关于河湖景观水系治理新技术——直接净化方法理论的初步探析
2016-01-16孙威
孙威
(苏州园林营造产业股份有限公司,江苏 苏州 215104)
关于河湖景观水系治理新技术——直接净化方法理论的初步探析
孙威
(苏州园林营造产业股份有限公司,江苏 苏州 215104)
摘要:指出了河湖景观水系治理新技术直接净化方法的技术探索和分析是鉴于需求而做出的一种尝试。为了彻底解决水体的污泥淤积和水体浑浊问题,针对水体的具体情况,探讨了治理技术方案,以达到全面降解各种污染物,提升水体透明度,提高水体质量等级,改善水景观感的目的。
关键词:景观水系;治理;直接净化;应用
中图分类号:K915
文献标识码:A
文章编号:编号:1674-9944(2015)09-0116-03
收稿日期:2015-07-08
作者简介:孙威(1973—),男,江苏盐城人,高级工程师,国家注册一级建造师,主要从事园林景观工程、河湖水系整治工程、市政公用工程的项目施工建设管理工作。
1引言
党的“十八大”提出了紧紧围绕建设美丽中国,深化生态文明体制改革,加快建立生态文明制度,并将水资源管理、水环境保护、水生态修复等纳入生态文明制度建设重要内容,并提出了明确要求。水生态文明是生态文明的重要组成部分和基础保障。所以如何贯彻落实党的“十八大”精神,进一步提升河湖管理的能力和水平,努力实现河湖水域不萎缩、功能不衰减、生态不恶化,以健康完整的河湖功能支撑经济社会的可持续发展是环境景观企业及工程技术人员面临的一个重要任务和课题。
2河湖环境的现状及治理情况分析
2.1 我国河湖景观水系环境的现状分析
随着经济发展和人类活动加剧,污水排放日益增多,河流作为纳污主体,稀释净化作用逐渐削弱,超过了河流自净界限,引起水体严重污染。河流的水质污染主要表现在两个方面:一是有机污染物严重超标,溶解氧不足,厌氧分解产生的臭气和黑液造成水体黑臭污染;二是氮、磷等含量增加,造成水体富营养化污染,藻类大量繁殖形成水华。
2.2 我国河湖景观水系环境的治理情况分析
我国河湖治理基本是水利部门主导的,目前主要采用一些水利工程措施进行治理,如截污、清淤、换水、驳岸美化等;由于存在偷排和雨污合流问题,无法保证彻底截留污水入河,一旦污水进入河流,则清淤、换水、驳岸美化等措施就完全无能为力。所以上述治理措施只能算是河流治理的第一阶段,而且是辅助阶段,没有触及河水污染的根本。也有一些地方采取了简易治理措施,主要是水生植物栽培(人工浮岛等)和投撒微生物制剂。这些也只能算是简易治理措施。人工浮岛上栽种植物基本上就是水面绿化,对水质的净化作用很少,只是好看而已。仅能抵御较小的冲击污染负荷,遇到突发的环境自然灾害,冲击污染远远大于自净能力时,生态系统往往在段时间内被摧毁。微生物制剂由于没有附着繁殖的载体,不能长期固定生长,更由于河水流动而流失,所以只是短期行为,不能长久见效(图1)。
图1 南京江宁区某河道(采用浮岛法治理,河水黑臭问题 仍然严重)
3河湖(流)景观水系治理中直接净化方法理念的尝试
3.1 采用河湖(流)景观水系直接净化方法的理论基础
由于河流中面源污水的流入不可避免,因此必须解决河水中有机污染物的去除问题。对此可以提出一个新的治理理念-借鉴污水处理厂的原理,直接在河床里构建污水处理体系,对河流污染物就地治理,这就是“HDP河流直接净化技术”。当然,如果担心洪水影响,可以在河边开挖池塘,把污水处理系统建造在池塘里,把河水引入池塘做短暂停留,治理后再流入河道,对于很多流量较小的郊区河道可以这么做。
无论是水量少的死水河道,还是流量大的活水河道,无论是否排洪、行船,只要对河流直接净化体系的实施方式加以变通,都能在原理不变的情况下,既能发挥作用,又能解决阻碍行洪、或被洪水冲毁的问题。目前在国际上最广泛采用的河湖直接净化法为接触氧化法,在国内目前仅限于用在集中式污水处理厂中,其实完全可以把河床、湖泊当做天然的处理地,将填料和曝气设备就近设置在河床或湖泊里。生物接触氧化法最适合河湖这种地表水域特性,只要把适当的填料浸到河湖中,再采取适当的曝气措施,就能满足生物接触氧化法的特征要求。当然考虑到河湖的野外露天环境,曝气方式应该与污水处理厂有所不同。
河湖直接净化有着极佳的用途和便利。对于做过截污清淤、水系整治的河湖而言,它起着河湖免疫系统的作用,能极大地增强河湖的自净能力,消灭臭气、氧化淤泥,防止污染的复发。对于无法彻底截污的污染河湖,它能直接实现对河湖污染的原位治理和还清。因此,直接净化技术是河湖水处理领域中非常具有生命力的前沿技术。
3.2 国外河湖景观水系直接净化技术和实用实例
日本在20世纪70年代就面临着中国目前的问题,即虽然污水处理率已经很高,流向河流湖泊的污水基本被截流,但河流湖泊等景观水的水质却没有想象那样彻底好转。在认识到景观水体的污染特性之后,日本从80年代初就开始进行河流湖泊直接净化的实践。1983年,日本第一个河流直接净化设施在多摩川的支流野川开始正式投入使用,此后在各地逐渐推广,如平獭川、古崎川、高良川、大倔川、富雄川等都先后开工兴建了河流直接净化设施。进入90年代,河湖直接净化设施在日本被大量建设,日本建设省开展“清流再生21”计划,在全国大范围开展河湖直接净化技术的普及、推广。
