CN110627305A - 一种用于河湖修复的快速消减污染物方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于河湖修复的快速消减污染物方法。针对现有河湖排污口原位生态处理系统存在污水处理能力低、处理效率低及出水水质差等问题，开发出一种快速有效消减污染物技术，用于处理可能存在的雨季导致的雨污混流和截污不彻底等突发情况。即在现有河湖内利用软围隔构建三段型水处理区，强制水流通过推流方式在池中流动，形成类似AO推流曝气池，且末端进行回流，使水池形成完全混和状态；并通过药剂投放、曝气增氧、仿生人工水草、漂浮植物构建排污口原位生态处理系统。该方法具有污水净化能力强、处理效率高及出水水质好的特点；且工艺流程简单，投资少，管理方便。也可对排入的污水先进行预处理之后，再进入河道进行整体的生态修复，提高后续生态修复的效率，节约运行成本。
Description
技术领域
本发明涉及河湖水质治理领域，具体的说是一种用于河湖修复的快速消减污染物方法。
背景技术
目前，我国 80% 以上的河道受到污染，湖泊和水库等大型水体都遭到了不同程度的污染。江河湖库水质不能符合相关检测指标，也不能完全满足百姓的要求。近年来国家规划实施重要江河湖库入河排污口整治工程，并完成重要饮用水源地达标建设。实施太湖、洞庭湖、滇池、巢湖、鄱阳湖、白洋淀、乌梁素海、呼伦湖、艾比湖等重点湖泊水污染综合治理和长江中下游、珠三角等河湖内源治理，推进长江、黄河、珠江、松花江、淮河、海河、辽河等七大重点流域综合治理，基本消除劣Ⅴ类水体。加大黑臭水体整治力度，地级及以上城市建成区黑臭水体控制在10%以内。开展京津冀晋等区域地下水治理试点。整治主要河口海湾污染。
目前河湖水体整治手段主要有截污纳管、清淤疏浚、引水调控、水质净化和生态修复等。国内外己在使用的河道水质净化和生态修复技术主要有曝气复氧、微生物强化、生物接触氧化、河流湿地系统和生态浮床等单一技术或集成技术。
截污纳管和清淤疏浚是河湖水体整治最直接有效的工程措施，也是采取其他技术措施的前提。清淤疏浚一般会取得比较好的短期效果，但并不能从根本上解决河湖水污染问题，治理成本比较高，甚至会对环境产生二次污染。
截污纳管目前主要是通过沿河沿湖铺设污水截流管线，并合理设置提升（输运）泵房，将污水截流并纳入城市污水收集和处理系统；而对老旧城区的雨污合流制管网，沿河岸或湖岸布置溢流控制装置。而无法彻底实施截流和纳入市政管网的污水，经排污口直接排入水体，污染物快速扩散至整条河道，增加生态技术治理难度。
暂时无法沿河沿湖截流污染源的河道，目前考虑采用就地处理等工程措施。但河湖沿岸就地采用超磁分离等一体化污水净化设备建设规模和投资较大，运行成本较高，需要占用河湖沿岸土地资源，而且河道原位的生态自净效能没有得到很好的利用和发挥。
综上，对于可能存在的雨季导致的雨污混流和截污不彻底等突发情况，在土地资源紧张无法就地采用一体化污水净化设备的情况下，可充分利用河湖内部现有环境条件，在不影响排洪的情况下，因地制宜建设排污口原位生态处理系统。
但现有排污口原位生态处理系统存在污水处理能力低、处理效率低及出水水质差等问题。因此设计出一种河湖修复的快速有效消减污染物技术，是目前非常具有前景的一项技术。
发明内容
发明要解决的技术问题
（1）针对现有排污口原位生态处理系统存在污水处理能力低、处理效率低及出水水质差等问题，开发出一种快速有效消减污染物技术，用于处理可能存在的雨季导致的雨污混流和截污不彻底等突发情况；
（2）该技术由软围隔系统构成。即围隔局部水域，阻止有害物质蔓延、漂移、扩散；将治理水域形成相对封闭区域，充分利用池体的净水容积处理废水。并将围隔区域分区成条状，强制水流通过推流方式在池中流动，形成类似污水处理厂“AO推流曝气池”。即前端远离曝气设备的水体处于缺氧状态；中端布设曝气设备的部分水体处于好氧状态，形成AO工艺所需的条件，增加其污水处理能力。且末端进行回流，使水池形成完全混和状态，这样进水浓度变化系数极小甚至可以忽略不计，且进水迅速被稀释，具有很强的抗冲击负荷能力，并通过回流达到去除总氮的效果；
