孫威

(蘇州園林營(yíng)造產(chǎn)業(yè)股份有限公司,江蘇 蘇州 215104)

關(guān)于河湖景觀水系治理新技術(shù)——直接凈化方法理論的初步探析

孫威

(蘇州園林營(yíng)造產(chǎn)業(yè)股份有限公司,江蘇 蘇州 215104)

摘要：指出了河湖景觀水系治理新技術(shù)直接凈化方法的技術(shù)探索和分析是鑒于需求而做出的一種嘗試。為了徹底解決水體的污泥淤積和水體渾濁問(wèn)題,針對(duì)水體的具體情況,探討了治理技術(shù)方案,以達(dá)到全面降解各種污染物,提升水體透明度,提高水體質(zhì)量等級(jí),改善水景觀感的目的。

關(guān)鍵詞：景觀水系;治理;直接凈化;應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：K915

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：編號(hào)：1674-9944(2015)09-0116-03

收稿日期：2015-07-08

作者簡(jiǎn)介：孫威(1973—)，男，江蘇鹽城人,高級(jí)工程師,國(guó)家注冊(cè)一級(jí)建造師,主要從事園林景觀工程、河湖水系整治工程、市政公用工程的項(xiàng)目施工建設(shè)管理工作。

1引言

黨的“十八大”提出了緊緊圍繞建設(shè)美麗中國(guó),深化生態(tài)文明體制改革,加快建立生態(tài)文明制度,并將水資源管理、水環(huán)境保護(hù)、水生態(tài)修復(fù)等納入生態(tài)文明制度建設(shè)重要內(nèi)容,并提出了明確要求。水生態(tài)文明是生態(tài)文明的重要組成部分和基礎(chǔ)保障。所以如何貫徹落實(shí)黨的“十八大”精神,進(jìn)一步提升河湖管理的能力和水平,努力實(shí)現(xiàn)河湖水域不萎縮、功能不衰減、生態(tài)不惡化,以健康完整的河湖功能支撐經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展是環(huán)境景觀企業(yè)及工程技術(shù)人員面臨的一個(gè)重要任務(wù)和課題。

2河湖環(huán)境的現(xiàn)狀及治理情況分析

2.1　我國(guó)河湖景觀水系環(huán)境的現(xiàn)狀分析

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人類(lèi)活動(dòng)加劇,污水排放日益增多,河流作為納污主體,稀釋凈化作用逐漸削弱,超過(guò)了河流自?xún)艚缦?引起水體嚴(yán)重污染。河流的水質(zhì)污染主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面:一是有機(jī)污染物嚴(yán)重超標(biāo),溶解氧不足,厭氧分解產(chǎn)生的臭氣和黑液造成水體黑臭污染;二是氮、磷等含量增加,造成水體富營(yíng)養(yǎng)化污染,藻類(lèi)大量繁殖形成水華。

2.2　我國(guó)河湖景觀水系環(huán)境的治理情況分析

我國(guó)河湖治理基本是水利部門(mén)主導(dǎo)的,目前主要采用一些水利工程措施進(jìn)行治理,如截污、清淤、換水、駁岸美化等;由于存在偷排和雨污合流問(wèn)題,無(wú)法保證徹底截留污水入河,一旦污水進(jìn)入河流,則清淤、換水、駁岸美化等措施就完全無(wú)能為力。所以上述治理措施只能算是河流治理的第一階段,而且是輔助階段,沒(méi)有觸及河水污染的根本。也有一些地方采取了簡(jiǎn)易治理措施,主要是水生植物栽培(人工浮島等)和投撒微生物制劑。這些也只能算是簡(jiǎn)易治理措施。人工浮島上栽種植物基本上就是水面綠化,對(duì)水質(zhì)的凈化作用很少,只是好看而已。僅能抵御較小的沖擊污染負(fù)荷,遇到突發(fā)的環(huán)境自然災(zāi)害,沖擊污染遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于自?xún)裟芰r(shí),生態(tài)系統(tǒng)往往在段時(shí)間內(nèi)被摧毀。微生物制劑由于沒(méi)有附著繁殖的載體,不能長(zhǎng)期固定生長(zhǎng),更由于河水流動(dòng)而流失,所以只是短期行為,不能長(zhǎng)久見(jiàn)效(圖1)。

圖1　南京江寧區(qū)某河道(采用浮島法治理,河水黑臭問(wèn)題　　　仍然嚴(yán)重)

3河湖(流)景觀水系治理中直接凈化方法理念的嘗試

3.1　采用河湖(流)景觀水系直接凈化方法的理論基礎(chǔ)

由于河流中面源污水的流入不可避免,因此必須解決河水中有機(jī)污染物的去除問(wèn)題。對(duì)此可以提出一個(gè)新的治理理念-借鑒污水處理廠的原理,直接在河床里構(gòu)建污水處理體系,對(duì)河流污染物就地治理,這就是“HDP河流直接凈化技術(shù)”。當(dāng)然,如果擔(dān)心洪水影響,可以在河邊開(kāi)挖池塘,把污水處理系統(tǒng)建造在池塘里,把河水引入池塘做短暫停留,治理后再流入河道,對(duì)于很多流量較小的郊區(qū)河道可以這么做。

