城市黑臭水体治理技术-图文

精品文档，知识共享！中科嘉和瑞迪（北京）环境科技发展有限公司二〇一六年三月精品文档，知识共享！目录TOC\o"1-3"\h\u第一章城市黑臭河道整治综述 表6-5。阳光充足时，设备能产生11.363m3/min的主体流和26.515m3/min的感应流。由于主体流和感应流的相互作用，不仅对水体中的上下层交换有利，还使水面在设备处抬高2cm左右，而总体流达到37.878m3/min。表STYLEREF2\s65太阳能水体净化设备主要指标项目指标主体流11.363m3/min感应流26.515m3/min总流速37.878m3/min机器尺寸及重量直径4.88m，重量272.4kg电力及控制系统3个55w的太阳能光电板，呈三角形布设导流管长1-30m，分成1.5m、3m、6m，直径1.0m浮筒及定位系统3个成三角形浮筒，总浮力454kg6.8生态河道修复技术6.8.1生态净水草技术技术原理生态净水草是一种具有空间网状结构的高分子材料，通过分子设计，在载体中引入大量活性和强极性基因，将大量的有益菌和酶制剂牢牢固定在载体上，实现微生物的固定化。生物载体是实施河湖污染水质净化的生物手段，具有维护管理成本低，构造简单，操作容易等特点，有利于削减水库内源污染，改善水质，促进水库物质循环和生态循环的形成。技术特点（1）生物膜生成、固着性能良好，水与生物膜接触效率高通过分子设计，在载体中引入大量活性和强极性基因，如氨基、羟基和环氧基等，通过分子间的共价键、离子键等作用力，将大量的有益菌和酶制剂牢牢固定在载体上，实现真正的固定化。构建适合不同微生物群落生长繁殖的三维复合结构等技术手段，数百倍地放大废水与生物膜的接触作用。载体中大孔与微孔相结合，气、液、固三相在空隙中进行高效传质，好氧、兼氧和厌氧状态同时存在，提高处理效率。（2）化学及生物学的稳定性强，不溶出有毒有害物质，不造成二次污染。生态净水草具有耐腐蚀、耐生物作用、耐光照，耐低温，耐老化等性能，使用寿命可达10年以上；且其化学及生物学的稳定性强，在长期的浸泡和生物膜的侵蚀下，不会溶出有毒有害物质，不造成二次污染。（3）比表面积大，空隙率高。生态净水草空隙率达98％以上，比表面积约为160m2/m。多空的填料为微生物提供了最佳的生长环境，因此生物量大，高浓度的微生物量，使处理设施的溶剂负荷增大，不仅减少了处理设施的占地面积，而且停留时间变短，基建投资减少；填料的巨大的比表面积其上生长着各种碳化菌、氨化菌和硝化菌组成的高活性生物膜，具有优良的氧化降解和吸附水中污染物的功能。（4）可快速脱氮、抑制藻类生长。由于在填料的生物膜中好氧、厌氧和兼氧菌同时存在，具有很好的脱氮效果，经过处理后的水氨氮含量可以稳定的保持在较低水平，可以有效地抑制藻类生长。（5）抗冲击设计能力强安装抗冲击要求按50年一遇设计，根据规划50年一遇洪水流速为2m/s，20年一遇流速为1.83m/s；水体流速超过1.2m/s时，载体完全倒伏，与水平方向平行，不造成阻流作用。（6）与自然景观融为一体、适应河湖自然条件。技术参数（1）显著提高水体透明度，抑制藻类水华发生，水体透明度增加50~120cm，叶绿素下降40-80%；（2）COD降低20~40%；（3）氨氮降低20~40%；设计参数（1）颜色：白色（2）重量：1kg/100m（3）比表面积：160m2/m（4）成膜重量：6.9kg/m3(湿)（5）COD负荷：4-6kg/m3d（6）布置间距：0.5-1.0m。适用范围该产品主要应用于湖泊、水库、河道等比较开阔的地表水体微污染治理和水质保持。