關于河湖景觀水系治理新技術——直接凈化方法理論的初步探析

孫威

(蘇州園林營造產業股份有限公司,江蘇 蘇州 215104)

關于河湖景觀水系治理新技術——直接凈化方法理論的初步探析

孫威

(蘇州園林營造產業股份有限公司,江蘇 蘇州 215104)

摘要：指出了河湖景觀水系治理新技術直接凈化方法的技術探索和分析是鑒于需求而做出的一種嘗試。為了徹底解決水體的污泥淤積和水體渾濁問題,針對水體的具體情況,探討了治理技術方案,以達到全面降解各種污染物,提升水體透明度,提高水體質量等級,改善水景觀感的目的。

關鍵詞：景觀水系;治理;直接凈化;應用

中圖分類號：K915

文獻標識碼：A

文章編號：編號：1674-9944(2015)09-0116-03

收稿日期：2015-07-08

作者簡介：孫威(1973—)，男，江蘇鹽城人,高級工程師,國家注冊一級建造師,主要從事園林景觀工程、河湖水系整治工程、市政公用工程的項目施工建設管理工作。

1引言

黨的“十八大”提出了緊緊圍繞建設美麗中國,深化生態文明體制改革,加快建立生態文明制度,并將水資源管理、水環境保護、水生態修復等納入生態文明制度建設重要內容,并提出了明確要求。水生態文明是生態文明的重要組成部分和基礎保障。所以如何貫徹落實黨的“十八大”精神,進一步提升河湖管理的能力和水平,努力實現河湖水域不萎縮、功能不衰減、生態不惡化,以健康完整的河湖功能支撐經濟社會的可持續發展是環境景觀企業及工程技術人員面臨的一個重要任務和課題。

2河湖環境的現狀及治理情況分析

2.1　我國河湖景觀水系環境的現狀分析

隨著經濟發展和人類活動加劇,污水排放日益增多,河流作為納污主體,稀釋凈化作用逐漸削弱,超過了河流自凈界限,引起水體嚴重污染。河流的水質污染主要表現在兩個方面:一是有機污染物嚴重超標,溶解氧不足,厭氧分解產生的臭氣和黑液造成水體黑臭污染;二是氮、磷等含量增加,造成水體富營養化污染,藻類大量繁殖形成水華。

2.2　我國河湖景觀水系環境的治理情況分析

我國河湖治理基本是水利部門主導的,目前主要采用一些水利工程措施進行治理,如截污、清淤、換水、駁岸美化等;由于存在偷排和雨污合流問題,無法保證徹底截留污水入河,一旦污水進入河流,則清淤、換水、駁岸美化等措施就完全無能為力。所以上述治理措施只能算是河流治理的第一階段,而且是輔助階段,沒有觸及河水污染的根本。也有一些地方采取了簡易治理措施,主要是水生植物栽培(人工浮島等)和投撒微生物制劑。這些也只能算是簡易治理措施。人工浮島上栽種植物基本上就是水面綠化,對水質的凈化作用很少,只是好看而已。僅能抵御較小的沖擊污染負荷,遇到突發的環境自然災害,沖擊污染遠遠大于自凈能力時,生態系統往往在段時間內被摧毀。微生物制劑由于沒有附著繁殖的載體,不能長期固定生長,更由于河水流動而流失,所以只是短期行為,不能長久見效(圖1)。

圖1　南京江寧區某河道(采用浮島法治理,河水黑臭問題　　　仍然嚴重)

3河湖(流)景觀水系治理中直接凈化方法理念的嘗試

3.1　采用河湖(流)景觀水系直接凈化方法的理論基礎

由于河流中面源污水的流入不可避免,因此必須解決河水中有機污染物的去除問題。對此可以提出一個新的治理理念-借鑒污水處理廠的原理,直接在河床里構建污水處理體系,對河流污染物就地治理,這就是“HDP河流直接凈化技術”。當然,如果擔心洪水影響,可以在河邊開挖池塘,把污水處理系統建造在池塘里,把河水引入池塘做短暫停留,治理后再流入河道,對于很多流量較小的郊區河道可以這么做。

