河道低控源污染截污凈化試驗研究

安徽黃河水處理科技股份有限公司 吳翔，何婷

黑臭水體治理首先在于控源截污，而河道截污工作復雜且涉及面廣，老城區(qū)管網老化、雨污混接，部分企業(yè)雨污混接、居民環(huán)保意識不強隨意亂倒垃圾等原因，造成了河道不同程度受到點源和面源污染。

針對該難題，各種截污措施也是層出不窮，如傳統(tǒng)的截污管網工程、新型浜河帶真空截污措施[1]、原位強化處理措施等，雖然發(fā)揮了一定的截污效果，但均存在無法完全截污，實現(xiàn)零污染入河的目標。

本研究對截污不徹底的工程和控源截污不完全的少量污水入河污染問題，提出了在入河排口處沿岸設置線性生態(tài)截留凈化溝，利用加氣混凝土塊、交替式AO凈化和生態(tài)浮島的協(xié)同作用，對入河污染物進行降解和吸附，減輕水體自凈壓力，達到提供河道水質，水清岸綠的效果。

一、試驗場地

試驗段河道為某市碧溪河，河道全長1057m，水域面積為15942m2，常水位6.20m，艷陽橋位于碧溪河的中部。艷陽橋周邊小區(qū)建成年代較久，污水管網和雨水管網布置復雜，且存在混接現(xiàn)象，經過管網改造，從源頭進行雨污分流，使得大部分污水被截流。但有些地方人流房屋密集、管道錯綜復雜、施工場地狹小、周邊障礙物多，其改造難度極大[2]。導致截污難以徹底，仍有少量污水入河。經過調研，該排口入河污水量每日變化不定，約在10-20m33/d，入河水質CODcr147.75mg/L，NH3-N9.52mg/L，TP2.05mg/L，TN16.55mg/L。因周邊建筑密集，截污改造投入成本較高，綜合考慮采用河道末端截污方案，沿河道兩岸構建線性生態(tài)截流凈化溝。將排口污水進行攔蓄收集和消解凈化，防止污水直接入河造成污染。

二、試驗裝置

線性生態(tài)截流凈化溝裝置采用模塊化拼裝，由加氣塊填料區(qū)及復合型生態(tài)浮床組成（見圖1）。加氣塊填料區(qū)整體材料密度小于水，漂浮在水面上，上面種植浮水植物，加氣塊填料本身對水中的磷有吸附作用，降低入河污水中的TP含量。曹杰等[3]對磷在有植被系統(tǒng)和無植被系統(tǒng)濕地空間中的分配進行了研究，表明不管是有植被系統(tǒng)和無植被系統(tǒng)通過基質去除的TP量占TP的比例都大于植物吸收比例，但由于植物的存在通過根際作用，可以更好地提高磷在介質中的沉淀效率。復合型生態(tài)浮床下面懸掛生物填料，有利于微生物的附著和生長。分段布置微孔曝氣管，使之形成厭氧或好氧環(huán)境，相當于交替式AO工藝，促進不同類型的微生物的富集生長，復合型生態(tài)浮床上面種植水生植物，利用微生物新陳代謝和水生植物生長吸收的協(xié)同作用，對水中的氮、磷等污染物進行吸收和去除，從而實現(xiàn)水體污染物治理與凈化的目的。

圖1 線性生態(tài)截留凈化溝裝置圖(試驗安裝完成階段 試驗穩(wěn)定運行階段)

三、啟動和運行

線性生態(tài)截流凈化溝設施安裝完成后，需要等待移栽的水生植物重新生根發(fā)芽，恢復生命活力；同時，在線性生態(tài)截流凈化溝內加入激活的微生物菌劑，并開啟曝氣系統(tǒng)，使微生物在復合型生態(tài)浮床下面的生物填料上附著生長。約30天后，水生植物恢復生命力，復合型生態(tài)浮床下面的生物填料上的微生物附著生長掛膜成功。線性生態(tài)截流凈化溝的截污和凈化功能基本具備，經取樣檢測當氨氮和TP去除率達到70%以上且趨于穩(wěn)定。

四、試驗方法

線性生態(tài)截流凈化溝，主要由排口起端加氣混凝土塊區(qū)及排口兩側上下游的復合型生態(tài)浮床組成的交替式AO區(qū)組成。排口污水沿線性生態(tài)截流凈化溝向兩頭流動，其中與河道流向相同的部分為順流段，反之為逆流段。取樣點分布詳見圖2。取樣頻率為2天1次。在線性生態(tài)截流凈化溝穩(wěn)定運行后，從8月21日至29日，對線性生態(tài)截流凈化溝進行連續(xù)定點取樣檢測，觀察不同情況下，線性生態(tài)截流凈化溝的凈化處理效果。

圖2 凈化溝取樣點分布圖

五、低控源截污凈化效果

污水通過排口進入凈化溝后，首先進入加氣混凝土塊單元，加氣混凝土塊單元內布置直徑5-8cm的加氣混凝土塊，利用加氣混凝土塊吸附水中磷的特性，降低入河污水中的TP含量，平均有效去除率達41.42%。之后進入由復合型生態(tài)浮床組成的交替式AO處理段，復合型生態(tài)浮床下面懸掛生物填料，有利于微生物的附著和生長。分段布置微孔曝氣管，使之形成厭氧或好氧環(huán)境，促進不同類型的微生物的富集生長，復合型生態(tài)浮床上面種植水生植物，通過微生物新陳代謝和水生植物生長吸收的協(xié)同作用，對水中的氮、磷等污染負荷進行吸收去除，從而實現(xiàn)水體污染物治理與凈化的目的。