6.8.2河道型湿地构建技术河道型人工湿地是指对现状河道进行局部整治改造，在河道两侧的局部滩地上进行一定程度的扩展，构建人工湿地处理系统，利用河道自然的水位变化和水流经人工湿地达到对污水治理的目的。河道型人工湿地选择的是自然土壤基质，只改变湿地的外形边界和水流运动形式。通过改变湿地的外形边界，使表层水流沿着设计的流路和运动方式进行最优的水流交换，属于自由表面湿地系统。图6-6河道型人工湿地构建示意图技术原理针对微污染水体，河道型人工湿地从植物种群、基质、污染负荷和水力条件、湿地高效脱氮技术等方面着手，利用植物的生长吸收水体中污染物质，最后通过植物的收割而去除污染物的原理，逐步恢复水生态系统的结构和功能。净化机理河道型人工湿地主要由四部分组成：自然土壤基质；适宜在饱和水和厌氧基质中生长的植物；在基质表面流动的水体；好氧或厌氧微生物种群。其净化机理是生态系统中所发生的物理、化学和生物的综合效应，包括沉降、吸附、过滤、分解、固定、离子交换、络合反应、硝化反硝化作用、营养元素的摄取、生命代谢活动的转化和细菌、真菌的异化作用等：湿地在河道人工湿地的构建中，湿地植物的选择是其核心部分，通过湿地植物不但可以去除污染物，同时还具有绿化环境，增加生物多样性，改善区域气候，促进生态环境的良性循环等功能。（1）基质河道型人工湿地的基质是自然土壤，这些自然土壤一方面为微生物的生长提供稳定的依附表面，同时也为水生植物提供了载体和营养物质。当污水流经人工湿地时，基质通过一些物理和化学的途径来净化和去除污水中的氮磷等营养物质。（2）植物湿地植物是湿地污水处理系统中不可缺少的部分，它在人工湿地中发挥多种作用。主要表现在两方面：促进微生物生长和吸收污染物作用。（3）微生物河道型人工湿地中的微生物是极其丰富的，是湿地净化污水的主要执行者。自然界中碳、氮、磷等元素的循环离不开微生物的活动。湿地在处理污水时，有机物的降解和氮化合物的脱氮作用、磷化合物的转化作用主要是由植物根系区的微生物活动来完成的，湿地中微生物的活动是污水中有机物降解的主要机制。植物通过通气组织的运输将氧气输送到根系区，从而形成了根表面及附近区域的氧化状态，废水中大部分有机物质在这一区域被好氧细菌所硝化；离根表面较远的区域氧气浓度降低，属于兼性区，硝化作用任然存在，但主要是依靠反硝化细菌将有机物降解，并使氮素物质以氮气的形式释放到大气中；而在根区的还原状态区域，则是厌氧细菌的发酵作用，将有机物分解成二氧化碳和甲烷释放到大气中。对于污水中的磷化合物。有机磷的溶解性较差的无机磷酸盐都不能直接被植物吸收利用，只有让磷酸钙等可溶性差的磷化合物溶解，才能被植物吸收，从而通过对植物的收割而将磷从污水中和湿地系统中带走。技术特点（1）类似于天然河道湿地，结构简单、管理方便、运行成本低；（2）美化环境，能够为河道中水生生物与两栖动物提供栖息地，改善河道生态环境；（3）河道型人工湿地同时具有人工湿地和天然湿地的优点，由于天然河道水位季节的变化，创造了湿地内部干湿交替的环境，可以更好的修复湿地基质的物质性状，增强了湿地系统对污染物的吸收能力，去除效果好，同时也便于对湿地植物的收割；（4）通过不同植物、填料（基质）的配比，以适应不同污染负荷的要求。构建方法（1）传统构建方法目前，人工湿地处理系统运用于污染河道治理时，构建方法主要包括体外处理和体内处理。体外处理是指在河道周边建立人工湿地，通过水泵将污水抽入人工湿地，处理后排入河道中，在暴雨时可将暴雨径流引入人工湿地中加以处理，以消减面源污染。图6-7河道型人工湿地（体外式）处理系统体内处理是指在河滩上构建人工湿地系统，在暴雨时可消减面源污染，在无雨天气可以用水泵将污染河水抽到人工湿地中加以处理并排入河道中。