無(wú)論是水量少的死水河道,還是流量大的活水河道,無(wú)論是否排洪、行船,只要對(duì)河流直接凈化體系的實(shí)施方式加以變通,都能在原理不變的情況下,既能發(fā)揮作用,又能解決阻礙行洪、或被洪水沖毀的問(wèn)題。目前在國(guó)際上最廣泛采用的河湖直接凈化法為接觸氧化法,在國(guó)內(nèi)目前僅限于用在集中式污水處理廠中,其實(shí)完全可以把河床、湖泊當(dāng)做天然的處理地,將填料和曝氣設(shè)備就近設(shè)置在河床或湖泊里。生物接觸氧化法最適合河湖這種地表水域特性,只要把適當(dāng)?shù)奶盍辖胶雍?再采取適當(dāng)?shù)钠貧獯胧?就能滿(mǎn)足生物接觸氧化法的特征要求。當(dāng)然考慮到河湖的野外露天環(huán)境,曝氣方式應(yīng)該與污水處理廠有所不同。

河湖直接凈化有著極佳的用途和便利。對(duì)于做過(guò)截污清淤、水系整治的河湖而言,它起著河湖免疫系統(tǒng)的作用,能極大地增強(qiáng)河湖的自?xún)裟芰?消滅臭氣、氧化淤泥,防止污染的復(fù)發(fā)。對(duì)于無(wú)法徹底截污的污染河湖,它能直接實(shí)現(xiàn)對(duì)河湖污染的原位治理和還清。因此,直接凈化技術(shù)是河湖水處理領(lǐng)域中非常具有生命力的前沿技術(shù)。

3.2　國(guó)外河湖景觀水系直接凈化技術(shù)和實(shí)用實(shí)例

日本在20世紀(jì)70年代就面臨著中國(guó)目前的問(wèn)題,即雖然污水處理率已經(jīng)很高,流向河流湖泊的污水基本被截流,但河流湖泊等景觀水的水質(zhì)卻沒(méi)有想象那樣徹底好轉(zhuǎn)。在認(rèn)識(shí)到景觀水體的污染特性之后,日本從80年代初就開(kāi)始進(jìn)行河流湖泊直接凈化的實(shí)踐。1983年,日本第一個(gè)河流直接凈化設(shè)施在多摩川的支流野川開(kāi)始正式投入使用,此后在各地逐漸推廣,如平獺川、古崎川、高良川、大倔川、富雄川等都先后開(kāi)工興建了河流直接凈化設(shè)施。進(jìn)入90年代,河湖直接凈化設(shè)施在日本被大量建設(shè),日本建設(shè)省開(kāi)展“清流再生21”計(jì)劃,在全國(guó)大范圍開(kāi)展河湖直接凈化技術(shù)的普及、推廣。

日本的河流湖泊景觀水系直接凈化工程中80%的項(xiàng)目采用的是生物接觸氧化法。至今在政府部門(mén)日本建設(shè)省的領(lǐng)導(dǎo)下,在全國(guó)已經(jīng)實(shí)施了上千個(gè)項(xiàng)目,取得了非常明顯的效果。由此,河湖直接凈化成為日本環(huán)保行業(yè)的熱門(mén)研究方向,成為國(guó)際河湖治理的前沿學(xué)科和前沿技術(shù)。現(xiàn)在正日趨成熟,并顯示出強(qiáng)大生命力。

圖2是日本大阪府轄區(qū)所實(shí)施的河流直接凈化工程。其中“接觸酸化法”就是接觸氧化法(圖2)。

圖2　日本大阪府轄區(qū)所實(shí)施的河流直接凈化工程示例

圖3是日本神奈川縣相模湖為防止藍(lán)藻水華泛濫所采取的綜合對(duì)策示意圖。其中采用了水體流動(dòng)化促進(jìn)裝置、散氣式曝氣裝置、間歇空氣揚(yáng)水筒式曝氣裝置、藻類(lèi)機(jī)械回收裝置(藻類(lèi)回收船)等措施(圖4)。

圖3　日本神奈川縣相模湖為防止藍(lán)藻水華泛濫所采取的　　 綜合對(duì)策

3.3　采用河湖(流)直接凈化的具體方法的探索

可以學(xué)習(xí)研究這項(xiàng)由日本發(fā)起的國(guó)際前沿技術(shù)——地表河湖的直接凈化技術(shù)。根據(jù)我們自己的國(guó)情進(jìn)行了一系列深入的研究和開(kāi)發(fā),特別是根據(jù)我國(guó)河湖污染特點(diǎn)開(kāi)發(fā)了很多針對(duì)性工藝和產(chǎn)品,形成了一個(gè)完整的成套技術(shù)體系,使治理效果大幅度提高,也使治理成本相對(duì)于傳統(tǒng)污水處理而言大幅度下降。HDP河湖水域直接凈化技術(shù)可對(duì)流動(dòng)河流、非流動(dòng)河道等不同情況進(jìn)行針對(duì)性的綜合治理,具體如圖5、圖6所示。