（一）凈化溝逆流凈化效果

由圖3可知，入河污水進入凈化溝內，按河道水流的逆流方向向凈化溝6號點流動，到達凈化溝2點時，此時污水主要通過加氣混凝土塊吸附水中磷，降低入河污水中的TP含量，平均有效去除率達41.42%。之后流經由復合型生態(tài)浮床組成的交替式AO處理段，在經過2次AO處理段后，到達凈化溝4號點時，污染物濃度最低，CODcr為14.69mg/L，NH3-N為1.20 mg/L，TP為0.36 mg/L，TN為 3.09 mg/L。即去除效果率達到最大值，CODcr去除率為90.06%，NH3-N去除率為87.36%，TP去除率為82.46%，TN去除率為81.34%。

圖3 凈化溝逆流凈化效果平均值

而河道水體污染物濃度為：CODcr為 59.59mg/L，NH3-N為3.74 mg/L，TP 為 0.59 mg/L，TN為9.98mg/L。說明，入河污水在經過線性生態(tài)截流凈化溝的凈化處理后，整體污染物濃度水平低于河道本身的污染物濃度，達到了防止污水直接入河，造成河道污染的目的。

異常情況：根據圖表的數據顯示，凈化溝4號點之后，水體污染物濃度逐漸升高，與河道水體的污染物濃度呈現(xiàn)一定的濃度梯度比例。

異常分析：考慮到凈化溝內的水流方向為河道水流的逆流方向，且凈化溝6號點的出口端未敞開式，為不影響河道行洪斷面，沒有設置防止河水進入的設施，因此，存在上游河道水體從凈化溝6號點的出口端向凈化溝內流動的情況，使得河道內的污染物較高濃度與凈化溝內的污染物較低濃度發(fā)生融合，濃度均化，在凈化溝4號點達到水質平衡。

（二）凈化溝順流凈化效果

由圖4可知，入河污水進入凈化溝內，按河道水流的順流方向向凈化溝7號點流動，到達凈化溝3點時，此時污水主要通過加氣混凝土塊吸附水中磷，降低入河污水中的TP含量，平均有效去除率達38.79%。之后流經由復合型生態(tài)浮床組成的交替式AO處理段，在經過3次AO處理段后，到達凈化溝7號點時，污染物濃度最低，CODcr為43.89mg/L，NH3-N為2.48 mg/L，TP為0.55mg/L，TN為 6.54mg/L。 即去除效果率達到最大值，CODcr去除率為70.30%，NH3-N去除率為74.00%，TP去除率為73.10%，TN去除率為60.50%。

圖4 凈化溝順流凈化效果平均值

而河道水體污染物濃度為：CODcr為 59.59mg/L，NH3-N為3.74 mg/L，TP為0.59 mg/L，TN為9.98mg/L。說明，入河污水在經過線性生態(tài)截流凈化溝的凈化處理后，整體污染物濃度水平低于河道本身的污染物濃度，達到了防止污水直接入河，造成河道污染的目的。

（三）凈化溝順逆流凈化效果對比

由表1可知，凈化溝的逆流凈化處理效果在各項指標上都優(yōu)于順流凈化效果。而現(xiàn)場艷陽橋兩側的凈化溝的布置相同，外部自然條件如光照、氣溫等，也相同。分析兩者最大的不同之處為流向不同，逆流情況時，污水向西流，會在出口端與河道水體對沖，從而影響水流速度。而順流則向東流，沒有此情況，因此流速不變。在凈化溝布置相同的情況下，兩側不同的流速，導致污水在加氣混凝土處理段、由復合型生態(tài)浮床組成的交替式AO處理段的停留時間不同，從而導致污水的處理效果不同。綜上分析，加大順流凈化溝的停留時間，可以提高污染物的去除率。

表1 凈化溝順逆流凈化效果對比(單位：mg/L)

六、結論與建議

（1）線性生態(tài)截流凈化溝逆流凈化處理，污染物濃度最低時，CODcr為14.69mg/L，NH3-N為1.20 mg/L，TP為0.36 mg/L，TN為3.09 mg/L。即去除效果率達到最大值，CODcr去 除 率為 90.06%，NH3-N去除率為87.36%，TP去除率為82.46%，TN去除率為81.34%。

（2）線性生態(tài)截流凈化溝順流凈化處理，污染物濃度最低時，CODcr為 43.89mg/L，NH3-N為 2.48 mg/L，TP 為 0.55 mg/L，TN為 6.54mg/L。 即 去 除 效果率達到最大值，CODcr去除率為70.30%，NH3-N去除率為74.00%，TP去除率為73.10%，TN去除率為60.50%。

（3）河道水體污染物平均濃 度 為：CODcr為 59.59mg/L，NH3-N為 3.74 mg/L，TP為 0.59 mg/L，TN為9.98mg/L。說明，入河污水在經過線性生態(tài)截流凈化溝的凈化處理后，不論順流和逆流，整體污染物濃度水平低于河道本身的污染物濃度，達到了防止污水直接入河，造成河道污染的目的。

（4）通過凈化溝順流和逆流的凈化效果分析可知，對混接排口進行簡易的控源截污措施，在有限的時間內進行污染物降解，有效提高河道自凈能力。

（5）由于艷陽橋下的入河污水水質水量的不確定性和間歇性，無法準確測算出最適宜的停留時間，這在以后的實驗中需要進一步研究和探討。