图6-8河道型人工湿地（体内式）处理系统以上两种方法将湿地系统与河道生态系统孤立起来，主要依靠于水泵将河道污水抽入人工湿地，处理后排入河道中，这样不仅增加了湿地的运行成本，同时在一定程度上也限制了河道生态环境的改善。（2）本技术构建方法湿地床体是构建河道湿地的前提和基础，主要包括湿地床体的外形边界、深度和空间布置。1）湿地床体的外形边界湿地床体的外形边界的构建倾向于自然湿地，采用流线型外形边界，避免四方形等一些不能去除污染物的“死角”出现。本技术湿地床体外形边界采用圆弧形轮廓结构，共分为主弧段和进、出口弧段。主弧段弦长S，弓高B，半径R，其中R=B/2+S2/(8B)，进、出口弧段与主弧段和河道边界线相切，其半径为R/2。图6-9河道型人工湿地平面示意图图中：S—湿地床体主弧段弦长，m；B—湿地床体主弧段弓高，m；R—湿地床体主弧半径，m；L—两侧河道湿地床体间距，m；D—河道口宽，m；2）湿地床体的深度湿地床体的深度不仅与水力负荷、容积负荷、水力停留时间密切相关，还直接影响湿地植物的生长和系统的处理效果。河道人工湿地属于表面流湿地系统，其设计水深（hs）般取0.1-0.65m之间，以利用洪没枯出，形成旱湿交替的河道人工湿地场，这对于改善湿地床体基质土壤物理结构具有一定作用；湿地在0.25-0.65m段时，随着湿地水深的增加，湿地植物的日同化量增加，湿地的净化效果明显提高，因此本技术为保障湿地净化效果取hs=0.65m。图6-10河道型人工湿地断面示意图图中：hf—湿地床体深度，m；hs—湿地设计水深，m；m—边坡系数；h—河道深度，m；d—河道底宽，m；hc—河道日常水深，m；D=d+2mh，m；3）湿地床体的空间布置对于一条河道而言，湿地的构建可以是一个湿地或多个分散湿地的组合，对于由多个分散湿地组合而成的湿地群，处理每个湿地在空间上的相对位置的布置对湿地的处理效率有很大影响。本技术湿地床体位于河道两侧的滩地上，间隔一定的距离（L，见图6-9），湿地床体扩展段整体呈月牙形，布置河道两侧成犬牙交错状，既能形成部分的弯曲水流，又因局部的扩大而减缓流速，这样会形成缓变与急变流交错的流态，增加水流掺气，使水体复氧增加。4）植物的选择原则A．适地适种不同地区具有不同的环境背景，存在地域的差异和特殊性等，这些均是在人工湿地生态系统设计的植物选择中要考虑的重要因素，必须做到因地制宜，适地适种，最起码要使所选植物能在该地区正常生长，适合当地的立地条件。所以，在植物选择时，应先选用本土植物，慎重引入外来植物，避免引发生物安全性问题。构建人工湿地选择物种时适地适种的原则包括：适应当地的气候条件、地形条件和人文景观条件。所选植物也一定要适合具体湿地设计的要求，例如，根据植物的原生环境分析，原生于实土环境的一些植物如芦苇、灯芯草、旱伞竹、皇竹草、芦竹、薏米等，其根系生长有一定的向土性，配置于表面流湿地系统中，生长会更茂盛。但由于它们的根系大都垂直向下生长，因此，净化处理的效果不及应用于潜流式湿地中；对于一些原生于沼泽、腐殖层、草炭湿地、湖泊水面的植物如水葱、野茭、山姜、鹿草、香蒲、菖蒲等，由于其生长已经适应了无土环境，因此更适宜配置于潜流式人工湿地；而对于一些块跟块茎类的水生植物如荷花、睡莲、慈姑、芋头等则只能配置于表面流湿地中。同时，由于设计的人工湿地系统是周围景观的一部分，因而必须将构建的人工湿地融入其中，而不是独立于景观之外。B．抗逆性强选择具有抗逆性的植物，有助于湿地生态系统的健康稳定发展。