行净化处理,过量雨水排入河道;
(5)水生态修复:在河道水面上布置生态浮床,在水体中投放优势水生动物,逐步恢复水生态,提高水体自净能力,同时营造出良好的生态景观。
针对城市重污染河道内源污染、清淤底泥二次污染及其妥善处理处置、生态水位保障的问题,本发明对河床底泥进行清淤处理,并在清淤前利用生石灰进行稳定化处理,并在河床中部开挖深槽;通过底泥清淤及生石灰稳定化处理,可以快速消除内源污染,同时有效避免清淤底泥后续处理处置可能引发的二次污染;此外,在河床中部开挖深槽,可以提高河道蓄水和过水能力,并提高生态水位,进而改善河道的水体自净能力,所形成的深槽可以积蓄河道后期形成的底泥,为以后河道底泥清淤处理创造有利的条件,如只需清理深槽中所蓄集的底泥,此外,深槽开挖泥的污染物含量极低,土质好,掺入火山石粉后能够满足湿地植物的生长需求,可就地用作湿地基质。
本发明依据城市重污染河道入河污染的排放特性,在沿岸河床上构建截流沉淀池和河床湿地拦截净化带,拦截由雨污混合排放口和雨水口排入的污水以及道路地表径流。本发明的河床湿地拦截净化带中的袋装湿地基质不仅满足湿地植物的生长需求,还具有较好的污染吸附净化能力,而且透水性土工布的铺设以及将湿地基质填充进生态袋中填筑在该拦截净化带的上层,可以有效避免因入河污水中的颗粒物进入粗粒填料和细粒填料而导致的堵塞问题,也有助于后期维护管理,例如,可以用水冲除透水性土工布上以及袋装湿地基质之间的截留物。
作为优选,步骤(1)中,生石灰的施撒量为底泥干物质量的10%~30%,该施撒量可使底泥板结,便于清淤作业,并能够有效固化底泥中的磷素和重金属,避免底泥二次污染。
作为优选,步骤(2)中,深槽为梯形槽,梯形槽的顶部宽度为河道宽度的1/10~1/5,梯形槽的深度为丰水期河道水深的1/10~1/5,此时,深槽对河床和堤岸的稳定性不会造成影响。
作为优选,步骤(2)中,为提高深槽的稳定性,在深槽的槽底和槽壁上铺设土工膜,土工膜固定在深槽的槽底和槽壁上。
作为优选,步骤(2)中,袋装湿地基质中火山石粉的添加量为深槽开挖泥干物质量的5%~10%,该添加量可有效改善袋装湿地基质的质地和结构,不仅能够满足湿地植物的生长需求,还具有较好的污染吸附净化效果。
作为优选,步骤(3)中,湿地沟槽的顶部高程高于河道常水位10~30cm,湿地沟槽的宽度为河床宽度的1/20~1/10,与开挖深槽相配合,对河道过水能力基本不产生影响。
作为优选,步骤(3)中,粗粒填料为砾石、卵石和碎石中的一种或一种以上,粗粒填料的粒径为20mm~50mm,粗粒填料的填充厚度为30cm~50cm,在确保透水性的同时,可以有效防止湿地床层的堵塞。
作为优选,步骤(3)中,细粒填料为贝壳颗粒和火山石颗粒,细粒填料的粒径为5mm~20mm,细粒填料的填充厚度为20cm~40cm,此时,可有效避免湿地床层堵塞,并维持较好的透水净化能力。
作为优选,步骤(3)中,袋装湿地基质的填充厚度为20cm~30cm,此时,可确保水流透过袋装湿地基质层渗入下层的细粒填料和粗粒填料。
作为优选,步骤(3)中,湿地挡墙的底部设有排水通道。
作为优选,步骤(4)中,截流沉淀池内设有排污孔和排水孔,入河污水和初期雨水通过排污孔导入步骤(3)中的河床湿地拦截净化带中进行净化处理,过量雨水通过排水孔排入河道。
作为优选,步骤(5)中,生态浮床布置在步骤(1)中的深槽的水面上,生态浮床的布设面积为所治理河道水面面积的1/20~1/10,该布设面积对河道的过水能力影响甚微,但可形成良好的生态景观效果。
深槽设在河床中部,相对于其他过水断面,深槽处水流通量相对较大,污染物浓度也相对较高,特别是由于深槽处蓄集的底泥污染物的释放。本发明将生态浮床布置在深槽的水面上,可以提高污染净化效率,此外,深槽还可以为包括所投放的优势水生动物在内的河道中的动物提供更好的生存场所,进而有利于水生生态系统的恢复和稳定。
本发明由于采用了以上技术方案,具有显著的技术效果:
