城市黑臭河道分级与判定
水体黑臭污染指数主要根据氨氮含量和溶解氧饱和率确定,黑臭污染指数=氨氮含量实测值(mg/L)/(溶解氧饱和率+0.4)。当黑臭污染指数>5 时,河水出现黑臭。
对黑臭水体程度进行分级判定,以透明度、溶解氧(DO)、氧化还原电位(ORP)、氨氮和其他能反映水体现状的指标为评价指标,将黑臭水体细分为“轻度黑臭”和“重度黑臭”两级。水质检测与分级结果为黑臭水体治理计划制定和整治效果评估提供重要参考。
水体黑臭程度分级判定时,沿黑臭水体每200~600m间距设置监测点,每个水体的监测点不少于3个。取样点一般设置于水面下0.5 m处,水深不足0.5 m时,设置在水深的1/2处。
城市黑臭河道状况调查与分析
1 水质分析
水质分析前首先用水位尺测量河道不同位置的水位情况。沿黑臭水体每200~600 m间距设置监测点,取样点一般设置于水面下0.5 m处,水深不足0.5 m时,设置在水深的1/2处,每条河道监测点不少于3个,监测次数不少于3次。现场检测DO、pH、ORP及流速,用采样器取水样,实验室分析水样的CODmn、氨氮、硝氮、总氮(TN)、总磷(TP),确定水体污染情况及主要污染因子。
2 底泥分析
底泥是水体各种污染物的源和汇。进入水体的污染物质,可通过沉淀、吸附、生物吸收等多种途径进入底泥,而底泥中的污染物质在一定的条件下又会从底泥中重新释放出来进入上覆水。当外部污染源得到有效控制后,底泥对上覆水体的影响就突显出来,成为潜在的污染源,底泥中氮、磷、有机质向上覆水体中的持续释放仍会导致水体富营养化,因此对底泥进行分析治理显得尤为重要。
底泥分析时每条河道取样点不少于3个,监测次数不少于3次,利用采泥器采集水体的底泥样品,样品在实验室进行底质分析,分析指标包括pH值、有机质、总氮、氨氮、总磷等。通过分析确定底泥主要污染物及其含量,并对内源污染负荷做出评价。
3 污染源调查
城市河道外源污染主要可分为点源污染和面源污染。不同的污染物来源,其相应的污染控制措施也不同。因此,在合理控制与治理河道污染之前,应对污染源进行细致调查,全面分析造成水体污染的原因。
面源污染主要是初期雨水、农业污染等都是河道面源污染的主要来源,具有面广,难以控制的特点。因此需要对不同河段降雨径流、自由降落的雨水和农业污染及其对河道的影响进行试验,分析其对河道所产生的影响。
点源污染是指大中型企业和住宅区等某一固定排放点以点状形式集中排放而使河道水体造成污染的发生源。一般情况下污水直接排放进入河道是最主要的外源污染。在长期的河道治理工作中,一直在对城市河道进行截污,但由于偷排漏排、雨污合流管道、城市部分地区排水系统不完善等多种原因,仍有大量污水进入城市河道,进而影响河道水质。在治理河道污染之前,针对外源污染,首先应对河道排污口位置进行排查,记录河道沿岸排污口数量、类型及位置。对每个排污口连续监测若干天,分析各个排污口的排水特点及水量、水质,根据分析结果对河道进行合理控制与治理。
城市黑臭河道治理方案设计
根据调研结果和河道现状分析,确定治理目标,选择技术及经济上合理可行的工艺路线,必要时进行分阶段治理并确定每个治理阶段的具体目标和实施方案,进行完整的方案设计。
城市黑臭河道治理技术
1 生态清淤
生态清淤主要要求和目的:清除表层污染严重的底泥,削除内源污染;尽量减少泥沙搅动,并采取防扩散、泄漏措施,杜绝“二次污染”现象的发生;清除淤积底泥同时保证原装底泥不被破坏,以利于水生植物、水生生物种群重建;余水达标排放;对清除的底泥进行安全处理,避免污染物对环境的次生污染。
生态清淤是一个复杂的施工工程且具有一定的针对性,对具体的清淤过程,综合考虑工程的地理环境、水体特征、污染物种类、污染物含量等因素进行针对性工艺设计,选择合适的清淤设备,保证底栖生态环境不被破坏,降低生态风险。
