江苏某黑臭河道综合治理水质提升工程实例.pdf

第49卷 第 10 期2023 年 10 月Vol.49 No.10Oct.,2023水处理技术水处理技术TECHNOLOGY OF WATER TREATMENT江苏某黑臭河道综合治理水质提升工程实例江苏某黑臭河道综合治理水质提升工程实例丁付革，甘雁飞*，张骏，袁大英（中交上海航道局有限公司江苏交通建设工程分公司，江苏 南京 210000）摘摘 要要:针对江苏省扬中市某黑臭河道污染情况，采用“控源截污+沉水植物+微孔曝气+仿生生物帘+生态浮床”组合工艺构建生物/生态系统进行综合治理。运行结果表明，出水透明度达到70 cm，ORP达到145 mV，DO达到5.1 mg/L，NH3-N降至0.9 mg/L，COD降至20 mg/L，TP降至0.31 mg/L，达到GB 38382002中的类水标准，部分指标达到GB 38382002中的类水标准，消除了河道黑臭现象。运行费用约为0.01元/（m2d），运行费用较低。该项目可为同类城市黑臭河道水质净化提升提供经验参考。关键词关键词:黑臭河道;沉水植物;微孔曝气;仿生生物帘;生态浮床开放科学开放科学（资源服务资源服务）标识码标识码（OSID）:中图分类号中图分类号:X522 文献标识码文献标识码:B 文章编号文章编号:10003770(2023)10-0153-004随着国家经济的飞速发展和城镇化、工业化快速推进，但还是存在很多污水管网不完善、水系不通等问题，从而引发一系列城市河道污染问题，包括有水体缺氧、恶臭散发等，造成黑臭水体，直接影响居民正常生活，因此开展黑臭河道水体有效治理极为重要1-2。传统单一的河道治理技术难以取得持续性效果，投加化学药剂的方法会引发二次污染问题，因此需要通过构建与恢复生态系统，持续去除水体污染物，改善生态环境，常用的方法包括有生态浮床、曝气增氧、固化微生物、水生植物等生物/生态协同作用，提高水体内部和周围环境的生物多样性，有效消除河道黑臭问题3-5。笔者以江苏省扬中市某黑臭河道作为研究对象，采用控源截污、沉水植物、微孔曝气、仿生生物帘和生态浮床组合工艺构建生物/生态系统进行综合治理。1 工程概况工程概况1.1河道简介河道简介本项目治理的黑臭河道位于江苏省扬中市，东西走向，直流长江，总河道长约2.4 km，宽约10 m，水深约2 m，总面积约24 000 m2，河床两侧为直立式混凝土硬质挡墙，前期由于河道周边大量的生活污水直排河道，使得河道水质逐年下降，底泥厚度约30 cm。1.2河道水质河道水质在踏勘现场时沿河道平均间隔480 m选取采样点，采样点共设6个，测得河道治理前水质指标见表1。由表1可知，根据 地表水环境质量标准（GB 38382002），该河道为劣类水体6。根据 城市黑臭水体整治工作指南 中表2“城市黑臭水体污染程度分级标准”得知该河道为轻度黑臭。河道整体感观发黑发臭，污染严重。1.3治理目标治理目标通过治理，改善河道水体颜色，消除异味，消除河道黑臭现象，透明度25 cm，ORP50 mV，DO、表1河道水质Tab.1River water quality点位123456pH7.147.037.187.117.127.09透明度/cm121411151615ORP/mV-108-102-111-100-97-95（DO）/（mg L-1）0.330.380.300.420.540.49（NH3-N）/（mg L-1）12.4111.3412.5210.829.359.76COD/（mg L-1）73.7872.5974.0172.1471.7972.11（TP）/（mg L-1）1.221.151.261.131.041.09DOI:10.16796/ki.10003770.2023.10.030收稿日期：2022-08-11基金项目：中交上海航道局科技研发项目“沿江城区内源污染控制及生态修复技术研究”（SHJKJ-2020-028）作者简介：丁付革（1981），男，高级工程师，主要从事水生态工作；电子邮件：通讯作者：甘雁飞，硕士；电子邮件：153第 49 卷 第 10 期水处理技术水处理技术NH3-N、COD、TP、pH 等水质指标达到 GB 38382002中的类水标准。2 工艺设计工艺设计根据本项目水体污染情况和项目特点，经综合考虑，主要采用“控源截污+沉水植物+微孔曝气+仿生生物帘+生态浮床”组合工艺构建生物/生态系统，对本项目黑臭水体综合治理。工艺流程见图1。2.1控源截污控源截污本项目附近周边大量的生活污水直排河道，采用管道截流方式将污水引流至污水管网，避免后续对河道造成持续性破坏。另外对河道内淤泥和垃圾进行拉网式清理，主要包括围堰抽水、清淤、清理建筑垃圾和生活垃圾，河底适当塑形，完善河底沉水植物的种植基础。2.2沉水植物沉水植物待河道内底泥和垃圾清理完成后，在河底种植沉水植物。