城市河道黑臭水体暨污染底泥治理及标准探究

2022-12-28中国安能集团第一工程局有限公司南宁分公司罗小生

区域治理 2022年22期

中国安能集团第一工程局有限公司南宁分公司罗小生

一、城市河流污染原因

1.外源性污染

在工业生产不断发展的背景下,由于污染严重,对流域的水质环境形成了危害。在城市中,因为没有对污水排放和垃圾处理的严格管理,使得没有处理的污泥排入河道,污染了河流环境。垃圾经常被大雨冲刷进河里,使河水产生了刺鼻的臭味,严重破坏了生态平衡。污染物在水体环境中不易分解,但污染物长期在河水中存在,造成河水中溶解氧量降低,并形成大量黑色和恶臭气体,严重破坏了水体质量。

2.内源性污染

除了外源性污染物以外,河流中的内源性污染物也是破坏水环境的主要原因。水中的污染物会溶解和损害水体环境,排放出不同的有机化合物。因为河水养分丰富,在水生环境中的藻类等生物会大量生长,进而破坏了水生环境的生态平衡。同时藻类会浮游到水面,隔断水中环境和空气之间的交流,从而造成河水污染的范围扩大,排放出了大量腥臭气体,严重破坏城市。

二、黑臭水处理技术

（一）技术路线的选择原则

(1)相关性。根据河流的水文、气象、地质和其他条件以及污染程度、状态、污染原因和监管阶段的目标,适当选择适用的技术路线和处理方法。

(2)系统化。由于城市黑臭水体普遍存在原因复杂、危害成因多样的特征,因此修复技术须全面、综合。要全面系统地考虑不同技术措施的组合,选择多种措施,对灰臭土壤和水体实施系统管理。

(3)科学、合理、经济。对技术处理方案进行技术经济比较和选择,以确保技术处理方案在经济上可行，在科学、技术上合理。

(4)安全与可靠性。通过针对表面处理工艺实施技术与安全性评价,以减少在施工过程中对周围环境的二次污染,保证处理工艺及技术措施全过程的安全性与可靠性。

（二）黑臭水体处理关键技术

1.控源截污

源头管理和污截流技术不仅是对河道黑臭水体管理的关键,同时也是其他技术管理措施实施的前提。目前,旧城区的污水处理系统已经不能承载当前的污水处理压力，使得没有经过处理的生活污水可以直接进入河流。同时沿河也严重缺少截污干管,使得很多生活和工业废水可以直接进入河道水体。为此,需要通过重建新老小区的雨水、污水排放体系,通过加强城市污水管网建设实现雨、污分流,通过全面整治城区河岸,重建或新增二岸的拦阻干管布置,逐步恢复拦阻功能,把拦阻能力引入城市废水处理体系,并合理配置城市污水处理厂资源,达到对污水处理的最大强度要求,从根本上断绝向河流水域排污的外来污染源。

2.疏浚清淤以消除内源性污染

由于污染物随水体不断流入、沉淀并遗留在河道中,河流多年来从未进行过整治,部分甚至大部分河道都受到了破坏,从而造成河道的泄洪功能和水文能力下降。随着淤积污染物的进一步增殖与排放,河流水体变黑、发臭并逐渐恶化。在制定河道涂层规范时,通过疏浚等措施,从根本上减少了河道内源的融资污染物,进而降低或消除内源融资污染物排放对河道水环境的危害,是提高河道内水环境保护水平的主要技术之一。

3.给排水技术

河流降水集中、降雨分布严重不平衡,枯水期河流供水不足,导致城区富裕水体滞流缓慢、水体流动性低,易使河流中的漂浮污染物沉积沉淀,导致水污染持续恶化。所以,为河水添加补充设施和配水量,提升枯水期河川流量,保持河川地下水体的活力是水资源管理的主要对策之一。主要在河流上下游确定进水管,沿主要支流布设进水管和配水,并与进水管道保持有效联系,建立完善的进水管道网络系统和配水。同时,合理设置泵站建筑物,与管网信息系统组成水体环境调控系统,通过监控和调整河道水位,有效增大河流水量,改善河道水体的流动性和环境容量,提升河道水体的自净能力和防污染能力。

