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xx河水质改善技术总结报告
一、水环境概况与技术路线
(一)水环境概况
1、城市河流污染现状
河流是地表水的重要组成部分。
河流生态系统为人类提供了重要的服务功能,也是最易受人类活动影响的脆弱的水生态系统之一。
在过去的半个世纪中人类对河岸植被带破坏、筑坝、分流、裁弯取直、河岸固化、水资源和水生物过度开发利用等协同作用,造成河流生态系统功能退化。
据估计,全世界各城市地区每年排入水体的工业废水和生活污水达5000亿吨以上,许多河流已成了排污专道及污水的长期滞留地。
21世纪世界水资源委员会调查报告指出:
“目前世界上只有两条大河可以被归入健康河流之列。
这两条河流是南美洲的亚马孙河和非洲的刚果河。
因为亚马孙河流量最大、流域面积最广,其沿岸的居民聚集地和工厂都很少。
刚果河周围地区也没有大规模的工业中心。
”
我国河流污染也十分严重,且呈发展趋势。
据全国人大常委会水污染防治法执法检查组检查发现,中国七大水系中劣V类水体占三成左右,水体己经失去使用功能,成为有害的脏水,连农业灌溉都不行。
我国的河流、河段已有近1/4因污染而不能满足灌溉用水要求,
全国湖泊约有75%的水域受到显著污染。
据近年来全国水域的水环境质量调查统计,在流经全国42个大中城市的44条河流中有93%被污染,其中重污染和中度污染占79%,64%的城市河段为IV类或V类水质,50%的重点水源地不符合饮用水标准,水资源的功能及作用正在不断地被弱化,己严重影响到人们正常的生产和生活。
河流污染的加重,水体水质的恶化,导致高等水生植物消亡,鱼类绝迹,特别是一些对人类有益或有潜在价值的物种消失,生物多样性下降,这一连串的反应导致了水生态系统的破坏。
污染河水失去了资源功能和使用价值,而且严重破坏周围的生态景观,造成重大经济损失,甚至危害人们身体健康。
因此污染河水的治理势在必行,刻不容缓。
2、xx河水系
xx河东连蒿草河,西接新城河(排涝河),蒿草河北端与瘦西湖相连(有坝控制),南端与荷花池、安墩河相通,新城河南端与古运河相通,北端为断头河。
新城河、蒿草河的上游(北端)无来水,南端与古运河相连处均有闸门控制,水流处于静止状态。
因此,在非降雨期,xx河无流量,水体处于静止状态。
xx河总长1450m,东端与蒿草河自然连接,西端与新城河通过暗管相连,并有闸门控制,实际河段长度1236m。
两岸为石驳岸,岸坡形式为斜坡或直立,河岸形式见附图。
河宽7.5~14m,河宽统计见表1。
起点/终点
桩号
蒿草河
扬子江路东
0+00
0+175
扬子江路西
0+225
375
12.5
一边直立,一边斜
康乐路
0+600
维扬路东
0+800
维扬路西
0+830
四季园桥1
0+910
四季园桥2
1+020
四季园小学
新城河
1+236
1+400
表1 xx河形态统计
河长
河宽(m)
护坡形式
(m)
175
10.3
斜坡-矮墙
50
5
涵洞
坡,栏杆
200
12.5-14
直立,矮墙
30
1-5
涵洞
80
7.5
直立,矮墙
110
7.5
斜坡草皮
216
7.5
斜坡草皮
164
未知
暗涵
3、水环境现状
xx河水环境存在水体黑臭、生态效果差两方面的问题。
xx河污染重,承受着污水排放、底泥污染释放、生活垃圾倾倒等三方面的污染,而水体又不流动,无水生生物,自净能力差,使水体处于黑臭状态。
河道为硬质驳岸,沿岸无生物,生态效果差。
xx河沿岸主要是居住用地,东段为xx农家庭院式住宅,排水系统不完善,沿河污水截流不彻底,有分散污水口直排河道。
两岸还有
