7第五章第二讲河道水质净化技术

1、 滇池保护与治理一、工业污染防治淘汰和关停一批技术落后，污染严重,浪费资源的企业流域工业污染源全面达标排放污染物排放总量控制严把项目准入关，控制新污染源产生推行清洁生产城市污染控制1991年建成滇池流域第一个污水处理厂“九五”期间共建成4座城市污水处理厂,污水设计处理能力达到36.5万吨/日；“十五”期间又新建了4个、改扩建了一个污水处理厂，新增污水处理能力22万吨/日，使滇池流域污水处理能力达到58.5万吨/日；北岸截污泵站。二.城市污染控制至2005年，昆明主城城市排水主干管网逐渐形成。现状排水主干管线总长为948公里，其中雨水管线占38%,污水管线占33%,合流管线占29%o分为城西、城

2、北、城南、城东、城东南5个系统。河道综合整治后，整治了盘龙江上段、采莲河、观漕河、明通河下段（大清河）共4条入湖河道。三、农村面源污染防治农村面源污染防治目前基本处于研究示范阶段，采取的措施主要有：平衡施肥；村镇生活污水处理；农村垃圾收集处置；农村能源替代与节能、秸秆还田与资源化；卫生旱厕推广等。五、生态修复滇池湖滨带与湿地生态修复林草恢复一流域森林覆盖率达到50.8%水土流失治理自然保护区、风景名胜区、国家森林公园建设六、资源调配掌鸠河引水供水工程为改善水资源供需矛盾，保障昆明城市后续发展，在禄劝县云龙乡掌鸠河上游新建了云龙水库，水库设计总库容4.84亿立方米，正常蓄水量3.97亿立方米，于

3、2004年3月建成开始下闸蓄水。输水工程总长约97.4公里，2007年3月全线通水。工程配套第七自来水厂，饮水工程全面竣工后每年可向昆明城市供水2.5亿立方米。滇池防洪保护及污水资源化工程工程于1996年8月完成，包括水域分隔工程、西园隧洞工程、沙河整治工程。河流水质净化技术解析讲解内容一、城市河流污染情况二、国内外技术硏克现状三、技术方法体糸四、技术方法分类五、技术介绍一、城市河流污染情况随着我国经济的快速发展、城市的扩张和人民生活水平的不断提高，一些河流，尤其是流经大、中型城市和城镇的河流，由丁污染物的大量排放和不合理的土地利用方式，河流水体污染和生态破坏严重，河流的生态功能丧失或者无法正

4、常发挥。大量资料显示，工业废水、城市污水、垃圾倾倒.农出废水、暴雨径流、大气沉降等是河流水体污染的主要外部原因，此外由河流底泥溶出以及藻类过度繁殖等内源污染引起的河流水质恶化也不容忽视。水体污染和生态破坏是我国河流面临的严峻问题。滇池主要入湖河流的污染情况淇池位于全流域的最低点，有三I余条河流呈向心状注入湖区，这些河流大多流经城镇、农田.磷矿区，接纳城市污水和随降雨冲刷输入的农村垃圾、人畜粪尿.生活污水、泥沙等，而天然补给水少，因而适成了淇池的严重污染。流域内产生的污染物大多都经过河道、湖滨进入淇池，主要入湖河流成为向淇池输送污染物的必经之路。河道水体污染以生活源为主，兼及各行业的工业污染源，

5、污染物种类较多：除此之外，还受到周边农田面源污染影响。污染的河流主要表现在(1)河水污染负荷高，对滇池污染贡献大，特别是受到季节影响，雨季暴雨径流携带的污染物对淇池形成极大的负荷冲击；(2)水.陆生态结构破坏严重，河流生态功能基本丧失.河流植物群落类型简单.生态极度脆弱。以2000年数据为例,入湖总氮10850吨、总磷1320吨，分别为1980年的2.7倍、4.4倍和1995年的1.2倍、13倍。滇池主要入湖河道水质状况（2001年均值）河流化学*m&l）总IKi咤1）A9（mg4）乌龙河119.5121.191.S5新运粮河96.6219.421.B老运報河32.6311.850.SS62.