通过对河道进行生态清淤,可有效减少河道内总氮、总磷含量,降低河道污染物的存量,对减少河段污染负荷、改善河道水质有明显作用。
2 曝气增氧技术
针对黑臭水体严重缺氧的特点,人工向水体中投入空气(或氧气),主要通过微孔曝气机、水下射流机、水景喷泉等设备,对水体进行曝气复氧及造流。
曝气增氧原理是水体中的溶解氧与黑臭物质(如H2S、FeS等)之间发生了氧化还原反应,且具有反应速率快的特点。由于黑臭物质(还原物)的耗氧量是化学耗氧量(COD)的一部分,这部分物质的去除亦可降低水体的化学耗氧量(COD)。同时,实验中还发现河道充氧可以使处于厌氧状态的较松散的表层底泥转变为好氧状态的较密实的表层底泥,因而可以减缓深层底泥中污染物向上覆水体的扩散。此外,水体曝气复氧还可以减缓底泥释放磷的速度,从而消除黑臭,改善河流水质。从而加快恢复黑臭状态的河道正常的水生态系统。
3 人工水动力循环技术
南京领先环保发明了太阳能循环复氧技术,该技术以太阳能为能源,绿色环保,管理简便,将太阳能为转换为动能,并结合流体力学以及水生生态学的相关原理形成独到的复氧和水循环,能够使受损水体生态系统得以快速修复。
4 生物强化技术
生物强化技术是直接向污染河道水体投加经过培养筛选的一种或多种微生物菌种,实际上是外源微生物投放技术,向水体中添加一定量的微生物制剂,能够加速水体中污染物降解,增强水体的自净功能,应用的微生物制剂主要包括美国的Clear-Flo 系列菌剂、LLMO(Liquid live microorganisms)生物活性液、日本的有效微生物菌群(Effective microorganism,EM)、中国的光合细菌(Photo-synthesis bacteria,PSB)、硝化细菌、放线菌等。
5 微生物促生技术
微生物促生技术是向污染河道水体投加微生物促生剂(营养物质),促进“土著”微生物的生长。通过对自然界中污染物降解者-土著微生物的促生作用,为之创造一个能顺利完成自然降解功能的环境,强化污染环境的自净能力,加速对有机污染物的分解。
利用促生液中含有的促进微生物生长、解毒及污染物降解的有机酸、营养物质、缓冲剂等组分,促进土著微生物的繁殖和生长,增强微生物降解污染物的能力。试验表明,在处理水力负荷为0.2~0.5—河水/m3河道容积?d,水力停留时间为2~5d,水温为10~20℃时,经处理后可使水体消除黑臭,CODcr、BOD5等均有明显下降,水体透明度上升,水体的DO浓度升高甚至能达到饱和。对水体中生物种类及组成的检测结果表明,代表水体受有机物污染程度的异养细菌总数下降了1~2个数量级,代表水体厌氧状态的反硫化细菌数减少了2~3个数量级。
6 底泥生物氧化技术
底泥生物氧化是通过土著微生物定向扩增,就地大量繁殖土著微生物,利用土著微生物、各种电子受体、共代谢底物等生物氧化组合技术生产出药物,通过靶向给药技术直接将药物注射到河道底泥表面,对河道黑臭底泥进行生物氧化,可有效降低底泥有机物含量和耗氧速率,提高底泥对上覆水体的生物降解能力,促进底泥微量营养释放和藻类生长生物修复是指利用特定的生物吸收、转化清除或降解环境污染物,从而使受污染环境能够部分或完全地恢复到初始状态。
7 生物膜技术
生物膜技术是一种为参与污染物净化的微生物、原生动物、小型浮游动物等提供附着生长条件的设施。它是在固定支架上设置生物填料,使大量参与污染物净化的生物在此生长,由于其固着生长而不易被大型水生动物和鱼类吞食,使单位体积的水体中生物数量成几何级数增加,可强化河湖水体的净化能力。生物膜表面积大,可为微生物提供较大的附着表面,有利于加强对污染物的降解作用。
生物膜其反应过程是:
①基质向生物膜表面扩散
②在生物膜内部扩散
