国内高尔夫球场水污染治理及综合利用研究

国内高尔夫球场水污染治理及综合利用研究深圳兴创富启环保科技有限公司二零一一年六月摘要截至 2010 年，中国高尔夫球俱乐部已经超过 500 家，大量新建的高尔夫球场所带来的水资源消耗、球场内及周边水体污染已经成为一个不可忽视的问题。我国部分经济发达地区已经开始对高尔夫球场使用自来水源用于灌溉草坪做出限制，公众对高尔夫球场存在的环境污染问题也越来越关注。采用先进合理的水处理技术，促进高尔夫球场使用中水进行浇灌，节约球场用水，以及通过相应的水污染治理技术控制球场内水质污染，将为我国高尔夫球场的健康发展提供力的支持。本研究分析了我国高尔夫球场目前用水及水污染的现状，对现有的高尔夫球场水处理技术进行了总结和分析。在此基础上，分析了加载磁分离技术在高尔夫球场水处理当中的应用技术可行性和前景。从分析结果可以看出，采用磁分离技术可以将生活污水以高效、低成本的方式处理达到高尔夫球场灌溉用水的水质标准，同时与其它工艺相结合，经处理的水还可以达到景观用水水质标准，用于球场内水塘湖泊的生态补水。对于球场内水塘湖泊的水质净化，磁分离相比于现有技术能更好的解决蓝藻水华，水体黑臭的问题，而且在运行成本，移动式运行模式上比现有技术具有更大的优势和应用潜力。目 录1. 我国高尔夫球场水污染现状 .11.1 高尔夫球场用水量分析 .11.2 高尔夫球场用水来源 .21.3 高尔夫球场水污染现状 .22. 现有高尔夫球场水处理技术 .42.1 高尔夫球场中水及雨水利用技术 .42.2 高尔夫球场河塘湖泊水处理技术 .53. 加载混凝磁分离技术用于高尔夫球场水处理分析 .63.1 加载混凝磁分离技术原理 .63.2 磁分离技术用于高尔夫球场中水利用分析 .73.3 磁分离技术用于高尔夫球场内湖泊水塘水质净化分析 .84. 总结 .911. 我国高尔夫球场水污染现状我国高尔夫产业是随着体育产业的发展和经济增长逐步发展起来的一种新型产业。截至 2010 年，中国高尔夫球俱乐部已经超过 500 家。据有关统计，中国高尔夫球场有 683直接建在水库周边，即便没有在水库周边的，球场内也设有数量较多的人工水塘作为障碍区、蓄水池和美化环景之用。一个标准的18 洞高尔夫球场人工湖面积占球场总面积的 30%-60%，所以高尔夫球场的水体保护对于高尔夫球场正常运营是一个极为重要的问题。1.1 高尔夫球场用水量分析高尔夫球场的水消耗主要在于球场的草坪浇灌。其用水量与干旱程度（降雨量）、土壤水分蒸发量、 草坪草种需水特性、地形地貌、灌溉方式、管理水平等因素有着密切的关系。在一些地区，灌溉只作为自然降雨的补充，而在另一些地区，灌溉是生长季节的唯一水源。不同地区乃至相同地区的不同高尔夫球场之间的用水量不同，而在一个具体的高尔夫球场内，不同区域的用水量也不同。即使是一个球场中的同一区域用水量最大的季节是夏季，相对较低的是春季、秋季和冬季。高尔夫球场草坪，按功能可分为果岭、发球台、球道和高草区四个功能区。其中果岭区草坪的养护水平要求最高，是高尔夫球场草坪中最为重要的部位，但所占面积很小，仅占高尔夫球场总面积的 2%左右。其次是发球台和球道。高草区在球场草坪中所占面积最大，但一般选用耐粗放管理的草种，抗旱能力强，灌溉很少甚至不用灌溉。根据我国高尔夫球场灌溉用水量的统计估算，一般一个 18 洞的球场要布置1200 个喷头，每个喷头每两天洒水一次，每次 15 分钟，洒水量 0.1m3/min，折算成每天用水量约为 900m3 ，即每年用水 32 万 m3 左右。高尔夫球场间用水量也存在很大差异。北京地区高尔夫球场平均年耗水量为 1000 升左右/每平方米，管理水平较高的球场仅为 563 升，用水量最高的球场高达 1200 多升，相差一倍多。说明球场节水潜力巨大。在球场用水中，生活2用水占 56，草坪灌溉用水占 85以上，草坪年均灌溉耗水量为208.9413.4 升/ 平方米，另有部分用于补充水池等生态用水。1.2 高尔夫球场用水来源高尔夫球场灌溉水的来源很多，有井水、湖水、池塘水、水库水、溪流、河水、运河水、公共可饮用水、处理过的污水等，最为普遍采用的是井水灌溉。受水量、水质、价格、用水限制等因素影响，并不是每一种水源都适合高尔夫球场灌溉用的。