城市河流水污染控制技術

劉　瑾

摘 要:文章分析了城市河道污染的成因,以此為切入點,逐一闡述城市河道污染的治理技術;河水化學處理技術、曝氣復氧技術、底層疏浚和綜合調水技術、河流生態修復技術。并對每項技術的優缺點進行了一一點評,指出:河道污染后采用修復技術,要視河水污染程度而定,要視治污達到的標準而定,目標決定技術的選擇。

關鍵詞:城市河道污染;污染成因;控制技術

中圖分類號:X52

文獻標識碼: A

文章編號:1005-569X(2009)06-0017-02

1 引 言

伴隨著人類文明的進步和社會發展,人們對環境問題的認識逐漸得到深入,人類所擁有的環境技術也正經歷著不斷發展提高的過程。由于城市污水的排入,污染了城市河流水質,改變著城市河流段的自然狀態,使這些河流段逐漸消失著自然特性,尤其是消失著河水自然凈化的能力,造成城市河流水質污染[1]。本文在分析城市污水河流污染基礎上,對于常用的集中河流水污染控制技術進行相關分析。

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過了水體的背景值,且改變了水體的理化性質,使城市河流的生態系統和水體的功能受到破壞,從而淪為“城市污染河流”。從社會經濟角度分析主要原因可以分為3類:

(1)城市污水排放總量不斷增長,但污水的處理率沒有同步增加,致使河流遭受嚴重污染,既影響了城市河流的水質,又影響了城市的景觀,破壞了城市的生態環境,使人們的健康和生活受到損害。

(2)工業廢水排放仍是城市河流目前的重要污染源。雖然外資企業、合資企業和國有大中型企業的污水得到了有效治理,對污染嚴重的工廠采取了關閉、搬遷等措施,但是許多中小型企業和鄉鎮企業的廢水沒有得到有效治理,偷排、漏排的現象時有發生,甚至對有些國家明確規定不許排放的有毒有害物質仍排放入河流,導致河流污染日趨嚴重。

(3)隨著郊區城市化發展,小城鎮的生活污水量急劇增加,化肥、農藥的流失量也越來越多,而且郊區畜禽養殖業的發展,使規模化養殖場的糞尿和廢水基本上未經處理就直接排入河流,成為日益嚴重的污染源。

3 城市污染河流的常用控制技術

城市污染河流的常用污染控制技術按照其性質可分為化學法、物理法和生物修復法和生態恢復法等等。其中化學絮凝技術等已經在國內一些河流水體的治理中得到應用[2,3]。

3.1河水化學處理技術

河水化學處理技術包括化學絮凝、化學除藻和重金屬的化學固定等,化學處理法的突出特點在于其見效快、方法簡單,在某些特殊的條件下對受污染嚴重的城市河流運用化學處理法,能夠起到控制和緩解污染的作用。

(1)化學絮凝處理技術是一種通過投加化學藥劑(一般為混凝劑)去除水體中污染物,而達到改善水質的污水處理技術。近年來,化學絮凝技術在強化城市污水一級處理的效果方面得到了廣泛的研究和應用。隨看水體污染的形勢日趨嚴竣,對嚴重污染的水體(如黑臭水體的治理),化學絮凝處理技術的快速和高效也受到人們的重視。

絮凝沉淀對于控制污染河流內源磷負荷,特別是河流底泥的磷釋放,有一定的效果。常用藥劑有:硫酸亞鐵、氛化亞鐵、硫酸鋁、堿式氯化鋁、明礬、聚丙烯酞胺、聚丙烯酸鈉等。

化學絮凝處理技術應用于污染河水治理一般有2種:一種是直接將藥劑投加到水體中改善水質;第二種是將河水用泵提升至建于岸邊的構筑物中,投加藥劑使之發生絮凝沉淀,出水回流至河道,從而凈化水體。前者發揮作用快,但有一定局限性。第二種應用方式實質上就是污染河水的化學強化一級處理。

化學絮凝技術具有適應天然河道水力及污染物負荷變化大的特點,特別是去除磷與COD污染物的效果更明顯,這對減輕我國南方區域性河流和湖泊富營養化具有重要應用價值。

(2)化學除藻,化學除藻是控制藻類生長的快速有效方法,在治理湖泊富營養化中已有應用。化學除藻操作簡單,可在短時間內取得明顯的除藻效果,提高水體透明度,其效果可以參考滇池的應用情況。但該法不能將氮磷等營養物質清除出水體,不能從根本上解決水體富營養化。

(3)重金屬的化學固定。調高PH值是將重金屬結合在底泥中的主要化學方法,在較高PH環境下,重金屬會形成硅酸鹽、碳酸鹽、氫氧化物等難溶性沉淀物。

3.2 曝氣復氧技術

污染嚴重的河道水體由于耗氧量大于水體的自然復氧量,溶解氧很低,甚至處于缺氧(或厭氧)狀態。向處于缺氧(或厭氧)狀態的河道進行人工充氧(此過程稱為河道曝氣復氧)以增強河道的自凈能力,改善水質、改善或恢復河道的生態環境。其原理是水體中的溶解氧與黑臭物質(如H2S、FeS等還原性物質)之向發生了氧化還原反應,且具有反應速率快的特點。