4.其他污染源控制技术

因为大部分支流河流遍布于都市住宅区,居民的产品和生活废弃物随意堆积于河道两侧。河水两旁的涂料也很多年不进行管理,潜藏了很大的危害。将废弃物在河道中进行集中处理,严重影响了河道水体。政府注意到这些问题,首先清除沿河排土场,随后维修、重建或新建河道两岸的建筑物,并修复河道两岸的栏杆等保护设施,同时搭建了步行道路平台,设置景观,避免生活垃圾和其他垃圾沿河堆放,污染水体。

三、论常规污染控制技术的适应性探讨

（一）概述

常用的污染底泥处置工艺技术一般是通过运用物理、化工和生物生态学的方式,通过分散转化污染,固化污染,使之与河道等水域自然环境分离,并消除水域自然环境中的污染底泥,以减少水域环境污染和底泥中污染物质的含量,从而改善水域自然环境,提升水质标准。由于环境污染底泥方式的差异,环境污染底泥处置工艺技术一般包含了原位处理工艺技术和异位处置工艺技术。

（二）现场处理技术

目前应用的生物原位处理技术主要包括生态浮岛工程、生物拖缆、添加功能性微生物的生物制剂等。由于对生态浮岛和生态拖缆船的保护与治理成本相对较高,且净化能力有限,因此对黑色和恶臭水体的处理并不重要。对于微生物制剂和药剂的处理效果有限,不能满足预期。目前,国内外行业专家和学者尚未就在河流水体后期添加微生物制剂的影响和风险得出明确结论。

（三）异位治疗技术

异位污沉淀的常规处置技术是采用开挖、疏通等方式除去河流中的淤泥,然后再以多种方式去除。常见的处置方式有填埋、倾倒和填埋、干热加工等,因为这一类处置技术无法从根本上去除沉淀污染物,很容易对周边环境产生二次污染,消耗和处置是这种工艺技术的主要弊端所在。

四、生物膜反应法处理黑色、恶臭水污染

膜生物反应器工艺主要是通过生物反应实现污水处理,通过结合膜的生物反应器可以实现废水分离、固液混合物分离以及污染物达标排放,从而保证水体达标排放。也因为结合膜的特点,在污水处理过程中可以得到较多的悬浮物,污水处理效率清晰可见。薄膜生态反应器还能够帮助生长发育较慢的固氮细菌和硝化细菌繁殖,并成功消除硫和磷等。在这些方面,反映了生物膜反应器在小型污水处理中的重要应用。

（一）有机物去除机理

在膜生物反应器处理有机质的过程中,如果首先对有机质加以分解,可以大大改善膜生物反应器中有机质的处理效率。其次,膜生态反应堆可高效截留高分子化合物,并处理污泥中的高分子化合物,给其他细菌的化学反应创造了更多时间,从而大大提高了有机质除去率。总体而言,含氮有机质的除去率较高,除去率达到90%,出流水质也可满足回用标准,且污泥负荷也相对较低,所需水力时间大大缩短,且抗冲击负载能力显著增强。

（二）含氮化合物的去除特性

在膜生态反应器系统的工作流程中,由于溶解氧丰富,利于硝化细菌的繁殖,脱氮效果也很好。一般情况下,污水中的氮氧化物去除率可超过90%。间歇曝气膜生物反应器系统的脱氮率一般在80%以上,说明其能够改善反硝化过程,同时在几个简单的好氧消化作用步骤中,反硝化过程能够同步完成,C和N能够同时被消除,去除率可达到40%-60%,说明膜生物反应器系统工艺已经具备了同步硝化与反硝化的功能,能够在一定程度上消除含氮的化合物。

（三）去除细菌和病毒的特性

传统的城市污水处理需要经过消毒处理,消毒的常规手段主要有氯化或超强光辐射。但是,用氯气消毒后会形成致癌物,对身体不利。在处理城市污水中的微生物和病毒时,大多使用紫外线法,但是因为紫外消毒对大肠杆菌的消除效果并不好,所以污水处理的最终效果并不突出。而通过生物膜反应则能够实现对污泥的小规模筛选。在筛选流程中,膜孔的长度减小,有效地增加了对微生物和病毒的处理效果。在膜生物反应器的作用下,由于沉淀在膜表层,物理化学效应能够有效消除病毒和微生物,促进了整个环境的变化。而生物膜表层的沉淀还能够吸收微生物和病毒,进而实现了有效净化。从环境清洁的角度来说,这种技术也可以成为消毒流程中的绿色技术。