無論是水量少的死水河道,還是流量大的活水河道,無論是否排洪、行船,只要對河流直接凈化體系的實施方式加以變通,都能在原理不變的情況下,既能發揮作用,又能解決阻礙行洪、或被洪水沖毀的問題。目前在國際上最廣泛采用的河湖直接凈化法為接觸氧化法,在國內目前僅限于用在集中式污水處理廠中,其實完全可以把河床、湖泊當做天然的處理地,將填料和曝氣設備就近設置在河床或湖泊里。生物接觸氧化法最適合河湖這種地表水域特性,只要把適當的填料浸到河湖中,再采取適當的曝氣措施,就能滿足生物接觸氧化法的特征要求。當然考慮到河湖的野外露天環境,曝氣方式應該與污水處理廠有所不同。

河湖直接凈化有著極佳的用途和便利。對于做過截污清淤、水系整治的河湖而言,它起著河湖免疫系統的作用,能極大地增強河湖的自凈能力,消滅臭氣、氧化淤泥,防止污染的復發。對于無法徹底截污的污染河湖,它能直接實現對河湖污染的原位治理和還清。因此,直接凈化技術是河湖水處理領域中非常具有生命力的前沿技術。

3.2　國外河湖景觀水系直接凈化技術和實用實例

日本在20世紀70年代就面臨著中國目前的問題,即雖然污水處理率已經很高,流向河流湖泊的污水基本被截流,但河流湖泊等景觀水的水質卻沒有想象那樣徹底好轉。在認識到景觀水體的污染特性之后,日本從80年代初就開始進行河流湖泊直接凈化的實踐。1983年,日本第一個河流直接凈化設施在多摩川的支流野川開始正式投入使用,此后在各地逐漸推廣,如平獺川、古崎川、高良川、大倔川、富雄川等都先后開工興建了河流直接凈化設施。進入90年代,河湖直接凈化設施在日本被大量建設,日本建設省開展“清流再生21”計劃,在全國大范圍開展河湖直接凈化技術的普及、推廣。

日本的河流湖泊景觀水系直接凈化工程中80%的項目采用的是生物接觸氧化法。至今在政府部門日本建設省的領導下,在全國已經實施了上千個項目,取得了非常明顯的效果。由此,河湖直接凈化成為日本環保行業的熱門研究方向,成為國際河湖治理的前沿學科和前沿技術。現在正日趨成熟,并顯示出強大生命力。

圖2是日本大阪府轄區所實施的河流直接凈化工程。其中“接觸酸化法”就是接觸氧化法(圖2)。

圖2　日本大阪府轄區所實施的河流直接凈化工程示例

圖3是日本神奈川縣相模湖為防止藍藻水華泛濫所采取的綜合對策示意圖。其中采用了水體流動化促進裝置、散氣式曝氣裝置、間歇空氣揚水筒式曝氣裝置、藻類機械回收裝置(藻類回收船)等措施(圖4)。

圖3　日本神奈川縣相模湖為防止藍藻水華泛濫所采取的　　 綜合對策

3.3　采用河湖(流)直接凈化的具體方法的探索

可以學習研究這項由日本發起的國際前沿技術——地表河湖的直接凈化技術。根據我們自己的國情進行了一系列深入的研究和開發,特別是根據我國河湖污染特點開發了很多針對性工藝和產品,形成了一個完整的成套技術體系,使治理效果大幅度提高,也使治理成本相對于傳統污水處理而言大幅度下降。HDP河湖水域直接凈化技術可對流動河流、非流動河道等不同情況進行針對性的綜合治理,具體如圖5、圖6所示。

圖4　日本部分直接凈化工程的現場照片

圖5　HDP河湖水域直接凈化技術(針對流動河流)