（3）此外针对排放口水质特点， 利用生态综合手段即药剂投放、曝气增氧、仿生人工水草、漂浮植物高效去除污染物，全面提升水质；
（4）在前端远离曝气设备的污水汇入区域，投加复合药剂、布设仿生人工水草和漂浮植物进行水质预净化。即投加复合药剂（含水体净化剂、催化絮凝剂、高效微生物菌剂等），通过悬挂绳将其固定化在漂浮植物框架下方载体中，可快速降解有机污染物；布设仿生人工水草，目的是进行微生物挂膜，进一步吸附消纳水体污染物；布设漂浮植物，将表层的各种漂浮物有效的拦截在固定范围，吸收氮磷，提升表层水体透明度，并具有天然水生态景观效果。且针对雨天，在靠近排污口处增设漂浮格栅，可以拦截地表径流的裹挟物等；
（5）中端布设曝气区，增加水体中溶解氧，促进污染物的好氧分解，增强水质净化的保障能力；
（6）末端利用仿生人工水草进行最终把关处理，污水经净化后再排入河道中。
技术方案
本发明研制出一种河湖修复的快速有效消减污染物方法，本方法在现有河湖内利用软围隔构建三段型水处理区，强制水流通过推流方式在池中流动，形成类似AO推流曝气池，且末端进行回流，使水池形成完全混和状态；并通过药剂投放、曝气增氧、仿生人工水草、漂浮植物构建排污口原位生态处理系统。该方法包括以下步骤。
（1）本方法在使用中，首先根据排污口水量的大小和水质要求的停留时间，设计出围隔区域的长度、宽度。围隔为专门用于分割水体的装置，将治理水域形成相对封闭区域，使内外水体不能流通，并能阻止有害物质蔓延、漂移、扩散；
所述围隔采用隔水布制成，在上部灌装轻质浮体材料，置于水中后浮于水面，在下部灌装重质砂石材料作为配重，置于水体后沉于水体；
作为优选，浮体采用φ30cm发泡浮体，隔水布采用PVC裙布。
（2）将围隔区域分区成条状，构建三段型水处理区，强制水流通过推流方式在池中流动，形成类似AO推流曝气池；
作为优选，所述三段型水处理区每段宽度0.8m。
（3）在前端污水汇入区域，投加复合药剂、布设仿生人工水草和漂浮植物进行水质预净化。且针对雨天，在靠近排污口处增设漂浮格栅，可以拦截地表径流的裹挟物等；
所述复合药剂包含高效微生物菌剂、水体净化剂、催化絮凝剂等。作为优选，将复合药剂装填于固定化载体中，并通过悬挂绳布置在漂浮植物框架下方；
所述仿生人工水草，顶端系有浮子，使其主体悬浮于水中；而底部系在配重上，沉于水底。且仿生人工水草在水中按照水流方向平行设置；
所述漂浮植物种植在框架和网构成的植物浮床上。框架材质可选用金属、塑料、木材、毛竹等，长度不超过10m。作为优选，漂浮植物选择聚草和圆币草等。
（4）中端布设曝气设备，进行水体增氧。所述曝气设备包含鼓风机、曝气主管、曝气支管；在河岸内侧安装鼓风机，鼓风机出口连接曝气主管，曝气主管通过三通与曝气支管一端相连；
作为优选，鼓风机为低噪声风机，满足《声环境质量标准GB3096-2008》的П类声环境功能区要求dB<50。
（5）末端采用潜水泵通过输水管道将部分出水回流至前端进水区，形成完全混和状态，达到去除总氮的效果。且污水在末端，利用仿生人工水草进行最终把关处理，经净化后再排入河道中。
此外，本方案采用软围隔，此浮动设置可避免汛期冲刷，雨季可直接切换到溢流模式，且安装拆线方便。
有益效果
本发明具有以下优点及突出性效果：
（1）本发明充分利用分区治理和回流循环，形成类似AO推流曝气池，提高污水处理能力，并 利用药剂投放、曝气增氧、仿生人工水草、漂浮植物等生态综合手段，能快速将排污口的有机物、氮磷等有机物进行集中处置，具有污水净化能力强、处理效率高及出水水质好的特点；
（2）充分利用河湖内部现有环境条件，不另外进行土建工作，也不额外占用土地；
（3）工艺流程简单，不会形成短流；具有投资少，管理方便，简单实用等优势；
（4）在河湖的实际修复过程中，除对排污管道排入河湖的污水进行截污处理外；也可以对排入的污水先进行预处理之后，再进入河道进行整体的生态修复，提高后续生态修复的效率，节约运行成本；
（5）该方法最大限度的减少水处理设施对水面的占用，拆除移动方便，并能进行二次使用。
附图说明
图1是本发明平面示意图。图2是本发明A-A剖面示意图。