针对北方河道湿地而言，抗逆性即耐污，耐受水位变化能力强，抗冻，抗病虫害等的能力。①耐污能力。耐污染能力是选择人工湿地植物要考虑的重要因素。②耐受水位变化能力强。河道型湿地受来水水量、暴雨等影响较大，在降雨期间或降雨之后，来水的水位、水质也有很大的变化，对湿地系统造成冲击，所选植物需要有较强的耐受水位变化能力。③抗冻能力。由于污水处理系统是全年连续运行的，故要求水生植物即使在恶劣的环境下也能维持正常生长，而那些对自然条件适应性较差或不能适应的植物都将直接影响净化效果。④抗病虫害能力。污水生态处理系统中的植物易滋生病虫害，抗病虫害能力直接关系到植物自身的生长与生存,也直接影响其在处理系统中的净化效果。C．净化能力强净化能力是选择人工湿地植物要考虑的另一重要因素。为了提高人工湿地的去污能力，在选择植物时不但要选择耐污能力强的植物，同时也要求植物的净化能力要强，即单位面积的污染物去除率要高，主要从两方面考虑：一方面是植物的生物量较大；另一方面是植物体内污染物的浓度较高。D．根系发达植物具有发达的庞大根系是被选为人工湿地植物的重要因素之一。发达的植物根系可以分泌较多的根分泌物，为微生物的生存创造良好的条件，促进根际的生物降解，提高人工湿地净化能力。污水中的BOD5、COD、TN、TP主要是靠附着生长在水生植物根区表面及附近的微生物去除的，因此应选择根系比较发达的物种。E．观赏价值和经济价值高目前，园林设计的理念被引入人工湿地污水处理系统，从而实现污染治理与环境美化的统一。结合景观生态学理论，巧妙运用具有较高观赏价值的水生植物、湿生植物，营造富有诗情画意、环境优雅的人工湿地植物景观。在经济价值方面，可以考虑推广种植用于生产生物质能源的植物。F．物种间的合理搭配多物种的生态系统比单一物种的系统要稳定，不仅保证了多样性，而且对病虫害的生物防治有非常好的效果。多种植物的搭配不仅在视觉上相互衬托，形成丰富又错落有致的景致，对水体污染物处理的功能也能够加以补充，有利于实现生态系统的完全或半完全的自我循环。为了增强人工湿地的污染物净化能力和景观效果，有利于植物的快速生长，一般在人工湿地中选择一种或几种植物作为优势种搭配栽种。在选择植物时应根据环境条件和植物群落的特征，按一定比例在空间分布和时间分布方面进行安排，使整个生态系统高效运转，最终形成稳定可持续利用的生态系统。5）湿地植物种类的选择参照我国中央人民政府对气候类型的划分方式，北京、山东、河北、辽宁、吉林(纬度34°N-46°N)等地区属于温带季风气候，人工湿地选用的植物包括菰（Zizanialatifolia(Griseb.)Stapf）、睡莲（Nymphaeutetragona）、菱（Trapaceae）、芡实（EuryaleferoxSalisb.exDC）、香蒲（TyphaorientalisPresl.）、芦苇（Phragmitesaustralis）、菖蒲（AcoruscalamusLinn）、芦竹（ArundodonaxL.）、水葱（Softstembulrush）、美人蕉（Cannaindica）、纸莎草（Cyperuspapyrus）、荷花（Nelumbonucifera）、凤眼莲（Eichhorniacrassipes）、水蓼（PolygonumhydropiperL.）、鸢尾（Iristectorum）、千屈菜（SpikedLoosestrlfe）、萍蓬草（Nupharpumilum(Timm)DC.）、旱伞草（Cyperusalternifolius）、水芹（Oenanthejavanica(Blume)DC）、浮萍（LemnaminorL.）