选用净水能力强、景观效果好、不会恣意泛滥生长的沉水植物，主要包括有苦草、伊乐藻、金鱼藻、黑藻、圆币草、聚草等。种植密度分别为，苦草：高度 3040 cm，6080株/m2；伊乐藻：高度 3040 cm，4060株/m2；金鱼藻：高度3040 cm，3050 株/m2；黑藻：1015 芽/丛，912 丛/m2；圆币草：高度 3040 cm，25 株/m2；聚草：高度 3040 cm，25株/m2。沉水植物总种植面积为19 500 m2。2.3微孔曝气微孔曝气考虑河道黑臭严重，溶解氧较低，故对河道进行曝气充氧，提高水体溶解氧含量，为好氧微生物提供良好生长环境，促进有机物和氮元素的转化，抑制底泥中磷元素的释放，抑制水体表面藻类繁殖及生长，提高水体自净能力7-8。微孔曝气系统主要由曝气风机、曝气主管、曝气支管、微孔曝气盘等组成。其中曝气风机为ZL-SC微孔曝气机，包含自动控制系统和曝气系统，采用智能化一键式控制、全天候无人值守。共计安装曝气风机12台，主要技术参数：工作电压380 V，功率3 kW，输 出 溶 解 氧 浓 度 25.01 mg/L；曝 气 主 管 采 用DN50PE管，从曝气风机引出；曝气支管采用10PE管，通过异径三通将主管和支管连接，曝气支管沿河道水流方向布置间距为5.0 m，垂直河道水流方向长短交错布置，长管和短管长度分别为6.0 m和4.0 m，整体位于河道底部，以保证整个河道均衡供氧，曝气管总长共计约6 250 m；在曝气支管尾部安装有微孔曝气盘，微孔曝气盘是由一端封闭的微孔曝气软管制作而成，有效曝气量为0.0020.006 m3/min，空气流量0.10.4 m3/h，共计481个。2.4仿生生物帘仿生生物帘本项目仿生生物帘沿着河道水流方向每间隔2030 m布置一道，每道仿生生物帘水平长度约10 m，水平生物帘距离河底约1.2 m，竖向悬挂长度约1 m，保持与河底预留约20 cm距离，仿生生物帘材质为聚丙烯；膨胀螺栓规格为10 mm，长度为125 mm。通过在河道两侧混凝土挡墙分别设置膨胀螺丝，将仿生生物帘的两端通过悬挂绳索分别栓在挡墙膨胀螺丝上，然后在靠近河道两侧挡墙处将重物坠体栓在绳索之上，便于将生物帘拉入河道水体中，通过调节栓结点到膨胀螺丝之间的距离来调节生物帘在水中的高度。因绳索栓拉定在膨胀螺丝之上，生物帘的更换、检修较为方便，当需泄洪时，可随时将生物帘拉起。仿生生物帘作为微生物生长繁殖的载体，培养的微生物通过吸附和降解作用，从而净化河道水质。2.5生态浮床生态浮床生态浮床通过构建水生植物和微生物组合系统，经过吸附、富集、降解和转化作用，实现黑臭水体中污染物的去除9。生态浮床由浮床床体、仿生生物帘、种植篮、植物及连接件构成。浮床床体底部悬挂仿生生物帘，帘长约1 m，悬挂间距约为30 cm，当生态浮床在岸上组装完毕后整体下河，在河道混凝土挡墙两侧交替布置，布置间距约50 m，生态浮床长度约30 m，宽度3 m。再通过DN32的镀锌钢管和不锈钢套索将浮床固定在挡墙上，防止其随意飘走，并能随着水位高低上下浮动。待浮床固定好后放置种植篮，种植篮中配置的植物品种主要有再力花、美人蕉、水生鸢尾、聚草、梭鱼草等，兼顾景观和水质净化的功能。生态浮床共计安装31座，总面积为2 790 m2。图1河道综合治理工艺Fig.1Process of comprehensive river treatment154丁付革等，江苏某黑臭河道综合治理水质提升工程实例3 工程特点与运行效果工程特点与运行效果3.1工程特点工程特点1）利用河道两侧钢筋混凝土挡墙，在河道两侧布置生态浮床，浮床安装方便。浮床采用无土栽培种植能吸收水中有机污染物的长生陆生植物，植物根系自然延伸并吸附水体中的氨、氮、磷等污染物质，具有改善河道水质的同时还具有良好的景观效果。浮床可随着水位的涨落自由升降，但限制其不能随着水流漂移至河道中间而影响防汛行洪。2）在河道中横向设置多道仿生生物帘，仿生生物帘属于新一代环保型生物活性填料，模拟天然水草形态，能在河底随水流飘动，保证最大限度与水流接触，从而更好发挥仿生生物帘的生物净化功能。仿生生物帘安装方便，使用寿命长，耐水流冲击，能够为微生物提供载体，水质改良效果明显，未投加化学药剂，无二次污染问题。3）沿河布置数套微孔曝气装置，曝气盘均衡间断布置在河床，增加水中溶解氧含量，为好氧微生物提供良好生长环境，有利于降解水中各种污染物，同时河底种植部分沉水植物，多手段并举，协同净化河道水质。3.2运行效果运行效果运行效果见表2。3.2.1透明度透明度由表2可知，随着运行时间的延长，水体透明度整体呈现逐渐上升的趋势。在第14天时，水体透明度先轻微下降至 11 cm，这是因为曝气对水体有搅拌作用，使得水体浑浊，导致透明度有所降低，之后由于治理效果逐渐凸显，水体透明度开始逐渐上升，最终趋于稳定至70 cm左右，高于治理目标25 cm的要求，可见该综合治理工艺对黑臭河道透明度具有显著提升作用。