其中1是需要治理的河道；2是围隔；3是漂浮格栅；4是漂浮植物；5是仿生人工水草；6是鼓风机；7是曝气主管；8是曝气支管；9是回流水泵；10是回流管道；11是发泡浮体；12是浮子；13是配重；14是网；15是漂浮植物框架；16是悬挂绳；17是复合药剂及固定化载体。
具体实施方式
实施例1
区域面积1.56万㎡，平均深度为3m的某封闭湖泊，沿湖周边有雨水口，存在初期雨水及地表径流的污染。排污口水量为5t/h，主要污染物是COD、氨氮、总氮和总磷。治理前水质《地面水环境质量标准》（GB3838-2002）劣V类，具体水质：PH 7~9，COD为105mg/L，氨氮为6.0mg/L，总磷为2.0mg/L。
由于现状无法将污水接至污水管网，且周围土地资源紧张，无法采用一体化污水处理设备净化。采用本发明的工艺对排污口污水进行处理。在现有河道内利用软围隔构建三段型水处理区，强制水流通过推流方式在池中流动，形成类似AO推流曝气池。每段水处理区宽度0.8m，长度5m。
前端投加漂浮植物浮床，上面种植聚草和圆币草。前端和末端投加仿生人工水草，长度1000mm。
中端采用低噪音鼓风机进行曝气增氧，功率为1.5kW。
末端建设一个回流系统，潜水泵回流水量约15t/h，回流水管采用直径为DN65的PVC管道。
系统建成后稳定三个月后，系统COD去除率70%，氨氮去除率62%，总磷去除率85%，监测出水水质稳定在V类，水质得到根本性改善。具体结果详见表1：
表1 污染物去除率情况表
| 序号 | 水质指标 | 进水水质（mg/L） | 出水水质（mg/L） | 污染物去除率 |
| 1 | COD | 105 | 32 | 70% |
| 2 | 氨氮 | 6.0 | 1.9 | 62% |
| 3 | 总磷 | 2.0 | 0.3 | 85% |
实施例2
长度为5000m，平均宽度为15m，平均深度为3m的自东向西流动的某河道，最西端有一个污水直排口，对河道水体造成污染。排污口水量为10t/h，主要污染物是COD、氨氮、总氮和总磷。治理前水质《地面水环境质量标准》（GB3838-2002）劣V类，具体水质：PH 7~9，COD为90mg/L，氨氮为3.3mg/L，总磷为1.0mg/L。
由于现状无法将污水接至污水管网，且周围土地资源紧张，无法采用一体化污水处理设备净化。采用本发明的工艺对排污口污水进行处理。在现有河道内利用软围隔构建三段型水处理区，强制水流通过推流方式在池中流动，形成类似AO推流曝气池。每段水处理区宽度0.8m，长度10m。
前端投加漂浮植物浮床，上面种植聚草和圆币草。前端和末端投加仿生人工水草，长度1000mm。
中端采用低噪音鼓风机进行曝气增氧，功率为1.5kW。
末端建设一个回流系统，潜水泵回流水量约30t/h，回流水管采用直径为DN80的PVC管道。
系统建成后稳定三个月后，系统COD去除率72%，氨氮去除率61%，总磷去除率80%，监测出水水质稳定在Ⅳ类，水质得到根本性改善。具体结果详见表2：
表2 污染物去除率情况表
| 序号 | 水质指标 | 进水水质（mg/L） | 出水水质（mg/L） | 污染物去除率 |
| 1 | COD | 90 | 25 | 72% |
| 2 | 氨氮 | 3.3 | 1.3 | 61% |
| 3 | 总磷 | 1.0 | 0.2 | 80% |
实施例3
长度为400m，平均宽度为9m，平均深度为1.2m的某城市河道，起点处有雨水排水口，上游雨水管中混有一部分污水，对河道水体造成污染。排污口水量为15t/h，主要污染物是COD、氨氮、总氮和总磷。治理前水质《地面水环境质量标准》（GB3838-2002）劣V类，具体水质：PH 7~9，COD为135 mg/L，氨氮为5 mg/L，总磷为2 mg/L。
由于现状无法将污水接至污水管网，且周围土地资源紧张，无法采用一体化污水处理设备净化。采用本发明的工艺对排污口污水进行处理。在现有河道内利用软围隔构建三段型水处理区，强制水流通过推流方式在池中流动，形成类似AO推流曝气池。每段水处理区宽度0.8m，长度30m。
前端投加漂浮植物浮床，上面种植聚草和圆币草。前端和末端投加仿生人工水草，长度500~600mm。