本发明的城市重污染河道综合治理方法,可以有效拦截净化入河污染,消除河道底泥内源污染,提高水体自净能力,重建水体生态系统,从根本上解决了雨污分流不彻底、截污纳管不充分、初期雨水径流、河道底泥等所带来的内外源入河污染和河道水生态退化问题,同时营造出良好的生态景观,形成了城市绿化长廊。
本发明提供的城市重污染河道综合治理方法,投资与运行维护成本低,不占用土地;既能够显著改善河道水质,防止水质反弹,消除黑臭,又可以恢复水生态,营造出水景观。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
一种城市重污染河道综合治理方法,包括以下步骤:
(1)底泥清淤与处理:将河水分段拦截排干河水,然后在河床底泥表层上施撒生石灰粉,晾晒2天后进行清淤;生石灰可以与底泥中的水发生反应,生成具有强碱性的氢氧化钙,同时产生大量热量,促进水分蒸发,便于清淤作业,减小清淤量,此外,生石灰还可以分解底泥中的易腐有机物,转化并挥发氮化物,固化底泥中的磷素和重金属;
(2)开挖深槽与湿地袋装基质的制备:在河床中部沿水流方向开挖形成深槽,得到深槽开挖泥,然后在深槽开挖泥中加入火山石粉,得到湿地基质,再将湿地基质装入生态袋中,得到袋装湿地基质;开挖深槽可以提高河道蓄水和过水能力,同时蓄积后期所形成淤泥,为以后清淤创造有利条件;
(3)河床湿地拦截净化带的营建:在河床两侧沿岸走向分别砌筑湿地挡墙,形成湿地沟槽,湿地沟槽内由下至上依次填筑有粗粒填料、细粒填料和步骤(2)中的袋装湿地基质,细粒填料与袋装湿地基质之间铺设有透水性土工布,袋装湿地基质上种植湿地植物,形成河床湿地拦截净化带;
(4)截流沉淀池的设置:在入河雨污混合排放口和入河雨水口处分别设置截流沉淀池,截流沉淀池用于收集入河污水和初期雨水,沉淀分离入河污水和初期雨水中的泥沙,入河污水和初期雨水导入步骤(3)中的河床湿地拦截净化带中进行净化处理,过量雨水排入河道;
(5)水生态修复:在河道水面上布置生态浮床,在水体中投放优势水生动物,逐步恢复水生态,提高水体自净能力,同时营造出良好的生态景观。
步骤(1)中,生石灰的添加量为清淤底泥干物质量的10%。
步骤(2)中,深槽为梯形槽,梯形槽的顶部宽度为河道宽度的1/10,梯形槽的深度为丰水期河道水深的1/10。
步骤(2)中,为提高深槽的稳定性,在深槽的槽底和槽壁上铺设土工膜,土工膜固定在深槽的槽底和槽壁上。
步骤(2)中,袋装湿地基质中火山石粉的添加量为深槽开挖泥干物质量的5%。
步骤(3)中,湿地沟槽的深度较河道常水位高10cm,湿地沟槽的宽度为河床宽度的1/20。
步骤(3)中,粗粒填料为砾石,粗粒填料的粒径为20mm~50mm,粗粒填料的填充厚度为30cm~50cm。
步骤(3)中,细粒填料为贝壳颗粒和火山石颗粒,细粒填料的粒径为5mm~20mm,细粒填料的填充厚度为20cm~40cm。
步骤(3)中,袋装湿地基质的填充厚度为20cm。
步骤(3)中,湿地挡墙的底部设有排水通道。
步骤(4)中,截流沉淀池内设有排污孔和排水孔,入河污水和初期雨水通过排污孔导入步骤(3)中的河床湿地拦截净化带中进行净化处理,过量雨水通过排水孔排入河道。
步骤(5)中,生态浮床布置在步骤(1)中的深槽的水面上,生态浮床的布设面积为所治理河道水面面积的1/20。
实施例2
同实施例1,所不同的是:
将河水分段拦截排干河水,然后在河床底泥表层上施撒生石灰粉,晾晒7天后进行清淤;
步骤(1)中,生石灰的添加量为底泥干物质量的30%;
步骤(2)中,深槽为梯形槽,梯形槽的顶部宽度为河道宽度的1/5,梯形槽的深度为丰水期河道水深的1/5;
步骤(2)中,袋装湿地基质中火山石粉的添加量为深槽开挖泥干物质量的10%;
步骤(3)中,湿地沟槽的深度较河道常水位高30cm,湿地沟槽的宽度为河床宽度的1/10;
步骤(3)中,粗粒填料为卵石和碎石;
步骤(3)中,袋装湿地基质的填充厚度为30cm;
步骤(5)中,生态浮床布置在步骤(1)中的深槽的水面上,生态浮床的布设面积为所治理河道水面面积的1/10。
实施例3
同实施例1,所不同的是:
将河水分段拦截排干河水,然后在河床底泥表层上施撒生石灰粉,晾晒5天后进行清淤;