日本的河流湖泊景观水系直接净化工程中80%的项目采用的是生物接触氧化法。至今在政府部门日本建设省的领导下,在全国已经实施了上千个项目,取得了非常明显的效果。由此,河湖直接净化成为日本环保行业的热门研究方向,成为国际河湖治理的前沿学科和前沿技术。现在正日趋成熟,并显示出强大生命力。
图2是日本大阪府辖区所实施的河流直接净化工程。其中“接触酸化法”就是接触氧化法(图2)。
图2 日本大阪府辖区所实施的河流直接净化工程示例
图3是日本神奈川县相模湖为防止蓝藻水华泛滥所采取的综合对策示意图。其中采用了水体流动化促进装置、散气式曝气装置、间歇空气扬水筒式曝气装置、藻类机械回收装置(藻类回收船)等措施(图4)。
图3 日本神奈川县相模湖为防止蓝藻水华泛滥所采取的 综合对策
3.3 采用河湖(流)直接净化的具体方法的探索
可以学习研究这项由日本发起的国际前沿技术——地表河湖的直接净化技术。根据我们自己的国情进行了一系列深入的研究和开发,特别是根据我国河湖污染特点开发了很多针对性工艺和产品,形成了一个完整的成套技术体系,使治理效果大幅度提高,也使治理成本相对于传统污水处理而言大幅度下降。HDP河湖水域直接净化技术可对流动河流、非流动河道等不同情况进行针对性的综合治理,具体如图5、图6所示。
图4 日本部分直接净化工程的现场照片
图5 HDP河湖水域直接净化技术(针对流动河流)
图6 HDP河湖水域直接净化技术(针对非流动河流)
HDP河湖水域直接净化技术把河流、湖泊当做天然的接触氧化处理池,将曝气设备、生物填料等直接置于河湖中,采用国内某些专业厂家的专利设备——超大流量曝气造流机,驱动庞大的河湖水体进一步流动、循环并高效曝气。工艺借鉴城市生活污水处理厂的生化(微生物净化)原理,直接在河湖内部构筑类似污水厂的生物净化体系,培养庞大的微生物种群,让微生物吃掉水中的有机污染物,从而净化水体。如同在河湖内建造了一个“看不见的污水处理厂”。具体而言,河湖景观水域直接净化技术实现了如下两大基本功能模块。
3.3.1曝气充氧功能的应用
污染严重的城市河道一般都缺氧严重,缺氧条件下会产生沼气,使水体发臭发黑。溶解氧也是水中鱼虾、微生物、水草等动植物的生存基础。曝气充氧是解决水体黑臭的必要手段,曝气机虽然早已有之,但常规的鼓风机曝气根本无法在形态复杂面积庞大的河湖水域里安装,机械曝气机扩散面积很小,除非高密度设置否则无法对大水面均匀曝气,真正适合用于庞大河湖的曝气机几乎没有。我们可以采用国际先进产品“超大流量造流曝气机”,既能高效曝气,又能将溶解氧大范围扩散,特别适合大水面的河湖曝气,而且无需用绳索牵拉固定,安装使用非常方便。
3.3.2微生物净化功能的应用
在水体中安放特殊的微生物载体,水中原有土著微生物或人工投撒的微生物菌种附着在载体上大量生长。大量的微生物以水中污染物为食,从而就降解污染物,极大地强化了水体自净力,全面提升了水质。
微生物净化水质这一点正是污水厂的原理,通过这种方式得以简单地实现。曝气充氧为大量微生物呼吸生存创造条件,生物填料则为微生物繁殖和降解污染物提供了场所,两大功能模块互相配合,在河道中建立了如同小型污水处理厂的生物净化系统,培育土著微生物的大量繁殖,恢复河道的自净能力,实现了污水厂生物接触氧化的效果。
当然实际工程应用中,还需要根据情况追加其它辅助工艺,共同组成一个完整的治理工艺,以便适应各种复杂多变的水环境,解决用户各种难题。
4结语
水体净化速度大于水体恶化速度强大的净化能力,使得河道的净化速度大于水体恶化速度,彻底扭转水体恶化趋势,从而使水体越来越清澈,实现良性循环。解决了一直以来水体恶化速度大于自净速度的难题。
当然,河湖水体治理的方法很多,各种方法的应用也将逐步得到推广。这里只是想抛砖引玉地谈谈自己关于河湖治理过程中的想法和体会,期待着环境治理的同行们各抒己见,共同学习交流一起为改善我们的家园共同努力。国内社会各界对环境治理的意识和需求在逐步提高,党和政府也陆续出台了系列关于环境治理的政策性文件。随着社会的不断进步,人民环境意识的逐步提高,河湖水体的污染也将逐步得到控制和改善,我们工程技术人员的不断探索将逐步适应和满足河湖水体的治理需求。相信在不远的将来,在我们全社会的共同努力下大家一定会打造出一个水清、地绿、天蓝的幸福之地。
参考文献:
[1] 黄建军.北京佳业佳境环保科技有限公司研究的《日本国际前沿技术——地表景观水的直接净化技术》.
[2] 王宗亮.《2003年北京“水与奥运”学术研讨会》的会议交流文章:延庆县西湖水污染现状及防治措施.
[3] 卜伟.城市河流污染治理的新观念探讨[J].环境科学与管理,2006(11).