圖4　日本部分直接凈化工程的現(xiàn)場(chǎng)照片

圖5　HDP河湖水域直接凈化技術(shù)(針對(duì)流動(dòng)河流)

圖6　HDP河湖水域直接凈化技術(shù)(針對(duì)非流動(dòng)河流)

HDP河湖水域直接凈化技術(shù)把河流、湖泊當(dāng)做天然的接觸氧化處理池,將曝氣設(shè)備、生物填料等直接置于河湖中,采用國(guó)內(nèi)某些專(zhuān)業(yè)廠家的專(zhuān)利設(shè)備——超大流量曝氣造流機(jī),驅(qū)動(dòng)龐大的河湖水體進(jìn)一步流動(dòng)、循環(huán)并高效曝氣。工藝借鑒城市生活污水處理廠的生化(微生物凈化)原理,直接在河湖內(nèi)部構(gòu)筑類(lèi)似污水廠的生物凈化體系,培養(yǎng)龐大的微生物種群,讓微生物吃掉水中的有機(jī)污染物,從而凈化水體。如同在河湖內(nèi)建造了一個(gè)“看不見(jiàn)的污水處理廠”。具體而言,河湖景觀水域直接凈化技術(shù)實(shí)現(xiàn)了如下兩大基本功能模塊。

3.3.1曝氣充氧功能的應(yīng)用

污染嚴(yán)重的城市河道一般都缺氧嚴(yán)重,缺氧條件下會(huì)產(chǎn)生沼氣,使水體發(fā)臭發(fā)黑。溶解氧也是水中魚(yú)蝦、微生物、水草等動(dòng)植物的生存基礎(chǔ)。曝氣充氧是解決水體黑臭的必要手段,曝氣機(jī)雖然早已有之,但常規(guī)的鼓風(fēng)機(jī)曝氣根本無(wú)法在形態(tài)復(fù)雜面積龐大的河湖水域里安裝,機(jī)械曝氣機(jī)擴(kuò)散面積很小,除非高密度設(shè)置否則無(wú)法對(duì)大水面均勻曝氣,真正適合用于龐大河湖的曝氣機(jī)幾乎沒(méi)有。我們可以采用國(guó)際先進(jìn)產(chǎn)品“超大流量造流曝氣機(jī)”,既能高效曝氣,又能將溶解氧大范圍擴(kuò)散,特別適合大水面的河湖曝氣,而且無(wú)需用繩索牽拉固定,安裝使用非常方便。

3.3.2微生物凈化功能的應(yīng)用

在水體中安放特殊的微生物載體,水中原有土著微生物或人工投撒的微生物菌種附著在載體上大量生長(zhǎng)。大量的微生物以水中污染物為食,從而就降解污染物,極大地強(qiáng)化了水體自?xún)袅?全面提升了水質(zhì)。

微生物凈化水質(zhì)這一點(diǎn)正是污水廠的原理,通過(guò)這種方式得以簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)。曝氣充氧為大量微生物呼吸生存創(chuàng)造條件,生物填料則為微生物繁殖和降解污染物提供了場(chǎng)所,兩大功能模塊互相配合,在河道中建立了如同小型污水處理廠的生物凈化系統(tǒng),培育土著微生物的大量繁殖,恢復(fù)河道的自?xún)裟芰?實(shí)現(xiàn)了污水廠生物接觸氧化的效果。

當(dāng)然實(shí)際工程應(yīng)用中,還需要根據(jù)情況追加其它輔助工藝,共同組成一個(gè)完整的治理工藝,以便適應(yīng)各種復(fù)雜多變的水環(huán)境,解決用戶(hù)各種難題。

4結(jié)語(yǔ)

水體凈化速度大于水體惡化速度強(qiáng)大的凈化能力,使得河道的凈化速度大于水體惡化速度,徹底扭轉(zhuǎn)水體惡化趨勢(shì),從而使水體越來(lái)越清澈,實(shí)現(xiàn)良性循環(huán)。解決了一直以來(lái)水體惡化速度大于自?xún)羲俣鹊碾y題。

當(dāng)然,河湖水體治理的方法很多,各種方法的應(yīng)用也將逐步得到推廣。這里只是想拋磚引玉地談?wù)勛约宏P(guān)于河湖治理過(guò)程中的想法和體會(huì),期待著環(huán)境治理的同行們各抒己見(jiàn),共同學(xué)習(xí)交流一起為改善我們的家園共同努力。國(guó)內(nèi)社會(huì)各界對(duì)環(huán)境治理的意識(shí)和需求在逐步提高,黨和政府也陸續(xù)出臺(tái)了系列關(guān)于環(huán)境治理的政策性文件。隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步,人民環(huán)境意識(shí)的逐步提高,河湖水體的污染也將逐步得到控制和改善,我們工程技術(shù)人員的不斷探索將逐步適應(yīng)和滿(mǎn)足河湖水體的治理需求。相信在不遠(yuǎn)的將來(lái),在我們?nèi)鐣?huì)的共同努力下大家一定會(huì)打造出一個(gè)水清、地綠、天藍(lán)的幸福之地。

參考文獻(xiàn)：

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