部分种植用地,种植素菜等农作物,存在面源污染。
xx河西端两侧为四季园小区,由于建设期早,排水体制混乱,且直排河道。
正在实施的xx河截污工程,将截流大部分的直排污水,使污染源大大减少,但分散式庭院排水难以完全截流,将继续对河道产生污染。
由于长期的污水排放,河底沉积了高污染底泥,平均厚度达到
20cm以上。
污染底泥在厌氧条件下发酵,释放出有机气体和有机酸,使水体黑臭。
同时,沿岸居民有不良的生活习惯,向河道倾倒生活垃圾,在河道中腐烂,成为高强度污染源。
由于污染源的存在,以及低下的自净能力,截流后的xx河水质仍将维持在较差的水平。
xx河穿越居民小区,对居住环境的影响较大,长期以来沿岸居民受到不良水环境的困扰,希望治理水环境的愿望非常迫切,对水环境治理效果的期望很高,希望xx河由黑点改善为城市家园的亮点。
因此,xx河水环境的改善应有较高的起点。
本项目立足于我国一般城市受污染河流的实际情况,将原位曝气-生物接触氧化技术、生态砖-生物浮床立体式净化技术、生物浮床
-人工水草组合技术结合起来,以此技术组合研究受污染河流水质净化和修复,为受污染河流的治理提供新的途径。
(二)技术路线
进水
转刷曝气
原位生物接触氧化
生态净化砖
二、研究目的、相关技术、经济指标和技术使用范围
(一)研究目的
1、修复受污染城市水体,构建生态型水景观,保证河流生态的健康发展。
2、缓解人类生活和生存活动造成的环境压力,满足人们心里对美感
的需求。
(二)水质主要技术指标
项目
指标
PH
化学需氧量(COD)
≤
6~9
50
五日生化需氧量(BOD5)
≤
10
氨氮(NH3-N)
≤
5(8)
总磷(以P计)
≤
1
总氮(以N计)
≤
15
粪大肠菌群(个/L)
≤
1000
(三)技术使用范围
本项目研究的工艺和技术适用于一般城市受污染河流的整治。
三、设计的指导思想、理论依据和技术原理
(一)指导思想
指导思想:
实事求是,敢于创新,因地制宜,经济适用,有利于产业化和推广。
(二)理论依据和技术原理
1、污水处理原理
2、水体修复原理
3、环境科学原理
4、分析化学、微生物学原理
四、实验研究报告
第一部分水质净化保持技术研究
在实施截污工程后,xx河仍然存在外源和内源污染,而由于自净能力差,将难以维持较好的水质。
因此,在实施截污工程后,应继续实施水质净化改善工程,才能将水质维持在较好的水平。
可以从两个方面提高水体的自净能力,一方面引客水入xx河,使水流流动,
另一方面,种植水生植物,培育水生生态环境,提高自净能力,同时改善景观效果。
引水措施是从xx河一端引水,从另一端排出。
水生植物净化措施包括在水面设置生物浮床、水岸种植湿生植物。
由于xx河两端的引水水质均较差,因此还应对引水水质进行适当处理。
1 引水措施
1.1水源
xx河引水水源在两端相连的河道中选择。
西端的新城河北段为断头河,南端与古运河相连,有闸门控制,且古运河水位低于新城河,因此两端均无水源。
东端的蒿草河,其北端与瘦西湖相连,南端与荷花池相连,因而与瘦西湖活水工程相通。
瘦西湖活水工程的部分水体从荷花池南下,经安墩闸进入古运河。
如果xx河引水方案从蒿草河引水,由西端排入新城河,再排入古运河,实际上是分流了一部分瘦西湖活水工程的出水,使其经过瘦西湖/荷花池——蒿草河——xx河
——新城河——古运河,这就扩大了活水工程的活水范围,使沿途的蒿草河、xx河、新城河均受益。
因此,xx河引水水源选择蒿草河。
1.2实施方法
在与蒿草河相交处的xx河上建低坝,抬高xx河水位。
用潜水泵将蒿草河水抽入xx河,自东向西自流进入新城河,再由新城河排入古运河。
控制水位:
由xx河末端出口闸门(现有)控制河内水位,使水位到达直立/斜坡驳岸的坡脚,以便在斜坡岸脚种植水岸植物,制造水岸衔接效应,约需提水高度0.8m。
换水周期及换水量:
换水周期应综合考虑水质改善效果、投资和运行费用。
为了保证换水周期内水体溶解氧不小于1mg/L,水质不发臭,首先对换水进行适当的处理和充氧,使水体BOD5降低到10mg/L以下,溶解氧恢复到6mg/L以上。
水体在xx河流动过程中还发生着底泥耗氧和水面覆氧,30℃条件下底泥耗氧速率按2400mg/(m2.d)考虑,水面覆氧按3000mg/(m2.d)考虑,平均水深1.8m。
则河水溶解氧平衡为:
溶解氧降低速率(mg/L.d)=底泥耗氧速率
水体耗氧速率水体体积
覆氧速率
240010
= 5
1800
3000
1.67mg/(L.d)
1800
为了保证末端水体溶解氧大于1mg/L,则水体停留时间(换水周期)为:
T 初始溶解氧-终了溶解氧=6-1 3天
溶解氧降低速率
1.67
因此,建议换水周期为3。
河道水体总体积26440m3,换水流量
为:
Q=V
T
26440
3
8813m3/d
0.102m3/s
不同换水周期时的换水量和运行费用见表2。
1.3工程内容
1)钢筋混凝土低坝:
7.2×0.8×3.5m
2)低扬程潜水泵2台(1用1备)
表2 引水工程不同周期的投资运行费用比较
换水周期 流量
电量
年运行费
(天) (L/s)
(度/年)
(元)
3 102
20022
14015
4 77
15012
10508
5 61
12012
8408
6 51
10012
7008
7 44
8510
5957
2 水质净化技术
为了保证换水水质,降低引水耗氧量,增加水体溶解氧,采取曝气、原位生物接触氧化、生态净水砖等3项水质净化措施。
2.1曝气方案
溶解氧是维持水环境生态平衡和有机物能够被生化分解的重要条件之一,是最重要的综合性水质指标。
曝气充氧技术综合了曝气氧化塘和氧化渠的原理,在河道治理中的作用主要体现在以下几个方面。
(l)加速水体复氧过程,使水体的自净过程始终处于好氧状态,提高好
氧微生物的活力,同时在河底沉积物表层形成一个以兼氧菌为主的环境,且具备了好氧菌群生长的潜能,从而能够在较短的时间内降解水体中的有机污染物。
美国Homewood运河曝气结果证明,即使很小的曝气装置也能使水体的溶解氧和生物量增加。
(2)充入的溶解氧可以迅速氧化有机物厌氧降解时产生的H2S、甲硫醇及FeS等致黑致臭物质,有效改善水体的黑臭状况。
并且,Fe(OH)3沉淀在水底沉积物表面形成一个较密实的保护层,在一定程度上减弱了上层底泥的再悬浮,减少底泥中污染物向水体的扩散释放。
美国圣克鲁斯港曝气研究显示曝气后的H2S浓度只是曝气前的1/2~1/3,而且随着曝气的进行,H2S存在时间从大于40天减少到小于20天。
(3)增强河道水体的紊动,有利于氧的传递、扩散以及液体的混合。
一项关于曝气过程中水力学影响的研究表明,3hp的曝气设备造成的水流在离装置35m远处可以测量到,并且对染料的目视观测显示水流运行可以持续到大约100m远。
(4)可以减缓底泥释放磷的速度。
当溶解氧水平较高时,Fe2+易被氧化成Fe3+,Fe3+与磷酸盐结合形成难溶的磷酸铁,使得好氧状态下底泥对磷的释放作用减弱,而且在中性或者碱性条件下,Fe3+生成的氢氧化铁胶体会吸附上覆水中的游离态磷。
林建伟等通过实验室模拟研究表明:
厌氧状态下底泥总磷的平均释放速率为7.3mg/m2·d,而好氧状态下底泥总磷的平均释放速率为0.53m留m2·d,仅为厌氧条件下的
7
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