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        采用植物提取液治理污染河道的試驗(yàn)
        ——以常熟地區(qū)水系為例

        2018-08-10 09:13:04錢福根
        凈水技術(shù) 2018年7期
        關(guān)鍵詞:陽澄湖張家港常熟市

        錢福根,閔 婕,錢 韌

        (1.蘇州市福根植物水處理有限公司,江蘇蘇州 215555;2.常熟市辛莊鎮(zhèn)人民政府,江蘇蘇州 215555)

        陽澄湖是蘇州的水源地之一,它盛產(chǎn)的陽澄湖大閘蟹蜚聲海內(nèi)外,在眾多湖泊中的地位非同一般,《蘇州市陽澄湖水源水質(zhì)保護(hù)條例》充分說明了它的重要性。本文依據(jù)在該地區(qū)從事水環(huán)境保護(hù)與治理的經(jīng)歷,以常熟地區(qū)為例,分析了陽澄湖及周邊水體污染的情況,采用自主研發(fā)的植物提取液水處理劑治理污染河道,取得了較好的效果,并提出常熟區(qū)域水系的治理設(shè)想,以供有關(guān)部門參考。

        1 淺析陽澄湖水質(zhì)難以提升的原因

        1.1 內(nèi)源性污染

        多年來陽澄湖圍網(wǎng)養(yǎng)殖、投放飼料,水生生物的排泄物以及剩餌所引起的有機(jī)物和營養(yǎng)物的污染。

        1.2 外源性污染

        匯水區(qū)上游來水對(duì)陽澄湖的污染。相關(guān)資料顯示,2016年,環(huán)陽澄湖周邊地區(qū)黑臭河道的治理,總長(zhǎng)度在600 km以上,按照現(xiàn)在的整治手段,所排出的黑臭水體全部轉(zhuǎn)移至陽澄湖,這是多年來陽澄湖水質(zhì)未能有效改善的主因之一。匯入水體中所含污染物的來源如下:

        (1)農(nóng)村人口數(shù)量的增長(zhǎng)和生活方式的改變,如由糞坑堆積發(fā)酵腐熟后,還田改為沖廁,大量生活污水經(jīng)多種途徑直排河道;

        (2)農(nóng)村種植方式的改變,過量施用化肥和農(nóng)藥造成大量化肥和農(nóng)藥的流失;

        (3)集約化大型畜禽養(yǎng)殖污水污染、水產(chǎn)養(yǎng)殖污染;

        (4)從城市向農(nóng)村擴(kuò)散的工業(yè)及其廢水未加處理或無序排放[1]。

        2 解決對(duì)策

        2.1 內(nèi)源調(diào)控

        嚴(yán)格控制陽澄湖養(yǎng)殖規(guī)模,沿湖四周種植綠色植物,構(gòu)建生態(tài)隔離帶,堅(jiān)持長(zhǎng)期養(yǎng)護(hù),落實(shí)長(zhǎng)效管理措施。

        2.2 外源阻斷

        陽澄湖區(qū)域的匯水區(qū)域,做好生活污水的截流和集中治污;農(nóng)田盡可能少施化肥、農(nóng)藥,做到精準(zhǔn)施肥;對(duì)于大型養(yǎng)殖場(chǎng),做好畜禽養(yǎng)殖污水的集中處理;推動(dòng)循環(huán)水產(chǎn)養(yǎng)殖的技術(shù)應(yīng)用;進(jìn)一步加強(qiáng)工業(yè)廢水排放的指標(biāo)監(jiān)督和管理。

        目前的一些水體修復(fù)和凈化技術(shù)存在一些局限性,經(jīng)修復(fù)和凈化后的水體因不具納污能力而沒能體現(xiàn)其長(zhǎng)效性。因此,改良整治匯水區(qū)域黑臭河道的手段和方法迫在眉睫。

        2.3 改進(jìn)治污方法的植物提取液

        2.3.1 植物提取液的制備方法

        以黃連、黃柏、苦參等多種植物有機(jī)配伍,現(xiàn)場(chǎng)加水加溫反應(yīng),制成植物提取液“福根1號(hào)”。以犁頭草、蘆葦、膽南星等干鮮植物,通過捻碎、壓榨,獲得植物提取液“福根2號(hào)”冷藏保存?zhèn)溆肹2-3]。

        2.3.2 提取液的投加方法

        河道抽干水并清淤,在河底噴灑“福根1號(hào)”藥劑,與河床底泥混合、攪拌;放回原水后,水面噴灑“福根2號(hào)”藥劑,通過曝氣,使藥劑與水體充分混合,產(chǎn)生作用。