五、新污染沉积物处理技术

（一）疏浚清淤技术

为了降低开挖过程中对污染底泥开挖的影响,同时提高建筑施工质量,减少对建筑施工过程中污染底泥的二次污染,通航区段河道底泥疏浚清理主要使用中小规模绞吸式挖泥船。绞吸式挖泥船在建筑施工时便于在水底作业。

疏浚作业时被污染的水流和泥沙对水体的影响也较小,受干扰的泥水混合物受到切割器底部吸入管孔高真空的影响，大量受到干扰的泥水混合物进入了吸入管,由挖泥船泵入泥浆接收，沿途无泄漏污染,基本避免了作业过程中水下污染沉积物的传播,且泥浆采用全密闭管路运输,有效抑制了沿途黑臭空气的传播。

（二）源控分离技术

即疏浚污水经过污泥输送系统后进入排渣系统,并分散成污泥,最后通过自动输送装置集中处理。水泥砂浆分离则是指将疏浚泥渣经过分选后,利用调沙系统分离出砂子,再利用淋滤系统得到较洁净的砂石资源。

（三）固化脱水技术

从受控的源头分离后,废水可以进入浓度调节、调理和调质体系中,并实现无害化处置，然后利用脱水装置使污泥与雨水完全分开,生成含水率大约35%的无害硬塑料泥饼。遇水时泥浆不会浑浊,作用力不会减小,不会产生二次污染，硬质的塑料泥饼可堆积、压实,并进行清理加工。

（四）废水处理技术

随着河道沉积物中各类污染的逐渐富集,铰刀吸泥后沉积物与河水的充分混合也会加剧泥浆中的污染。尽管经压滤和沉降后,回水的污染物含量都已降低,但仍有一些污染物残留在回水中。同时,在回流河道污水处理池末端通过超磁净化技术,在有效期内除去了污泥中的大悬浮液、总磷等物质,尤其适合除去小悬浮液、难以确定的总磷以及其他轻污物,并保证回流河道的残余污水没有对周边环境造成二次污染。

六、通过保护城市河道边坡缓解淤泥的措施

要完全解决黑臭水体,还需要借助更现代化的治理技术,目前我国的黑臭水治理技术仍有发展空间。黑臭水污染的城市相当广阔,如果无法达到相应规范的要求,可能会对环境、空气质量、水资源以及环境等产生严重损害。所以,城市中黑臭水体处置方法的落后严重抑制着行业的进步与发展,政府在处置黑臭水体之时,有必要对城市河流边坡做好保护,以减少城市污水入河现象,从而提升对黑臭水体的处置效益。

（一）格混凝土植草护坡

框架混凝土植草护坡方法是指根据河流建设的具体需要,用水泥做成不同形式的水泥砌块,并按设计标准施工。浇筑完毕后,先建立框架,然后再在框架内填土并栽种植被,不但能够达到护坡功效,还能够达到城市美化和绿化的功效。而且,这种倾斜的保护方式不易产生老化,而且具备长期性和耐久性。

（二）连锁块护坡

锁块的倾斜保护具有自锁、耐久性好、防清洗的特点，使用了相对特殊的锁设计,把钥匙块联系在一起,以保证准确定位，避免移动。这种护坡能够扩大花卉的栽培范围,达到园林绿化效果,改善城市生态。

（三）砖砌边坡的生态防护

环保砖是一个正六角形的空心砖,厚度约为10cm，这种砖主要是由合成纤维和水泥制成，不仅耐久性很好,而且承载能力高。边坡保护功能必须具备良好的稳定性与可靠性，能在城市河道工程中达到良好的使用效益,符合工程的基本条件。同时,利用生态砖孔隙,为植被提供优越的生长条件,涵养水源,给城市居民提供良好的自然景观与自然环境,使河道工程与生态融合。

生态混凝土护坡技术主要应用在现阶段的中小河道整治中，该种护坡技术的好处是后期养护比较简单。既可达到良好的护坡生态功效,又可起到良好的景观目的。但是,该种护坡方式的主要弊端是初期建设成本投入很大、施工难度较大。