河流曝氣技術般應用在以下2種情況:第一種是在污水截流管道或其他污水處理設施建成之前,為解決河流水體的嚴重有機污染和黑臭問題而進行人工充氧,如德國萊因河支流Emscher河的人工充氧。第二種是在已經治理過的河道中設立人工曝氣裝置作為對付突發性河流污染(如暴雨溢流、企業突發事故排放等)的應急措施。如英國泰晤士河的移動式充氧平臺(曝氣船)。河流曝氣技術存在消耗較大的缺點,因此在治理河流時應根據河流水體的污染實際情況與財力狀況選擇合理的處理技術。

3.3 底泥疏浚和綜合調水

(1)底泥疏浚。河流中的沉積物又稱為底泥,城市河流的底泥由于歷年排放的污染物大量聚集,稱為內污染源。在污染控制達到一定程度后,底泥的污染將會突顯出來,成為與水質變化密切相關的問題。河流底泥中的污染成分較復雜,主要污染物為重金屬和有機污染物等。疏浚污染底泥意味著將污染物從河道系統中清除出去,可以較大程度地削減底泥對上覆水體的污染貢獻率,尤其能顯著降低內源磷負荷,從而改善水質。一般不宜將底泥全部挖除或挖得過深,否則可能破壞水生生態系統。河流底泥疏浚通常使用挖泥船,對于枯水期斷流的河流可以利用枯水期清淤。

(2)綜合調水。綜合調水是河流污染治理的重要輔助措施,通過調水對河網水流進行科學調度,盡量提高水體流動能力,是改善水質的一項有效工程措施。水資源調度不同于河網水流調度,前者主要解決水資源再分配問題,后者主要解決平原河網地區的水質污染和汛期排澇問題,調水的目的是通過水利設施(如閘門、泵站)的調控,引入污染河道上游或附近的清潔水源,改善下游污染河道水質。

3.4 河流的生態恢復

生態恢復(ecological restoration)是指通過人為的調控,使受損害的生態系統恢復到受干擾前的自然狀況,恢復其合理的內部結構、高效的系統功能和協調的內在關系。人類對河流兩岸的過度利用、污水的大量排放,對河流生態系統形成巨大的干擾,引起生態系統的退化和損害。一般而言,河流生態恢復應該包括以下3個方面的內容:

(1)恢復河流環境,河流生態恢復要求重建或恢復己經退化的河流環境狀況。河流從上游到下游,從河床到河岸,都依賴地質地貌、水文氣象等自然環境條件的變化,是河流生態系統發。

(2)恢復生態系統的結構和功能,河流生態系統的結構包括群落組成、營養結構、空間結構和季節結構,在恢復計劃中應該綜合考慮。

(3)維護和改善流域范圍的生態和景觀,河流生態恢復計劃不僅針對河流本身,而應該考慮流域的影響和變化。

常用河流生態修復技術包括以下幾種:

(1)人工濕地技術。人工濕地是一種由人工建造和監督控制的、與沼澤地類似的地面,這種濕地系統是在一定長寬比及地面有坡度的洼地中,由土壤和填料如礫石等混合組成填料床,廢水可以在床體的填料縫隙中流動,或在床體的表面流動,并在床的表面種植具有處理性能好、成活率高、抗水性能強、成長周期長、美觀及具有經濟價值的水生植物如蘆葦等,形成一個獨特的生態環境,對污水進行處理。人工濕地的污染凈化過程涉及物理、化學、生物等多方面綜合作用。

(2)植物進化技術,河水植物凈化技術主要有浮床植物技術,該技術的核心是將植物種植到水體水面上,利用植物的生長從污染水體中吸收利用大量污染物(主要是氮、磷等營養元素)。

(3)滲流生物膜凈化技術,為了強化周叢生物對河水中有機污染物的去除作用,可以用卵石等作填料,在河灘或者河岸構筑滲流生物膜凈化床。滲流生物膜凈化床因填料材料和粒徑的不同,除了生物降解有機物外,還可能產生物理吸附、沉降、過濾等作用,去除懸浮物和氮、磷、重金屬等。

(4)多自然型河流構建技術,建多自然型河流思路的共同特點是通過河流生態系統的修復,恢復提高河流的自凈能力。多自然型河流構建技術包括生物和物理兩部分。

4結語

城市河流污染程度不同,采取的治污技術也就因情況而變化。廣州珠江的治污,既挖掉底泥,又引進新的水源;太湖藍藻暴發,就是采取化學除藻法;遼寧葫蘆島市內河道污染后,采取的是生態恢復技術。對于河道治污,只有治污標準確定后,才能決定選擇何種治污方法,目標決定技術的選擇。

參考文獻:

[1] 梁家俊. 淺談河流污染防治[J]. 科技信息:(學術版),2007(28).

[2] 徐海娟,馮本秀. 河流污染治理與生態恢復技術研究進展[J]. 廣東化工,2008,35(7).

[3] 徐軼,來永斌,賈軼然,等. 絮凝沉淀和人工濕地技術在河流污染治理中的應用[J]. 環境科學與管理, 2008,33(6).