中端采用低噪音鼓风机进行曝气增氧，功率为1.5kW。
末端建设一个回流系统，潜水泵回流水量约45t/h，回流水管采用直径为DN100的PVC管道。
系统建成后稳定三个月后，系统COD去除率75%，氨氮去除率62%，总磷去除率85%，监测出水水质稳定在V类，水质得到根本性改善。具体结果详见表3：
表3 污染物去除率情况表
| 序号 | 水质指标 | 进水水质（mg/L） | 出水水质（mg/L） | 污染物去除率 |
| 1 | COD | 135 | 35 | 75% |
| 2 | 氨氮 | 5 | 1.9 | 62% |
| 3 | 总磷 | 2 | 0.3 | 85% |
Claims (14)
1.一种用于河湖修复的快速消减污染物方法，其特征在于在现有河湖内利用软围隔构建三段型水处理区，强制水流通过推流方式在池中流动，形成类似污水处理厂“AO推流曝气池”。
2.根据权利要求1所述，其前端远离曝气设备的水体处于缺氧状态；中端布设曝气设备的部分水体处于好氧状态，形成AO工艺所需的条件；末端进行回流，使水池形成完全混和状态，达到去除总氮的效果，并利用生态综合手段即药剂投放、曝气增氧、仿生人工水草、漂浮植物高效去除污染物，全面提升水质。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述围隔采用隔水布制成，在上部灌装轻质浮体材料，置于水中后浮于水面，在下部灌装重质砂石材料作为配重，置于水体后沉于水体。
4.浮体采用φ30cm发泡浮体，隔水布采用PVC裙布。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述三段型水处理区每段宽度0.8m。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在前端远离曝气设备的污水汇入区域，投加复合药剂、布设仿生人工水草和漂浮植物进行水质预净化。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于所述投加复合药剂，目的是分解吸收水体中复杂大分子有机物；所述布设仿生人工水草，目的是进行微生物挂膜，进一步吸附消纳水体污染物；所述布设漂浮植物，目的是将表层的各种漂浮物有效的拦截在固定范围，同时吸收氮磷，提升表层水体透明度，并具有天然水生态景观效果。
8.根据根据权利要求6所述的方法，其特征在于：复合药剂包含水体净化剂、催化絮凝剂、高效微生物菌剂等。
9.根据根据权利要求6所述的方法，其特征在于：复合药剂装填于固定化载体中，并通过悬挂绳布置在漂浮植物框架下方。
10.根据根据权利要求6所述的方法，其特征在于：仿生人工水草，顶端系有浮子，使其主体悬浮于水中；而底部系在配重上，沉于水底；且仿生人工水草在水中按照水流方向平行设置。
11.根据根据权利要求6所述的方法，其特征在于：漂浮植物种植在框架和网构成的植物浮床上；框架材质选用金属、塑料、木材、毛竹等，长度不超过10m；漂浮植物选择聚草和圆币草等。
12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：中端布设曝气设备，进行水体增氧，促进污染物的好氧分解。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于：曝气设备包含鼓风机、曝气主管、曝气支管；在河岸内侧安装鼓风机，鼓风机出口连接曝气主管，曝气主管通过三通与曝气支管一端相连；鼓风机为低噪声风机，满足《声环境质量标准GB3096-2008》的П类声环境功能区要求dB<50。
14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：末端采用潜水泵通过输水管道将部分出水回流至前端进水区，形成完全混和状态，达到去除总氮的效果；且污水在末端，利用仿生人工水草进行最终把关处理，经净化后再排入河道中。
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