城市河流水污染控制技术

刘　瑾

摘 要:文章分析了城市河道污染的成因,以此为切入点,逐一阐述城市河道污染的治理技术;河水化学处理技术、曝气复氧技术、底层疏浚和综合调水技术、河流生态修复技术。并对每项技术的优缺点进行了一一点评,指出:河道污染后采用修复技术,要视河水污染程度而定,要视治污达到的标准而定,目标决定技术的选择。

关键词:城市河道污染;污染成因;控制技术

中图分类号:X52

文献标识码: A

文章编号:1005-569X(2009)06-0017-02

1 引 言

伴随着人类文明的进步和社会发展,人们对环境问题的认识逐渐得到深入,人类所拥有的环境技术也正经历着不断发展提高的过程。由于城市污水的排入,污染了城市河流水质,改变着城市河流段的自然状态,使这些河流段逐渐消失着自然特性,尤其是消失着河水自然净化的能力,造成城市河流水质污染[1]。本文在分析城市污水河流污染基础上,对于常用的集中河流水污染控制技术进行相关分析。

2 城市河流污染成因概述

城市河流被污染一般是指排入河流的污染物超过了水体的背景值,且改变了水体的理化性质,使城市河流的生态系统和水体的功能受到破坏,从而沦为“城市污染河流”。从社会经济角度分析主要原因可以分为3类:

(1)城市污水排放总量不断增长,但污水的处理率没有同步增加,致使河流遭受严重污染,既影响了城市河流的水质,又影响了城市的景观,破坏了城市的生态环境,使人们的健康和生活受到损害。

(2)工业废水排放仍是城市河流目前的重要污染源。虽然外资企业、合资企业和国有大中型企业的污水得到了有效治理,对污染严重的工厂采取了关闭、搬迁等措施,但是许多中小型企业和乡镇企业的废水没有得到有效治理,偷排、漏排的现象时有发生,甚至对有些国家明确规定不许排放的有毒有害物质仍排放入河流,导致河流污染日趋严重。

(3)随着郊区城市化发展,小城镇的生活污水量急剧增加,化肥、农药的流失量也越来越多,而且郊区畜禽养殖业的发展,使规模化养殖场的粪尿和废水基本上未经处理就直接排入河流,成为日益严重的污染源。

3 城市污染河流的常用控制技术

城市污染河流的常用污染控制技术按照其性质可分为化学法、物理法和生物修复法和生态恢复法等等。其中化学絮凝技术等已经在国内一些河流水体的治理中得到应用[2,3]。

3.1河水化学处理技术

河水化学处理技术包括化学絮凝、化学除藻和重金属的化学固定等,化学处理法的突出特点在于其见效快、方法简单,在某些特殊的条件下对受污染严重的城市河流运用化学处理法,能够起到控制和缓解污染的作用。

(1)化学絮凝处理技术是一种通过投加化学药剂(一般为混凝剂)去除水体中污染物,而达到改善水质的污水处理技术。近年来,化学絮凝技术在强化城市污水一级处理的效果方面得到了广泛的研究和应用。随看水体污染的形势日趋严竣,对严重污染的水体(如黑臭水体的治理),化学絮凝处理技术的快速和高效也受到人们的重视。

絮凝沉淀对于控制污染河流内源磷负荷,特别是河流底泥的磷释放,有一定的效果。常用药剂有:硫酸亚铁、氛化亚铁、硫酸铝、碱式氯化铝、明矾、聚丙烯酞胺、聚丙烯酸钠等。

化学絮凝处理技术应用于污染河水治理一般有2种:一种是直接将药剂投加到水体中改善水质;第二种是将河水用泵提升至建于岸边的构筑物中,投加药剂使之发生絮凝沉淀,出水回流至河道,从而净化水体。前者发挥作用快,但有一定局限性。第二种应用方式实质上就是污染河水的化学强化一级处理。

化学絮凝技术具有适应天然河道水力及污染物负荷变化大的特点,特别是去除磷与COD污染物的效果更明显,这对减轻我国南方区域性河流和湖泊富营养化具有重要应用价值。

(2)化学除藻,化学除藻是控制藻类生长的快速有效方法,在治理湖泊富营养化中已有应用。化学除藻操作简单,可在短时间内取得明显的除藻效果,提高水体透明度,其效果可以参考滇池的应用情况。但该法不能将氮磷等营养物质清除出水体,不能从根本上解决水体富营养化。

(3)重金属的化学固定。调高PH值是将重金属结合在底泥中的主要化学方法,在较高PH环境下,重金属会形成硅酸盐、碳酸盐、氢氧化物等难溶性沉淀物。

3.2 曝气复氧技术

污染严重的河道水体由于耗氧量大于水体的自然复氧量,溶解氧很低,甚至处于缺氧(或厌氧)状态。向处于缺氧(或厌氧)状态的河道进行人工充氧(此过程称为河道曝气复氧)以增强河道的自净能力,改善水质、改善或恢复河道的生态环境。其原理是水体中的溶解氧与黑臭物质(如H2S、FeS等还原性物质)之向发生了氧化还原反应,且具有反应速率快的特点。