        2.3.3 水質(zhì)的測(cè)定方法

        由蘇州環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站專人提取水樣并測(cè)定,結(jié)果如表1所示。

        表1 監(jiān)測(cè)方法

        2.4 改進(jìn)治污方法的理念

        水體污染,問題在水里,根源在岸上。延伸探索,下游的污染相當(dāng)部分是由上游污染轉(zhuǎn)移而來。因此,陽澄湖水體的保護(hù),重在治理源頭,在陽澄湖上游的準(zhǔn)保護(hù)區(qū)域內(nèi),形成流域板塊化、網(wǎng)格化的治理格局。從板塊開始,“先上后下,先內(nèi)后外,先高后低”逐段梳理、循序漸進(jìn)。以“望虞河-張家港河”板塊為例,“先上后下”即先治理板塊上游河道,然后逐步往下治理;“先內(nèi)后外”即先治理圩內(nèi)靜態(tài)水體,使圩內(nèi)排出的水質(zhì)達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于圩外的動(dòng)態(tài)水體,它的源頭來自長(zhǎng)江,理論上不用治理(河道的內(nèi)源治理除外)。因?yàn)閺埣腋酆舆B接望虞河,所以它的水質(zhì)是在Ⅲ類以上的,除本源以外的污染源外都是圩內(nèi)往外排放劣質(zhì)水造成的;“先高后低”即將地勢(shì)地貌的差異應(yīng)用在網(wǎng)格的基礎(chǔ)上,先從地勢(shì)高的圩開始,避免地表水的滲透[4]。

        2.5 改進(jìn)治污方法的案例

        2.5.1 望虞河與張家港河地區(qū)水體概況

        望虞河-張家港河地區(qū)水體示意如圖1所示。以望虞河-張家港河交匯處(孫家閘)為起點(diǎn),沿望虞河向西南至辛莊鎮(zhèn)湘莊閘,長(zhǎng)約18 km。沿張家港河向東南直至陽澄東湖,長(zhǎng)約27 km。南部邊界以常熟市與相城區(qū)交界,東西長(zhǎng)約22 km。此區(qū)域面積約220 km2,為一個(gè)流域板塊。望虞河有效阻擋了無錫方向的污染源,張家港河有效阻擋了常熟市區(qū)方向的污染源。

        圖1 望虞河與張家港河地區(qū)水體示意圖Fig.1 Schematic Diagram of Wangyu River and Zhangjiagang River Regions

        在該流域板塊內(nèi)的元和塘與辛安塘為主要活水通道。元和塘北接張家港河,南至蘇州市區(qū),與望虞河遙相呼應(yīng),形成流域板塊中的單元一;辛安塘北接張家港河,南通陽澄湖,與元和塘形成單元二;辛安塘與張家港河形成單元三。元和塘和辛安塘的水直接匯入陽澄湖,所以這兩條河的水質(zhì)與陽澄湖的水質(zhì)有直接的關(guān)聯(lián)。因此,在元和塘與辛安塘的上游,以“圩”為單元,實(shí)行網(wǎng)格化治理。張家港河以東常熟市東部區(qū)域的河道,因七浦塘的阻隔,對(duì)陽澄湖水質(zhì)沒有直接影響。

        2.5.2 污染水體原位修復(fù)示范工程簡(jiǎn)介

        常熟市辛莊鎮(zhèn)金家大圩河網(wǎng)概況如圖2所示。辛莊鎮(zhèn)金家大圩地區(qū)的河網(wǎng)水系以東邊的辛安塘,西邊元的和塘,北邊的大潭塘,南邊的張涇四條河道圍成金家大圩。我們對(duì)圩內(nèi)黑臭水體逐條采用植物提取液水處理劑技術(shù)原位治理修復(fù),預(yù)定的處理目標(biāo)為確保排向圩外的水體達(dá)到Ⅲ類及以上。

        在有效管控地面外源污染的前提下,將河道內(nèi)的黑臭水體逐段圈囤,清淤后放回原水,對(duì)原水進(jìn)行治理、修復(fù)、補(bǔ)償。該技術(shù)可以有效地杜絕污染轉(zhuǎn)移,是一種標(biāo)本兼治、卓有成效的河道水體凈化修復(fù)新技術(shù)。

        圖2 常熟市辛莊鎮(zhèn)金家大圩河網(wǎng)示意圖Fig.2 Schematic Diagram of River Network in Jinjiadawei,Xinzhuang Town,Changshu City