6、7317.920.SS船仍河74.5422381.24盛龙江畑宝象河如3洛龙河柴河42.449.545.04人河17.321.030.19护城河S6.996.291.11古城河弭.490.750.S4胜利河14.433.470.062005年五条河道水质化学耗氧虽生化耗氧呈总氮总磷氨氮盘龙江（已截污）30.510.19.920.637.25大清河14471.835.882.3832.31宝象河20.754.753.560.261.72洛龙河113.24.560.0780.393海河258.7799.745.625.7134.377采莲河（已截污）487.911.420.882.43IV类水标准

7、20410.21.0V类水标准306150.31.5二、国內夕卜技术研究现状根据过去儿十年国内外的河流治理经验.河流生态系统的特性和污染物迁移转化降解的机理.消除污染源（或大虽削减污染物的排放厳）以及恢复河流应有的然物理结构是治理河流污染和恢复河流生态系统功能的最根本措施。但是，根据我国匸I前的经济、社会条件，在短期内污染源难以得到全而.有效的控制，河流生态系统修复也需要一个较长的时间过程，I月此对C经严重污染的河流水体进彳亍直接净化和修复，对丁改善河流生态环境，恢复河流生态系统的功能具有垂要的现实总义。发达国家在河流污染洽理和生态修复中，研究、开发和实践了弟种值得借鉴的技术，并积累了宝贵的实

8、践经验和教训。以下介绍污染河流水质净化与生态修复技术的国内外研究进展，并对各种技术的特点及其适用性进行解析.探讨滇池流域入湖河流水质净化与生态修复技术的选择原则。河流水净化技术,就是为了强化河流的“自净能力”，引入常规的水处理技术方法，通过实施一定的工程措施.有效改善河流的水质。污染河流水质净化与工态修复单元技术种类繁多氏方法体系紀陶分为直接净化方式与分离净化方式而依据国内外文献报道，按照水处理技术净化廉理，目前有关河流水净化方法可以分为物理法.化学法和生物/生态技术3大类。技术方法体系是指在河道内实施净化的技术方法，常见的有底泥疏挖、闸坝技术河道曝气.稀释法等，也包括利用堤岸实施的多层土壤渗

9、滤.植物毯技术.河道内投菌.植物浮甜.生态水草等技术。分蔦净化方式主要是应用各种水处理技术在河道周边利用塘.泽地实施旁路净化的方式，也称为异位处理，主要处理技术包括塘技术、渗滤（潜流）净化法、强化生物接触氣化技术.快速土壤处理系统、人工湿地净化等。技术方法分类技术分类技术名称适用的河涼污染类型主要机理物理法人工增氧底泥疏浚引水冲污/换水稀释严塑有机污染严塑底泥污染富营养化促进有机污染物降解移除河流内源污染物血接改巒河浣水质化学法化学除淤絮礙沉淀重金属化学固定富营养化璘污染重金属污染血接杀死建类将溶解态请转化为固态碑抑制重金属从底泥溶岀生物/生态技术微生物强化（投曲法）植物净化隐定塘技术人工湿地

10、技术滲滾生物族净化技术有机污染富营养化有机汚染富背盜化有机汚染富营养化、面源污染输入有机污染促进有机污染物降解捉高河流生态系统楼运性促进污染物花运化促进污染物迁移转化.恢复河流生态系统1物理法河道曝气（人工增氧）仃机污染严审的河流山于有机物分解耗氧河流会变成缺氧或者无轨状态此时河流水质恶化.自净能力卜降.正常的水生生态系统迨到严匝破坏。如果在适当的位置向河水进行人匚曝气充氧.就可以避免出现缺氧或无氧河段，因此进行河流人工增氧是恢复河流的生态坏境和增强河流I净能力的有效描施。人匸増氧心英国的泰晤士河.徳国的Berlin河、北京的清河川.上海的绥宁河和福州的白马支河都曾采用。河流人工增氧有固定式曝

11、气和移动式曝气等形式。固定式曝气有鼓风曝气和机械曝气两种形式。河流鼓风曝气的结构.设备类似于一般污水处理厂的鼓风曝气系统.适用于水深较大，需要K期曝气，且有航运功能或景观功能要求的河段。河流机械曝气则直接将曝气转轮或转刷固定安装在碍曝气的河段上.适川于水深较小.没有航运或景观要求的河流，主要针对短时间的冲击污染负荷。移动式曝气采用町以快速移动的曝气设备如多功能水质净化船。这种邺气方式的突出优点是町以根抑晦气河段水质的变化和就运要求.灵活调幣曝气强度和邺气位置.使曝气更为经济.髙效。徳国在Saar河、英国在泰晤七河.淤大利W在S眼n河的治理中曾采用移动式曝气。此外.还町利用河流上已有的水坝.水闸