③微生物分泌的酵素与催化剂发生化学反应
④代谢生成物排出生物膜
生物膜法处理的机理是使工程菌和原生动物、后生动物一类的微型动物附着在填料或某些载体上生长繁育,形成膜状生物污泥,污水与生物膜接触时,污水中的有机污染物、藻类、氮、磷等营养物,被生物膜上的微生物所摄取,使污染水体得到净化,微生物自身也得到繁殖。这种处理方法能够有效的去除污水中有机污染物,降低污染物总量,使水体得到净化,在黑臭河道治理中得到了应用。城市重污染河道普遍存在低透明度,低溶解氧和高有机悬浮物等问题,而生物填料具有不受透明度,光照等影响因子限制的特点。因此布设合理的填料在保持河道通航和排洪等原有功能以及不影响城市景观的基础上,可以显著降低水体浊度,并且削减水体COD、N、P等污染负荷,提高水体溶解氧含量,从而为后续的高等水生动、植物的生态修复创造有利的前提条件。
8 人工浮岛技术
人工浮岛是一种人工建设的浮体,在上边栽培一些芦苇之类的水生植物,漂浮在水面。人工浮岛的水质净化针对富营养化的水质,利用生态工程学原理,降解、吸收水中的COD、氮、磷等。
普遍认为植物的遮蔽效果在抑制浮游植物繁殖方面起了很大作用。它的主要机能是通过水生植物的生长使水中的COD、氮、磷等含量均有所降低,起到水质净化的作用,同时也为鸟类、鱼类等生物创造了生息空间,通过浮岛的合理布设也改善了水体景观。
9河岸生态缓冲带构建技术
河岸生态缓冲带是介于河道和河岸之间的生态过渡带,具有明显的边缘效应,具有调节气候、涵养水源、滞洪补枯、防止土壤侵蚀、降解环境污染、对面源污染和地表径流营养盐具有阻滞作用,能够维持生物多样性 和生态平衡,保持城市地下水资源平衡,具有调节区域C、N等元素的生物地球化学循环等功能。
河岸生态缓冲带的构建采用多孔渗水路面,其上种植本土树种,建立乔、灌、草层级结构功能完善的河道天然植被带,发挥其生态功能。
10 生态护坡构建技术
河岸护坡是河道生态系统的重要组成部分,同时也影响着河流的稳定性及行洪能力,传统的河岸防护工程中多采用浆砌或干砌块石、混凝土、预制混凝土块体等结构形式,虽然在保持岸坡的稳定性、防止水土流失、保证防洪安全等方面起到了一定的作用,但对河道景观环境和生态产生了不良的影响,造成水体与陆地环境恶化和生态破坏,护坡硬化割裂了水土联系,使河道水、土和生物群落之间物质循环和能量流动受到破坏,加剧了水污染的程度,降低了河流的自净能力。
河床护坡的生态修复方法是,拆除原有的石块、混凝土结构,将其改造成适合生物生长的仿自然状态的护坡,护坡材料采用具有耐久性、抗侵蚀性、抗冲性,同时具有渗透性和亲水性的材料,如天然材料木桩、竹笼、卵石等。在护岸上种植水生植物和其他植物,植物根系纵横交错于介质和土壤中,增强了河岸带亚表层强度,增加了河岸的稳定性,防止岸坡重力侵蚀;生态护岸和河岸水陆交错的生态活跃区生长有水生植物,有利于生物栖息;生态护岸水陆交错区的介质和水生等,可通过渗透、吸收、吸附、滞留、氧化、还原、絮凝、沉淀等物理化学和生物作用实现河道水质净化功能。
城市河道处理设施运营维护
整个工程质保期为内免费维护和维修,在质保期内非人为因素出现的质量问题,按国家有关规定和要求(如无国家规定和要求的,按承诺和厂方“三包”规定)立即进行免费维修、免费更换有缺陷的零部件、直至免费更换新货物。我公司对提供的设备实行终身维护。质保期后,维修只收取零配件成本费,免维修费。
运行期间对设备设施进行维护,包括对构筑物及设备进行常规维护和对机电设备进行维护,保证处理设施的正常运行。处理系统运行期间还需对水生植物进行养护,包括对枯死植物的更新补植、对残梗败叶的及时清涝和对长势茂盛植物的收割及控制等,以保证水体的美观与洁净。处理过程中对水质进行定期跟踪监测,发现问题并及时解决,保证处理效果达到设计标准。