井与用水地方接近，井水水量比地表水变化小，温度和矿物质含量较一致，是球场灌溉很好的水源。但在我国干旱和半干旱地区，由于地下水位下降，地下水的开采是受限制的。如北京的高尔夫球场大部分采用井水灌溉，这对于北京市这样一个严重缺水的城市是十分不利的。湖、池塘和水库水是高尔夫球场灌溉很好的水源。溪流和河水如果能保证水量和水质，也是可以接受的。使用运河水受政府航道部门限制，尤其是干旱时期更是如此。公共可饮用水作高尔夫球场水源不是很理想，因为它不仅受政府限制，而且价格越来越贵。处理过的污水（再生水）是高尔夫球场灌溉水源的发展方向。再生水中含有丰富的氮、磷、钾等营养元素，是草坪生长的营养来源，因此草坪灌溉为再生水提供了最佳的使用场地，但同时也会造成球场内景观水体（如小湖泊、小河等）的富营养化，使水体发生藻类水华，影响球场景观和正常经营。使用中水也是高尔夫球场节水、提高水资源利用率的有效办法。我国高尔夫球场中水利用普及情况不理想，在北京仅有 4 家高尔夫球场使用中水灌溉。实例表明，高尔夫球场使用处理过的污水灌溉对草坪草是安全的，其效果比使用地下水灌溉还好。这样不仅可以减少对地下水的开采，还可以减少肥料使用量。1.3 高尔夫球场水污染现状由于高尔夫球场占地面积广阔，高尔夫球场草坪的养护要求是极严格的，其一平方米的耗水量是普通草坪的数倍，因而用水量巨大。不但如此，为保持其草坪的平整划一，草坪还要经常喷施化学农药，部分农药随随水渗透和残留在土壤中，对高尔夫球场和周边土壤、地下水造成严重污染。香港的资料显示，3每年喷施在高尔夫球场草坪上的农药要达 50 余种，农药中的一部分随水渗透和残留到土壤中，就会对地下水造成污染，土壤则自身带毒。更重要的一点是，单一的大量的草坪和草种不仅不会产生人类所需要的氧气、水分等能源，反而会大量消耗，在长时间的累加后还会形成负面效益。造成高尔夫球场内和周边水体污染的原因主要有：（1）用水、农药、化肥及其包装物、草屑；（2）机修：废弃油污、清洗废水；（3）会所酒店：生活污水；（4）球场排水的影响；（5）球场外引入补水中的污染物超标。这些因素会导致球场内湖泊、水塘和地下水的污染，球场内的水外排或渗漏会造成周边水体的污染。由于处于球场内的湖泊许多都是封闭型的，虽然在球场建设和短期运营期间由于施肥和施用杀虫剂、杀菌剂、除草剂对湖泊还不会造成明显的污染，但如果维护方式不谨慎，经过长期运营后，球场施肥造成的流失及生活污水排放将增加水体氮、磷含量，引起球场内的湖泊水体富营养化和藻华。另外，长期施加杀虫剂等有可能导致水体内有毒金属或有毒难降解药物的含量过高，致使水体生态环境破坏。为了获得高质量的草坪，高尔夫球场必须施用大量的氮肥、磷肥，因此，高尔夫球场施加化肥对水体环境造成影响的主要是氮肥、磷肥。当大量的氮磷元素素通过降水冲洗或是土壤渗透进入湖泊后，就会造成水体中硝态氮和磷增加，这是形成高尔夫球场内湖泊水体富营养化的主要原因。 为保养草皮，需要使用多种化学药品，包括除草剂、杀虫剂、杀菌剂等，而这些药物往往有致癌、致畸和环境激素的作用，而且残留时间长，如果使用4和管理不当，会引起高尔夫球场内湖泊水污染。由于使用含汞杀真菌剂治理草坪雪霉病，导致对高尔夫球场土壤、沉积物和一些水生生物产生汞污染。农药对地下水污染，尤其在高尔夫球场使用农药，很长时间以来一直是公众最关心的问题之一。在日本，早在 1995 年就有约 1，700 个高尔夫球场和拟建的 1，000 多个球场，早期球场使用大量未曾注册过的农药，每个球场每年平均使用 1.9 吨农药，变化幅度在 0.63.1 吨之间（日本环境局）。长期施加大量的过剩化肥通过渗漏作用在地下水中缓慢汇集，难降解有机磷毒性物质或是重金属离子也会逐渐进入地下水中，随着时间的延长慢慢富集，导致地下水污染。这方面的危害在农业化肥农药方面已经有过很多发生，由于高尔夫球场施加的化肥农药与农业上有很大相似之处，所以必须引起足够的重视，消除潜在危害。2. 现有高尔夫球场水处理技术高尔夫球场水处理技术主要包括量大方面：一方面是针对高尔夫球场中水利用的中水及雨水处理技术，一方面是针对高尔夫球场内的河塘、湖泊受到污染进行处理的技术。