        3 植物提取液水處理劑的原理和特點(diǎn)

        3.1 基本原理

        (1)絮凝和吸附

        有些植物的漿汁是天然的高分子絮凝劑,可以去除水中各類懸浮物。這類天然高分子化合物有各種活性基團(tuán),如羥基、酚羥基等,有較活潑的化學(xué)活性,對(duì)水中懸浮物有較強(qiáng)的捕捉和促沉作用。

        (2)改變物質(zhì)的表面活性

        河水中難降解的有機(jī)污染物質(zhì)主要是腐殖質(zhì),其中大多是溶解度比較大的物質(zhì)。有些植物中含有天然表面活性劑,能改變這類物質(zhì)的表面活性,降低其親水性,使其從水中析出。

        (3)酶促作用

        國外對(duì)某些植物的提取液有過較深入的研究,結(jié)果表明很多植物的提取液中都含有多種酶,如過氧化物酶等,同時(shí)還含有多個(gè)共軛雙鍵體系,具有較強(qiáng)的提供電子對(duì)的能力,能夠與其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),通過氧化、還原、裂解等化學(xué)反應(yīng)去除水中的污染物。

        (4)增強(qiáng)水體自凈能力

        植物中含有許多微量元素和特效成分,能發(fā)揮保生作用,促進(jìn)水體中土著微生物快速增殖并提高其降解污染物的活性[5]。

        3.2 技術(shù)特點(diǎn)

        (1)綠色、環(huán)保,該技術(shù)使用的藥劑從純天然植物中提取、配制,對(duì)環(huán)境友好、對(duì)自然親和,遵循了自然界萬物相生相克的基本定律,是促使污染物合理回歸自然的一條綠色通道。

        (2)效果好、時(shí)效長(zhǎng),高效去除污染物,對(duì)水體中的氮、磷等主要污染物的去除率達(dá)到90%以上。治理后能保持較長(zhǎng)時(shí)間,在沒有明顯污染源的情況下,水質(zhì)可長(zhǎng)期保持在 Ⅲ 類以上。多個(gè)工程案例跟蹤顯示,三年前治理的河道水體工程,水質(zhì)依然保持在Ⅰ、Ⅱ 類水。 中草藥水處理技術(shù)的特點(diǎn)是,藥劑投放水體后,其中的微量元素和一些特殊活性物質(zhì)的生物促進(jìn)作用,使水體中的土著微生物被不斷激活、繁殖(包括酶促反應(yīng)),大幅提高了水體的自凈能力和納污功能,促使河道水體回歸自然、原生狀態(tài)。

        4 工程應(yīng)用實(shí)例

        4.1 吳塔河

        吳塔河位于常熟市辛莊鎮(zhèn)常南村,東西長(zhǎng)約150 m,南北寬平均為30 m,平均水深為2.5 m,總水量約11 250 m3。河道一邊為民居,一邊為村民菜地,距離河道20 m有一個(gè)小型養(yǎng)豬場(chǎng)。河道治理前為劣Ⅴ類黑臭水體。

        4.1.1 吳塔河水質(zhì)指標(biāo)

        吳塔河治理后主要污染物指標(biāo)達(dá)到國家地表水Ⅰ、Ⅱ類,如表2所示。

        表2 吳塔河水體治理檢測(cè)數(shù)據(jù)(2013.8.27~2014.6.10)

        注:檢測(cè)單位為蘇州國環(huán)環(huán)境檢測(cè)有限公司(專人跟蹤、提取水樣、檢測(cè))

        4.1.2 生態(tài)系統(tǒng)的建立

        (1)水生植物

        河道內(nèi)種植睡蓮、紅菱,河岸邊種植美人蕉、菖蒲、茭白,均成活。紅菱、茭白由村民采摘自用。

        (2)水生動(dòng)物

        投放鰱魚、螺螄等,均已成活并生長(zhǎng)、繁殖。2014年春天在河道里出現(xiàn)成群蝌蚪。

        4.2 鎮(zhèn)東河

        鎮(zhèn)東河位于常熟市辛莊鎮(zhèn)鎮(zhèn)區(qū),河道南北長(zhǎng)約265 m,寬為8 m,平均水深為3 m,總水量約為6 360 m3,水泥駁岸。經(jīng)過河道清淤、水體治理,水中主要

        污染物指標(biāo)從劣Ⅴ類治理到地表水Ⅰ、Ⅱ類。

        4.2.1 鎮(zhèn)東河水質(zhì)

        鎮(zhèn)東河主要污染物指標(biāo)治理結(jié)果檢測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),如表3、表4所示。