3.2.2DO由表2可知，随着运行时间的延长，水体DO整体呈现逐渐上升的趋势。在第42天时，水体DO从2.7 mg/L 下降至 2.1 mg/L，这可能是因为污染物的耗氧速率大于水体供氧速率10，使得水体DO有所下降，之后由于河道的治理效果逐渐凸显，水体DO开始稳步提升，最终能够达到 5.1 mg/L，达到 GB 38382002 地表水类标准，高于治理目标 GB 38382002地表水类标准的要求，可见该综合治理工艺对黑臭河道DO具有显著提升作用。3.2.3NH3-N由表2可知，随着运行时间的延长，水体NH3-N整体呈现逐渐下降的趋势。在前56天，水体NH3-N从11 mg/L下降至2.21 mg/L，去除率达到80%，这可能主要是因为水体中DO含量较高，仿生生物帘上生长的硝化细菌较为活跃，使得水体NH3-N显著下降，之后开始趋于稳定至 0.9 mg/L 左右，达到 GB 38382002 地表水类标准，高于治理目标 GB 38382002地表水类标准的要求，可见该综合治理工艺对黑臭河道NH3-N具有显著净化作用。3.2.4ORP由表2可见，随着运行时间的延长，水体ORP呈现逐渐上升的趋势。在前70天时，水体ORP从-102 mV快速提升至129 mV，之后水体ORP开始趋于稳定至145 mV左右，高于治理目标50 mV的要求，可见该综合治理工艺对黑臭河道ORP具有显著提升作用。3.2.5COD由表 2可见，随着运行时间的延长，水体 COD整体呈现先快速下降后缓慢下降的趋势。在前56天，COD从处理之前的73 mg/L下降至29 mg/L，去除率达到60%，这可能主要是因为水体中DO含量逐渐增大，仿生生物帘上生长的好氧微生物较为活跃，使得水体COD显著下降，之后开始趋于稳定至20 mg/L左右，与GB 38382002地表水类标准非常接近，但明显高于治理目标GB 38382002地表水类标准的要求，可见该综合治理工艺对黑臭河道COD具有显著净化作用。3.2.6TP从表2中还可以看出，随着运行时间的延长，水体TP整体呈现先缓慢下降后快速下降再缓慢下降的趋势。TP 从处理之前的 1.15 mg/L 最终下降至0.31 mg/L，去除率达到73%，能够达到治理目标GB 38382002地表水类标准的要求，这可能主要是因为河底沉水植物和浮床植物对 TP 的吸收和转移11，可见该综合治理工艺对黑臭河道TP具有一定净化作用。表2运行效果Tab.2Running effect时间/d014284256708498112126透明度/cm13111523415762717071ORP/mV-102106082107129136141145152（DO）/（mg L-1）0.41.92.72.13.94.24.54.94.95.1（NH3-N）/（mg L-1）117.46.24.382.711.771.281.020.911.06COD/（mg L-1）73655037292924212021（TP）/（mg L-1）1.151.080.960.920.830.640.430.380.330.31155第 49 卷 第 10 期水处理技术水处理技术3.3主要经济技术指标主要经济技术指标项目总投资合计约800万元，面积约24 000 m2，运行费用主要包括曝气产生的电费和日常人工维护费，依据运行期间数据得知，电费122.4元/d，人工费180元/d，合计302.4元/d，按河道面积核算运行费用约为0.01元/（m2 d），运行费用较低。4 结结 论论项目先后通过控源截污、沉水植物、微孔曝气、仿生生物帘和生态浮床等组合工艺构建生物/生态系统，对现有黑臭河道进行综合治理，处理出水透明度达到70cm，ORP达到145 mV，DO达到5.1 mg/L，NH3-N 降至 0.9 mg/L，COD 降至 20 mg/L，TP 降至0.31 mg/L，达到GB 38382002中的类水标准，部分指标还能达到GB 38382002中的类水标准，改善了河道水体颜色，消除了异味和河道黑臭现象，提高了水体自净能力。依据目前的运行数据得知，运行费用约为0.01元/（m2 d），运行费用较低。该项目的成功实施，可为同类城市黑臭河道水质净化提升提供经验参考。参考文献：1杨旭杰.黑臭河道治理与生态修复研究D.武汉:华中师范大学,2021.2王燕平.黑臭河道综合治理技术方案研究D.扬州:扬州大学,2021.3栗勇田,赵明杰,刘雪妮,等.河北某湖泊黑臭水体治理及水质提升工程实例J.水处理技术,2019,45(6):131-133+136.4徐玉良,张剑刚,蔡聪,等.昆山市凌家浜黑臭水体生物治理与生态修复J.