步骤(1)中,生石灰的添加量为底泥干物质量的20%;
步骤(2)中,深槽为梯形槽,梯形槽的顶部宽度为河道宽度的3/20,梯形槽的深度为丰水期河道水深的3/20;
步骤(2)中,袋装湿地基质中火山石粉的添加量为深槽开挖泥干物质量的7.5%;
步骤(3)中,湿地沟槽的深度较河道常水位高20cm,湿地沟槽的宽度为河床宽度的1/10;
步骤(3)中,粗粒填料为砾石、卵石和碎石;
步骤(3)中,袋装湿地基质的填充厚度为25cm;
步骤(5)中,生态浮床布置在步骤(1)中的深槽的水面上,生态浮床的布设面积为所治理河道水面面积的1/20。
总之,以上所述仅为本发明的较佳实施例,凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰,皆应属本发明专利的涵盖范围。
Claims (10)
1.一种城市重污染河道综合治理方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)底泥清淤与处理:将河水分段拦截排干河水,然后在河床底泥表层上施撒生石灰粉,晾晒2-7天后进行清淤;
(2)开挖深槽与湿地袋装基质的制备:在河床中部沿水流方向开挖形成深槽,得到深槽开挖泥,然后在深槽开挖泥中加入火山石粉,得到湿地基质,再将湿地基质装入生态袋中,得到袋装湿地基质;
(3)河床湿地拦截净化带的营建:在河床两侧沿岸走向分别砌筑湿地挡墙,形成湿地沟槽,湿地沟槽内由下至上依次填筑有粗粒填料、细粒填料和步骤(2)中的袋装湿地基质,细粒填料与袋装湿地基质之间铺设有透水性土工布,袋装湿地基质上种植湿地植物,形成河床湿地拦截净化带;
(4)截流沉淀池的设置:在入河雨污混合排放口和入河雨水口处分别设置截流沉淀池,截流沉淀池用于收集入河污水和初期雨水,沉淀分离入河污水和初期雨水中的泥沙,入河污水和初期雨水导入步骤(3)中的河床湿地拦截净化带中进行净化处理,过量雨水排入河道;
(5)水生态修复:在河道水面上布置生态浮床,在水体中投放优势水生动物。
2.根据权利要求1所述的一种城市重污染河道综合治理方法,其特征在于:步骤(1)中,生石灰的添加量为底泥干物质量的10%~30%。
3.根据权利要求1所述的一种城市重污染河道综合治理方法,其特征在于:步骤(2)中,深槽为梯形槽,梯形槽的顶部宽度为河道宽度的1/10~1/5,梯形槽的深度为丰水期河道水深的1/10~1/5。
4.根据权利要求1所述的一种城市重污染河道综合治理方法,其特征在于:步骤(2)中,火山石粉的添加量为深槽开挖泥干物质量的5%~10%。
5.根据权利要求1所述的一种城市重污染河道综合治理方法,其特征在于:步骤(3)中,湿地沟槽的顶部高程高于河道常水位10~30cm,湿地沟槽的宽度为河床宽度的1/20~1/10。
6.根据权利要求1所述的一种城市重污染河道综合治理方法,其特征在于:步骤(3)中,粗粒填料为砾石、卵石和碎石中的一种或一种以上,粗粒填料的粒径为20mm~50mm,粗粒填料的填充厚度为30cm~50cm。
7.根据权利要求1所述的一种城市重污染河道综合治理方法,其特征在于:步骤(3)中,细粒填料为贝壳颗粒和火山石颗粒,细粒填料的粒径为5mm~20mm,细粒填料的填充厚度为20cm~40cm。
8.根据权利要求1所述的一种城市重污染河道综合治理方法,其特征在于:步骤(3)中,袋装湿地基质的填充厚度为20cm~30cm。
9.根据权利要求1所述的一种城市重污染河道综合治理方法,其特征在于:步骤(4)中,截流沉淀池内设有排污孔和排水孔,入河污水和初期雨水通过排污孔导入步骤(3)中的河床湿地拦截净化带中进行净化处理,过量雨水通过排水孔排入河道。
10.根据权利要求1所述的一种城市重污染河道综合治理方法,其特征在于:步骤(5)中,生态浮床布置在步骤(1)中的深槽的水面上,生态浮床的布设面积为所治理河道水面面积的1/20~1/10。
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