圖6　HDP河湖水域直接凈化技術(針對非流動河流)

HDP河湖水域直接凈化技術把河流、湖泊當做天然的接觸氧化處理池,將曝氣設備、生物填料等直接置于河湖中,采用國內某些專業廠家的專利設備——超大流量曝氣造流機,驅動龐大的河湖水體進一步流動、循環并高效曝氣。工藝借鑒城市生活污水處理廠的生化(微生物凈化)原理,直接在河湖內部構筑類似污水廠的生物凈化體系,培養龐大的微生物種群,讓微生物吃掉水中的有機污染物,從而凈化水體。如同在河湖內建造了一個“看不見的污水處理廠”。具體而言,河湖景觀水域直接凈化技術實現了如下兩大基本功能模塊。

3.3.1曝氣充氧功能的應用

污染嚴重的城市河道一般都缺氧嚴重,缺氧條件下會產生沼氣,使水體發臭發黑。溶解氧也是水中魚蝦、微生物、水草等動植物的生存基礎。曝氣充氧是解決水體黑臭的必要手段,曝氣機雖然早已有之,但常規的鼓風機曝氣根本無法在形態復雜面積龐大的河湖水域里安裝,機械曝氣機擴散面積很小,除非高密度設置否則無法對大水面均勻曝氣,真正適合用于龐大河湖的曝氣機幾乎沒有。我們可以采用國際先進產品“超大流量造流曝氣機”,既能高效曝氣,又能將溶解氧大范圍擴散,特別適合大水面的河湖曝氣,而且無需用繩索牽拉固定,安裝使用非常方便。

3.3.2微生物凈化功能的應用

在水體中安放特殊的微生物載體,水中原有土著微生物或人工投撒的微生物菌種附著在載體上大量生長。大量的微生物以水中污染物為食,從而就降解污染物,極大地強化了水體自凈力,全面提升了水質。

微生物凈化水質這一點正是污水廠的原理,通過這種方式得以簡單地實現。曝氣充氧為大量微生物呼吸生存創造條件,生物填料則為微生物繁殖和降解污染物提供了場所,兩大功能模塊互相配合,在河道中建立了如同小型污水處理廠的生物凈化系統,培育土著微生物的大量繁殖,恢復河道的自凈能力,實現了污水廠生物接觸氧化的效果。

當然實際工程應用中,還需要根據情況追加其它輔助工藝,共同組成一個完整的治理工藝,以便適應各種復雜多變的水環境,解決用戶各種難題。

4結語

水體凈化速度大于水體惡化速度強大的凈化能力,使得河道的凈化速度大于水體惡化速度,徹底扭轉水體惡化趨勢,從而使水體越來越清澈,實現良性循環。解決了一直以來水體惡化速度大于自凈速度的難題。

當然,河湖水體治理的方法很多,各種方法的應用也將逐步得到推廣。這里只是想拋磚引玉地談談自己關于河湖治理過程中的想法和體會,期待著環境治理的同行們各抒己見,共同學習交流一起為改善我們的家園共同努力。國內社會各界對環境治理的意識和需求在逐步提高,黨和政府也陸續出臺了系列關于環境治理的政策性文件。隨著社會的不斷進步,人民環境意識的逐步提高,河湖水體的污染也將逐步得到控制和改善,我們工程技術人員的不斷探索將逐步適應和滿足河湖水體的治理需求。相信在不遠的將來,在我們全社會的共同努力下大家一定會打造出一個水清、地綠、天藍的幸福之地。

參考文獻：

[1] 黃建軍.北京佳業佳境環保科技有限公司研究的《日本國際前沿技術——地表景觀水的直接凈化技術》.

[2] 王宗亮.《2003年北京“水與奧運”學術研討會》的會議交流文章:延慶縣西湖水污染現狀及防治措施.

[3] 卜偉.城市河流污染治理的新觀念探討[J].環境科學與管理,2006(11).