        4.2.2 水體生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)和重建

        (1)水生植物

        在河中種植金魚藻、車輪藻等沉水植物;河中種植荷花、睡蓮,靠近岸邊種植蘆葦、菖蒲、美人蕉,生長(zhǎng)良好。

        (2)水生動(dòng)物

        投放鰱魚、鯽魚、螺螄等,存活并繁殖。

        表3 鎮(zhèn)東河水體治理檢測(cè)數(shù)據(jù)(2014.5.6~2014.6.9)

        注:檢測(cè)單位為蘇州市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站(專人跟蹤、提取水樣、檢測(cè))

        表4 鎮(zhèn)東河水體檢測(cè)結(jié)果(2014年~2016年)

        注:檢測(cè)單位為蘇州市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站(專人跟蹤、提取水樣、檢測(cè))

        5 投資和處理成本

        本技術(shù)凈化河道水體基本不需要建造固定的處理設(shè)施,只需要配置移動(dòng)的攪拌器和泵等設(shè)備(初始時(shí)使用),工程投資很少,這是本技術(shù)的特點(diǎn)之一。

        相比其他的河道水體凈化技術(shù),本技術(shù)的運(yùn)行費(fèi)用較低,植物提取液制劑只需一次性投加,每平方米水體的藥劑費(fèi)用約為其他凈水技術(shù)直接成本的30%左右,工程完成以后無需日常維護(hù)費(fèi)用。與其他的水體凈化技術(shù)一樣,對(duì)于有較多底泥的污染水體也需要清淤,這部分費(fèi)用占總處理成本的比例較大。

        6 結(jié)論

        試驗(yàn)河道吳塔河、鎮(zhèn)東河以及后續(xù)的兩條河道中,由于植物提取液藥劑中微量元素和一些特殊活性物質(zhì)的生物促進(jìn)作用,水體中的微生物被不斷激活并不斷繁殖,水體的自凈能力大幅提高,水體回歸到自然原生狀態(tài)。以鎮(zhèn)東河為例,該河道治理后32 d,氨氮去除率達(dá)到95.12%,TP去除率達(dá)到94.60%,同時(shí)驗(yàn)證了該技術(shù)治理河道的可行性和有效性。因此提出常熟區(qū)域水系的治理設(shè)想,采用植物提取液處理劑技術(shù)通過逐條治理、修復(fù)、補(bǔ)償?shù)募夹g(shù)路線,可促使陽澄湖流域水體逐步恢復(fù)原生態(tài),加之陽澄湖本身自凈功能,其水質(zhì)必定能達(dá)到Ⅲ類及以上。

        7 展望

        該植物提取液用于河道水體修復(fù),具有凈水效果好、對(duì)環(huán)境友好、對(duì)自然親和等特點(diǎn)。連續(xù)的跟蹤監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)體現(xiàn)了該技術(shù)凈水效果的長(zhǎng)效性,且水體的自凈能力有大幅提高。

        凈化后的河道也是需要維護(hù)的,連續(xù)跟蹤的數(shù)據(jù)顯示,氨氮、TP盡管很低,但有上升趨勢(shì),主要原因是:(1)周邊環(huán)境及路面廢水的影響;(2)投放的鰱魚等水生動(dòng)物被人捕撈,喪失了對(duì)水體的補(bǔ)償作用;(3)缺乏養(yǎng)護(hù)管理。

        為此需要建立長(zhǎng)效養(yǎng)護(hù)和管理機(jī)制。建議做好以下幾方面工作。

        (1)加強(qiáng)環(huán)保宣傳,樹立全民環(huán)保意識(shí)。

        (2)嚴(yán)格控制工業(yè)廢水的偷排、混排現(xiàn)象;落實(shí)生活廢水截流,嚴(yán)格控制管道的滲漏和泄漏。

        (3)重塑自然生態(tài)健康系統(tǒng)。在河長(zhǎng)的統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)下,對(duì)河段所在的村委會(huì)實(shí)行聯(lián)保管理,把所屬河段分包到戶,做到人人動(dòng)手,同管同責(zé)同享,鼓勵(lì)村民在所屬河段沿岸種植茭白、紅菱等水生經(jīng)濟(jì)植物,收益歸村民所有。

        (4)政府應(yīng)出臺(tái)相關(guān)規(guī)定,對(duì)外來人員加強(qiáng)環(huán)保教育,加強(qiáng)對(duì)出租屋的環(huán)境扎口管理,落實(shí)誰出租誰負(fù)責(zé)。

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