12、等水利设施的跌水.渺流和人I冰上娱乐设施（如水车进行增氧。利用水上娱乐设施增氧需慎垂.必须充分估计水中污染物刘人群健康的危害。1物理法底泥疏浚长期严重污染的水体其底泥可能沉积有大量的污染物，在一定条件下这些污染物会从底泥中释放出來，因此底泥是天然水体的一个重要内污染源。疏浚河流底泥，可以将底泥中的污染物移出河流生态系统，尤其能显著降低内源磷负荷。由于不同河流遭受污染的类型、时间和程度不同，污染底泥的厚度、密度、污染物浓度的垂直分布差别很大，因此在挖除底泥前，应当合理确定挖泥量和挖泥深度。此外河流底泥中通常还生长有一些水生动植物，底泥疏浚对生态系统有一定影响。一般不宜将底泥全部挖除或挖得过深，否

13、则可能破坏水生生态系统。河流底泥疏浚通常使用挖泥船，对于枯水期断流的河流可以利用枯水期清淤。1物理法引水冲污/换水稀释引水冲污和换水稀释是一种湖泊净化技术，在湖泊富营养化治理中有应用实例.对丁污染严重且流动缓慢的河流也可考虑采用。引水冲污/换水稀释对河流可能有四方而的影响：将大虽污染物在较短时间内输送到下漩，减少了原來河段的污染物总虽，降低污染物浓度：使河流从缺氧状态变为好氧状态，提高河流鬥净能力；使河流死水区、非主流区的重污染河水得到且换：加大水流流速，可能冲起一部分沉积物，使己经沉淀的污染物垂新进入水体.为流经城市的河流营造较好的景观效果。河流引水冲污或稀释既可以用同一水系上游的水也可以引

14、其他水系的水，或处理达标的景观生态水。引水冲污/换水稀释是物理方法，污染物只是转移而非降解，会对流域的下游造成污染，所以在实施引水冲污/换水稀释前应进行理论计算预测，确保冲污效果和承纳污染的流域下游水体有足够大的环境容呈。2.化学法化学除藻化学除溪是控制藻类生长的快速有效方法，在治理湖泊富营养化中己有应用，也作为严重富营养化河流的应急除藻措施。常用化学除藻剂有CuS0西玛三嗪等。混凝剂通常配合除藻剂同时使用，常用混凝剂有聚丙烯酰胺(PAM)、FeClj等。化学除溪操作简单，可在短时间内取得明显的除藻效果，提高水休透明度,其效果。但该法不能将氮、磷等营养物质清除出水体，不能从根木上解决水休富营养

15、化。而口除溪剂的生物富集和生物放大作用对水生生态系统可能会产生负面影响，长期使用低浓度的除藻剂还会使藻类产生抗药性。肉此，除非应急和健康安全许可，化学除藻一般不宜采用，而作为环境友好的化学控藻与生物控藻技术的研究、开发及应用需要广泛开展。2.化学法絮凝沉淀水体中的磷是水体富营养化的一个关键控制因子，絮凝沉淀技术对丁控制河流内源磷负荷，特别是河流底泥的磷释放，有一定的效果。絮凝沉淀技术是向水体投加铝盐、铁盐、钙盐等药剂，使之与河水中溶解态磷形成不溶性固体转移到底泥中。常用的药剂有CaCOj,Ca(OH)rA12(SO4)3,FeCl3,明矶等。有研究认为：天然水体底泥中铁磷和钙磷较铝磷更不易从底

16、泥中溶出，肉此应尽呈使用铁盐、钙盐來沉淀磷。河流底泥的磷释放除了与磷的存在形态有关，还与温度、底泥的微生物活动、溶解氣浓度、pH、泥水界而的扰动状况密切相关。研究表明升高温度、厌氧状态、酸性或碱性环境能促进底泥磷耗放。肉此从化学固磷的角度，应控制河流的pH处丁中性。絮凝技术具有适应天然河道水力及污染物负荷变化大的持点，特别是去除磷与COD污染物的效果更明显。我国作为纳污河道絮凝技术在广东东莞运河上有一个应用工程案例，处理规模达到200nP/do2化学法重金属的化学固定河流底泥中的重金属在一定条件下会以离子态或某种结合态进入水休，如果能将垂金屈结合在底泥中，抑制重金屈的释放，则可降低其对河流工态

17、系统的影响。调高pH是将重金屈结合在底泥中的主要化学方法。在较高pH环境下，重金属会形成硅酸盐、磯酸盐、氢氧化物等难溶性沉淀物。加入碱性物质将底泥的pH控制在78,可以抑制重金屈以溶解态进入水体。常用的碱性物质有石灰、硅酸钙炉渣、钢渣等，施用虽的多少，视底泥中重金屈的种类、會量及pH的高低而定,LL施用呈不应太多，以免对水生生态系统产生不良影响。3.生物/生态技术微生物强化技术（投菌法）河流中污染物的降解主要依靠微生物的降解作用.当河流污染严重而又缺乏有效微生物作用时，投加微生物以促进有机污染物降解.这种技术称为微生物强化技术。适合丁河流净化的微生物上要有硝化菌.有机污染物高效降解菌和光合细菌