河流曝气技术般应用在以下2种情况:第一种是在污水截流管道或其他污水处理设施建成之前,为解决河流水体的严重有机污染和黑臭问题而进行人工充氧,如德国莱因河支流Emscher河的人工充氧。第二种是在已经治理过的河道中设立人工曝气装置作为对付突发性河流污染(如暴雨溢流、企业突发事故排放等)的应急措施。如英国泰晤士河的移动式充氧平台(曝气船)。河流曝气技术存在消耗较大的缺点,因此在治理河流时应根据河流水体的污染实际情况与财力状况选择合理的处理技术。

3.3 底泥疏浚和综合调水

(1)底泥疏浚。河流中的沉积物又称为底泥,城市河流的底泥由于历年排放的污染物大量聚集,称为内污染源。在污染控制达到一定程度后,底泥的污染将会突显出来,成为与水质变化密切相关的问题。河流底泥中的污染成分较复杂,主要污染物为重金属和有机污染物等。疏浚污染底泥意味着将污染物从河道系统中清除出去,可以较大程度地削减底泥对上覆水体的污染贡献率,尤其能显著降低内源磷负荷,从而改善水质。一般不宜将底泥全部挖除或挖得过深,否则可能破坏水生生态系统。河流底泥疏浚通常使用挖泥船,对于枯水期断流的河流可以利用枯水期清淤。

(2)综合调水。综合调水是河流污染治理的重要辅助措施,通过调水对河网水流进行科学调度,尽量提高水体流动能力,是改善水质的一项有效工程措施。水资源调度不同于河网水流调度,前者主要解决水资源再分配问题,后者主要解决平原河网地区的水质污染和汛期排涝问题,调水的目的是通过水利设施(如闸门、泵站)的调控,引入污染河道上游或附近的清洁水源,改善下游污染河道水质。

3.4 河流的生态恢复

生态恢复(ecological restoration)是指通过人为的调控,使受损害的生态系统恢复到受干扰前的自然状况,恢复其合理的内部结构、高效的系统功能和协调的内在关系。人类对河流两岸的过度利用、污水的大量排放,对河流生态系统形成巨大的干扰,引起生态系统的退化和损害。一般而言,河流生态恢复应该包括以下3个方面的内容:

(1)恢复河流环境,河流生态恢复要求重建或恢复己经退化的河流环境状况。河流从上游到下游,从河床到河岸,都依赖地质地貌、水文气象等自然环境条件的变化,是河流生态系统发。

(2)恢复生态系统的结构和功能,河流生态系统的结构包括群落组成、营养结构、空间结构和季节结构,在恢复计划中应该综合考虑。

(3)维护和改善流域范围的生态和景观,河流生态恢复计划不仅针对河流本身,而应该考虑流域的影响和变化。

常用河流生态修复技术包括以下几种:

(1)人工湿地技术。人工湿地是一种由人工建造和监督控制的、与沼泽地类似的地面,这种湿地系统是在一定长宽比及地面有坡度的洼地中,由土壤和填料如砾石等混合组成填料床,废水可以在床体的填料缝隙中流动,或在床体的表面流动,并在床的表面种植具有处理性能好、成活率高、抗水性能强、成长周期长、美观及具有经济价值的水生植物如芦苇等,形成一个独特的生态环境,对污水进行处理。人工湿地的污染净化过程涉及物理、化学、生物等多方面综合作用。

(2)植物进化技术,河水植物净化技术主要有浮床植物技术,该技术的核心是将植物种植到水体水面上,利用植物的生长从污染水体中吸收利用大量污染物(主要是氮、磷等营养元素)。

(3)渗流生物膜净化技术,为了强化周丛生物对河水中有机污染物的去除作用,可以用卵石等作填料,在河滩或者河岸构筑渗流生物膜净化床。渗流生物膜净化床因填料材料和粒径的不同,除了生物降解有机物外,还可能产生物理吸附、沉降、过滤等作用,去除悬浮物和氮、磷、重金属等。

(4)多自然型河流构建技术,建多自然型河流思路的共同特点是通过河流生态系统的修复,恢复提高河流的自净能力。多自然型河流构建技术包括生物和物理两部分。

4结语

城市河流污染程度不同,采取的治污技术也就因情况而变化。广州珠江的治污,既挖掉底泥,又引进新的水源;太湖蓝藻暴发,就是采取化学除藻法;辽宁葫芦岛市内河道污染后,采取的是生态恢复技术。对于河道治污,只有治污标准确定后,才能决定选择何种治污方法,目标决定技术的选择。

参考文献:

[1] 梁家俊. 浅谈河流污染防治[J]. 科技信息:(学术版),2007(28).

[2] 徐海娟,冯本秀. 河流污染治理与生态恢复技术研究进展[J]. 广东化工,2008,35(7).

[3] 徐轶,来永斌,贾轶然,等. 絮凝沉淀和人工湿地技术在河流污染治理中的应用[J]. 环境科学与管理, 2008,33(6).