、灯心草（Juncuseffuses）、慈菇（SagittariasagittifoliaL.）、三棱草（Cyperusrotundus.）、苜蓿（MedicagosativaLinn.）、狗尾草（Setairaviridis(L.)Beauv.）、猪毛菜（SalsolacollinaPall.）。通过资料调查和现场调研，发现在北京昆明湖水生植物主要有荷花、菖蒲、香蒲、水葱、千屈菜、红蓼、芦苇等；在北京动物园水体中水生植物有千屈菜、菖蒲、香蒲、水葱、泽泻；本课题组在北京奥林匹克森林公园人工湿地中水生植物有芦苇、香蒲、菖蒲、三棱草、菰、水葱、红蓼、泽泻、千屈菜和鸢尾。结合地域性和可操作性，确定了5种适合河道湿地的水生植物种类，分别为芦苇、香蒲、菖蒲、千屈菜和鸢尾。图6-11适合于北方河道湿地的水生植物芦苇，禾本科，芦苇属。多年生湿生高大禾草。地下具粗壮的匍匐根状茎。秆高1～3米。花果期7-11月，圆锥花序，顶生，长10～40厘米。生长于池沼、河岸、河溪边多水地区，常形成苇塘。香蒲，因其穗状花序呈蜡烛状，故又称水烛。为多年生落叶、宿根性挺水型的单子叶植物，喜温暖、光照充足的环境。走茎发达，盛花期在夏季，花粉鲜黄色。为多年生宿根性沼泽草本植物，植株高1.4～2米，有的高达3米以上。叶长达1米多。肉穗状花序顶生圆柱状似蜡烛。花期6～7月，果期7～8月。菖蒲，多年水生草本植物。有香气，根状茎横走，粗壮，稍扁，直径0.5~2cm，有多数不定根（须根）。叶基生，叶片剑状线形，长50~120cm，或更长，中部宽1~3cm，叶基部成鞘状，花期6~9月，果期8~10月。分布于我国南北各地。广布世界温带、亚热带。生于池塘、湖泊岸边浅水区，沼泽地或泡子中。最适宜生长的温度20～25℃，10℃以下停止生长。冬季以地下茎潜入泥中越冬。鸢尾，鸢尾科，具根状茎的多年生花卉。高约80厘米。叶剑形，质薄，淡绿色。花梗着花数朵，花冠紫白色。外3枚较大，圆形下垂；花在4-5月开放，花出叶丛，有蓝、紫、黄、白、淡红等色，花型大而美丽。千屈菜，千屈菜科千屈菜属，多年生挺水宿根草本植物。株高40～120厘米。叶披针形或宽披针形，地下根状粗状。长穗状花序顶生，花玫瑰红或蓝紫色，花期6～10月。原产日本和朝鲜。喜温暖及光照充足，通风好的环境，喜水湿。比较耐寒，在我国南北各地均可露地越冬。6）河道型湿地的计算湿地计算采用下式：式中：As—湿地面积（m2）Q—流量（m3/d）C0—进水BOD5（mg/L）Ce—出水BOD5（mg/L）Kt—与温度有关的速率常数，取0.278×(1.06)T-20，T为水温，取25℃。d—介质床的深度，取0.3m。n—介质的孔隙度，此为植物茎秆的密度，取0.7。

第七章技术对比7.1技术对比意义本公司经过多年实践经验与研究总结，形成了外源污染系统控制－内源污染物化治理－生态河道修复的重污染河道水质改善技术体系，突破了低碳高氮磷补水水质净化、大型北方河道型湿地构建、河道缓流区人工循环净化、生态河道构建等关键技术，均是简单实用、适应性强、高效低耗的城市黑臭水体综合处理技术。针对不同来水水质、自然环境、条件差异等可选取不同的技术进行组合处理，以达到事半功倍的效果。以下是各种技术的技术优势、限制因素及适用范围的对比。7.2点源技术对比表7-1点源技术对比序号技术名称技术优势限制因素适用范围1磁加载技术撬装化、移动化、占地面积小，简便易行，运行成本低，处理速度快，有效去除SS、TP、非溶解性COD等需要费用支持和专业的运行维护短期内无法实现截污纳管的污水排放口；以及无替换或补充水源的黑臭水体；突发性水体黑臭事件的应急处理。