18、O用丁河流微生物强化的微生物应符合以下条件：（1）不含病脈菌等有害微生物；（2）不对其他生物产生危害：（3）能适应河流的环境特点。微生物強化技术的主要缺点是高效微生物的选育需要较长的时间；净化效果持续时间短，易受温度和河流水文条件影响等。3.生物/生态技术植物净化技术（生物浮岛）河水植物净化技术包括有浮床植物技术，生物浮開是一种象筏子似的人工生物浮体，在这个漂浮的人丁浮体上种植植物。主要机能：利用植物的生长从污染水体中吸收利用大戢污染物（主耍是氮、磷等营养元索）：创造生物（鸟类、鱼类）的生息空间：改善景观：消波效果对岸边构成保护作用。世界上第一个生物浮闊是徳国人丁J979年设计和建造的，此后，

19、在河流.湖泊等的生态恢复和水质改善中得到了广泛的应用。国内利用浮床香根草做的水质净化试验表明，香根草浮床对试验河湖水体中TN和TP何很好的去除效果，在60天的生长期内，水体中TN降低了4.653mg/LTP降低了023-0.30mg/L。生物浮简的制作，采用纤维強化塑料、不锈钢加发泡聚苯乙烯、特殊发泡聚苯乙烯加特殊合成树脂、盐化乙烯合成树脂.混凝土等材料制作出浮丁水而上的框架.再在框架上种植相应水生植物。3.生物/生态技术人工湿地技术人丁湿地系统是20世纪70年代发展起來的污水处理技术，20世纪80年代起,它在河流污染治理和生态恢复中的作用逐渐受到重视，得到越來越多的应用。人工湿地的污染净化过

20、程涉及物理.化学.生物等多方而综合作用，可用丁削减农业.城镇等点源和而源污染负荷；处理河水中的重金屁、农药和富营养化河水中氮、磷、藻和藻毒索。人丁湿地对污染河水的净化主耍有以下几个途径：通过过滤和截留去除颗粒物：通过湿地介质的吸附、络合、离子交换等作用去除磷和重金屈离子；通过湿地微生物作用，降解有机污染物，去除水中的氮：通过植物吸收去除水中的氮、磷，富集垂金屈。人工湿地净化河水的效能受湿地水流流态.水力负荷、种植植物类型和数嵐、温度.pH.填充介质类型、运行方式等肉索的影响。3.生物/生态技术人工湿地技术人匸湿地根据其中主要的生物形式，分为浮生.挺水和沉水植物系统.目前般所指人匚湿地为挺水植物

21、系统：松据水流形式可分为3类：fl山表而流.潜流和竖流。常用的水生植物包括：漂浮植物.浮叶植物.挺水植物.沉水植物.例如.芦苇可阴隔悬浮物SS)30%.减少氨70%.减少总硬度33%；水葱可吸收Fe.Mn、Mg.酚.苯、胺，町降低BODCOD：茨臥黑藻町净化有机物.碑：席藻除烷烧率30%oJA眼莲对作为砂污染水源的指示植物,芦苇、大米草等挺水植物极具观赏性外.还有较高经济价值。在欧洲，潜流湿地系统应用较姜.有儿百座。在丹麦、徳国.英国毎个国家都至少冇200个系统在运行。此技术还在快速发展.特别在一些东欧国家。绝大多数系统种植有芦苇，也有种桥英它湿地植物.研究认为根的生长和芦苇根区会增加和稳定导

22、水性。但儿乎所有潜流系统都遇到土壤农而短流问题。为保证潜流.英国和北美绝大多数采用砾右床。坦有些砾右床也址塞，但主要是预处理不足。在欧洲此类系统越向对乡村级社区生活污水进行二级处理。北美则趙向更多人口城鎖生活污水的鬲级处理。任澳大利亚利南非则用于处理各类废水。湿地系统利用河道周边有一定K宽比和底面坡度的洼地进行建设介质町山土壤和填料(如砾仃等)混介组成填料床.污染的河水在床体的填料缝隙中流动或心床体表面流动并在床体表面种植具有性能好.成活率高、抗水性强.生氏周期K、美观及具有经济价值的水生桥物(如芦苇.蒲草等)形成一个独特的动植物生态系统.对河水进行处理。3.生物/生态技术稳定塘技术稳定堀是一