2.1 高尔夫球场中水及雨水利用技术通过将高尔夫球场内或周边的生活污水以及雨水等经过处理后用于高尔夫球场草坪的灌溉、场内水体补水等是目前高尔夫球场节水的一个大趋势。在高尔夫球场用水问题上，很多国家鼓励使用再生水，限制使用清洁水源。在许多地区，高尔夫球场是最先受限制用水的单位中最严重的单位之一。在美国部分地区高尔夫球场是被强制使用循环水的。在我国部分地区如北京、浙江也开始出台一些限制高尔夫球场使用清洁水源的规定，目前在北京已经有 4 家高尔夫球场使用中水进行灌溉，30 多家高尔夫球场将建立雨水收集设施。浙江省对高尔夫球场用水提出了原则性要求。适度建设浙江省高尔夫球场项目的指导意见提出，“高尔夫球场耗水量较大，为节约用水，项目建设的可行性研究报告5应有多方案的给水方案进行比选，新建高尔夫球场原则上不使用地下水和城市自来水，应积极引导高尔夫球场使用处理后的中水，实现水循环使用。对使用地下水和城市自来水的球场，有关部门要制订相关政策，用经济杠杆来控制水资源的大量消耗。“ 实施雨、污水分流，结合地势，设置人工水塘，水沟，达到球场水体内部循环，需外排的废水应进二级污水处理设施达标后排放“。高尔夫球场中水利用技术主要有：（1）膜法，包括膜过滤和 MBR，这类方法处理出水水质好，能达到景观用水和灌溉用水要求；（2）常规生物处理法，包括 A/O，SBR，接触氧化等，其出水水质一般能达到废水排放标准，要用于高尔夫球场景观用水，一般需要采用砂滤、混凝沉淀、BAF、膜过滤等工艺进行进一步处理。（3 ）人工湿地技术，能配合高尔夫球场景观，出水水质好，但占地面积大。一般而言，雨水相对于生活污水污染程度低，处理工艺相对简单，将收集起来的雨水经过沉淀、过滤等就能用于高尔夫球场景观用水、灌溉等。在一些场合，人工湿地也用于处理雨水。2.2 高尔夫球场河塘湖泊水处理技术高尔夫球场内河塘、湖泊容易出现的水质问题包括：藻类水华，水体黑臭，农药污染等。目前用于高尔夫球场河塘湖泊水处理的技术主要有：（1） 人工湿地技术人工湿地是人工建造的、可控制的和工程化的湿地系统，这是发达国家近十年来才兴起的生态处理法。其基本原理是：在一定的填料上种美人蕉、富贵竹、芦苇等特定的植物，将污水投放到人工建造的类似于沼泽的湿地上，利用自然生态系统中的物理、化学和生物的三重协同作用，通过过滤、吸附、共沉、离子交换、植物吸收和微生物分解来实现对污水的高效净化。高尔夫球场草皮日常维护过程中喷洒的农药残留，会随着雨水向外界流散，若不经过处理直接对外排放，会对环境造成较为不利的影响。通过人工湿地可以对水体中的污染物进行处理，净化水体水质。6（2） 增氧曝气技术由于高尔夫球场内河塘湖泊多数为封闭式，水体流动差，当有外源污染进入时，水体中溶解氧很快被消耗掉，水体进入厌氧状态，厌氧微生物的生长会使水体发黑发臭，采用增氧曝气技术能快速提高水体中的溶解氧，抑制厌氧微生物生长，从而消除水体黑臭。目前在高尔夫球场内水塘采用较多的增氧曝气设备有曝气喷泉、推流曝气机等，还有一些新型的采用太阳能供电的曝气设备，具有景观和水质净化双重功能，具有较大应用潜力。（3） 药剂投加除藻投加絮凝剂。投加絮凝剂促进磷的沉淀, 使其不能成为藻类的营养物质, 常用的絮凝剂如铁盐、铝盐等。此种方法见效快, 但有 2 次污染, 需反复投加,但不能解决水体富营养化的根本问题。投加除藻剂。常用的除藻剂有硫酸铜、二氧化氯、臭氧等, 这些除藻剂可以较快地杀死藻类, 效果明显、但需反复投加, 价格较高, 而且容易产生 2 次污染, 不能从根本上解决问题。（4） 底泥清淤底泥中的有机污染物往往成为水体的内源性污染源, 所以, 很多时候采取清淤的措施。但是, 这种方法的工程量大、费用高, 甚至会破坏水体底部的生物和水生植物, 对环境的负面影响大, 不能彻底解决问题。（5） 机械除藻对于藻类生长旺盛，形成表面水华的水体，可以采用机械除藻方式。这种方法的短期效果显著, 但运行费用高, 不能从根本上解决水体富营养化问题。73. 加载混凝磁分离技术用于高尔夫球场水处理分析3.1 加载混凝磁分离技术原理加载磁分离技术其原理是在混合池中投加絮凝剂、磁加载物和助凝剂进行絮凝反应，之后进入澄清池，利用磁加载物的作用实现高效的沉淀分离，以比传统污水处理技术快 10-20 倍的速度，快速