2固定化微生物技术可建设于河床底部或河岸带，不新增占地，不影响河道行洪；出水水质好，有效去除COD、氨氮等污染物占地面积较大，需要费用支持、运行管理较为复杂适用于城镇生活污水治理；现有污水处理厂升级改造；无法实现全面截污的重度黑臭水体治理，或无外源补水的封闭水体的水质净化3MBBR技术无需二沉池，投资低，容积负荷高，除碳、脱氮效率高占地面积较大，选址困难，需要费用支持和专业的运行维护适用于村镇污水处理；工业废水处理；重度黑臭水体的旁路治理；低碳高氮磷的黑臭水体治理4厌氧滤池技术无需曝气，节约能源，对高浓度有机废水处理效率高占地面积较大，选址困难；对低浓度生活污水处理效率低，需要与其他工艺相结合适用于高浓度有机废水等工业废水治理5厌氧反应器技术无需曝气，节约能源，对高浓度有机废水处理效率高占地面积较大，选址困难；不适合生活污水处理适用于高浓度有机废水等工业废水治理7.3面源技术对比表7-2面源技术对比序号技术名称限制因素适用范围适用范围1雨水控制与净化技术可结合海绵城市的建设，避免由于雨水等地表径流造成的河道等水体污染工程量大，影响范围广；需要水体汇水区域；系统性强，工期较长；工程实施经常受当地城市交通、用地类型控制等因素制约。主要用于城市初期雨水、冰雪融水收集、控制与净化2地表固体废弃物收集技术防止由垃圾渗滤液造成的水体污染工程量大，影响范围广；受当地城市交通、用地类型控制、城市市容管理能力等因素制约。主要用于城市生活垃圾处理3土壤与绿化肥分流失控制技术主要用于农田化肥在雨水冲刷、地表径流作用造成水体富营养化污染工程量大，影响范围广；工期较长；工程实施经常受当地城市交通、用地类型控制等因素制约。主要用于农田、土壤化肥分流失控制4畜禽养殖面源控制主要用于畜禽养殖粪便污水处理工程量大，影响范围广；工程实施经常受当地城市交通、用地类型控制等因素制约。主要用于畜禽养殖粪便污水处理等7.4内源技术对比表7-3内源技术对比序号技术名称技术优势限制因素适用范围1垃圾清理防治水体沿岸垃圾污染城市水体沿岸垃圾存放历史较长的地区，垃圾

清运不彻底可能加速水体污染。主要用于城市水体沿岸垃圾临时堆放点清理2生物残体及漂浮物清理防治水生植物、岸带植物和落叶等季节性的水体内源污染物，需在干枯腐烂前清理季节性生物残体和水面漂浮物清理的成本较高，监管和维护难度大主要用于城市水体水生植物和岸带植物的季节性收割、季节性落叶及水面漂浮物的清理3清淤疏浚快速降低黑臭水体的内源污染负

荷，避免其他治理措施实施后，底泥污染物向水体释放需合理控制疏浚深度，过深容易破坏河底水生生态，过浅不能彻底清除底泥污染物；高温季节疏浚后容易导致形成黑色块状漂泥；底泥运输和处理处置难度较大，存在二次污染风险，需要按规定安全处理处置。适用于所有黑臭水体，尤其是重度黑

臭水体底泥污染物的清理4生物制剂及化学药剂属于原位水质净化，实施简便，工程量小应强化技术安全性评估，避免对水环境和水生态造成不利影响和二次污染适用于所有黑臭水体的底泥降解处理7.5生态修复技术对比表7-4生态修复技术对比序号技术名称技术优势限制因素适用范围1生态净水草及生物填料工程实施便利，外形美观，能使水质得到进一步提升水深要求大于1m，处理效率较生化方法低适用于城市流动性较大河道水体污染治理与水质保持2水面推流可有效提高水体的流动性，防治水华发生水面要求较大。水深要求大于0.8m，需要持续运行维护，消耗电能；适用于城市缓流河道水体或坑塘区域的污染治理与水质保持3曝气增氧具有水体复氧功能，可有效提升局部水体的溶解氧水平人工增氧设施不得影响水体行洪或其他功能；需要持续运行维护，消耗电能；适