23、种利用细菌和藻类等微生物的共同作用处理污水的自然生物处理技术.亦可用于污染河水的处理。用于河水处理的稳定塘可以利用河边的洼地构建。稳定期对水质起净化作用的生物包括细菌.藻类.微型动物.水生植物和其他动物.英中细菌和藻类起主要作用。稳定塘的净化效果受到温度.光照.水的混合、营养物质.有奇物质.蒸发駅和降雨晁、进水性质等诸多冈素的彫响。稳定期通过以卜F个作用净化水质：(D桶释.沉淀和絮凝作用：微生物的代谢作用：浮游生物的作用：水生维管束植物的作用。稳定塘用于河流污染治理，町得到以下效果：延氏河水滞留时何.截留.降解污染物.絨少河流污染物总扯和浓度：构建微熨塘生态系统.增进整个河流生态系统的稳定：如

24、能人为控制稳定塘进出水，町以用稳定堀对河水水显进行季节上的再分配。国内外在传统稳定塘的娘础上开发了处理效果更好的变形稳定期匸艺.例如美国的离级综介稳迅塘、我国的串联结构的综合生物塘等。 呈贡大渔乡大渔村2003年建成的稳定塘 3.生物/生态技术渗流生物膜净化技术（生物过滤技术）河流中水生植物、沙石和沉积物表而通常生长有一层对有机污染物有降解净化作用的生物膜，主要由藻类、细菌、原生动物等组成，称为周丛生物。为了强化周丛生物对河水中有机污染物的去除作用，可以用卵石等作填料，在河滩或者河岸构筑渗流生物膜净化床。渗流生物膜净化床因填料材料和粒径的不同，除了生物降解有机物外，还可能产生物理吸附.沉降，过

25、滤等作用，去除悬浮物和氮、磷、重金属等。净化床填料通常是粒径540cm的卵石，可以分级装填，此外还可选择易被微生物附着的废砖块、废陶.陶粒或沸石等功能填料。渗流生物膜净化床适用于有机污染不太严重的小型河流，过高的有机负荷可能使填料被脱落的生物膜墟塞，净化床河水中溶解氧的耗尽会使净化床处于缺氧或厌氧状态。增大填料粒径会使净化床单位体积的净化效率下降，人匸曝气又会增加处理成本和净化床复杂程度。渗流生物膜净化床技术在日本江户川支流坂川和京都市.韩国的良才川和泰国的河水净化中都有研究和应用，取得了较好的效果。生态砾石滤床剖面以及微观结构生态砾石接触氧化滤床剖而以及微观结构放大图生态砾石接触氧化滤床可以

26、放置在地面下，其上还可以进行景观绿化等。即生态砾石滤床既具有净化功能又具有景观美化双重功能。韩国良才川上生物滤池;爭化工程韩国在汉城良才川等河道上实施的旁路生物滤池处理工程，在河道减污、控制來门上游的而源污染方面取得了很好的成效。韩国良才川上实施的旁路工物濾池处理工程是在河道上游适当的位直，设朮橡皮坝，抬高坝前水位后，将受污染的河流水引流入旁路工物滤池进行处理，再垂新汇流入坝后的河道，为水生植物的生长提供良好的环境，促进河道生态坏境的恢复。日本桑纳川生态砾石接触氧化滤池日本多摩川生态砾石滤床工程口本丁上世纪八十年代中期开始在东京、京都为首的大城市河流（如多摩川.浅川、大栗川等），大呈采用类似技

27、术，规模约在数百吨到数十万吨/天，至今C有近二十年的历史。可将受污染河流脈水BOD从1040mg/L,降低为10mg/L以下；将河流原水SS.从1080mg/L处理到10mg/L以下：当河流廉水的氨氮为2-10mg/L范国时，其净化去除率可达75%左右。采用该技术取得了较稳定的水质和啟观效果。在口木生态碎石接触氧化滤池技术彼广泛应用丁受污染的河道水的改善。如将受污染的桑纳川的河水引入一个生态砾石接触氣化滤池处理后，排入新川河：口木多摩川上实施的生态砾石滤床匚程，将受污染的河水经过该系统净化处理后，作为公园景观水环境的补水。3.生物/生态技术人工快滤处理（CRI）系统人匸快渗处理系统（ConstructedRapidInfiltration）既能应用J生活污水处理也能应用F受污染河澹水水匕灯i川渗透性能良好的夭然介质作为主15滲滤材料代捋人然1层.采用人工填充的人然河砂（人然河砂选用一定的颗粒级配打摻入