中国给水排水,2015,31(12):76-81.5蔡鲁祥,吴文磊,高一,等.生态浮岛复合技术净化黑臭河道废水的实验研究J.环境污染与防治,2016,38(12):17-21.6城镇污水处理厂污染物排放标准:GB 18918-2002S.7黄加昀,黄永炳.曝气增氧-生物膜组合工艺提升黑臭水体实例J.工业水处理,2019,39(12):97-100.8李明泽,崔康平,郭志,等.组合生物技术对黑臭河道治理的中试研究J.水处理技术,2021,47(6):122-125.9孙真,陈涵肖,付尚礼,等.生态浮岛处理微污染水体综述J.环境工程,2018,36(12):10-15.10 王涛,刘霞,周晓威,等.经济溶解氧在氧化沟节能运行中的应用研究J.环境工程学报,2012,6(3):829-832.11 余恒,孙安民.黑臭河道生态治理综合技术研究与应用实例J.水处理技术,2019,45(7):128-132.Engineering Example of Water Quality Improvement Project for Comprehensive Treatment of Black and Odorous River in Jiangsu ProvinceDING Fuge,GAN Yanfei*,ZHANG Jun,YUAN Daying(CCCC SDC Jiangsu Communications Construction Engineering Company,Nanjing 210000,China)Abstract:Aiming at the pollution of a black and odorous river in Yangzhong City,Jiangsu Province,the combined processes of source control sewage interception,submerged plants,microporous aeration,bionic biological curtain and ecological floating bed were used to build a biological/ecological system for comprehensive treatment.The operation results showed that the transparency of effluent reached 70 cm,ORP reached 145 mV,DO reached 5.1 mg/L,NH3-N decreased to 0.9 mg/L,COD decreased to 20 mg/L,TP decreased to 0.31 mg/L,met the class V water standard of GB 3838-2002,and some indicators reached the class III water standard of GB 3838-2002,eliminating the black and odor phenomenon in the river.The operating cost was just about 0.01 yuan/(m2d).The project can provide experience reference for the water purification and improvement of black and odorous rivers in similar cities.Keywords:black and odorous river;submerged plants;microporous aeration;bionic biological curtain;ecological floating bedEngineering Example Analysis of Dye Wastewater TreatmentGAO Xinhong,SHA Yinghua,ZHANG Yuhua(Henan Province Shangqiu Ecological Environment Monitoring Center,Shangqiu 476000,China)Abstract:According to the water quality characteristics of dye wastewater,flocculation+electrolysis+hydrogen peroxide oxidation+alkali flocculation+electrolysis+UASB+primary biological contact oxidation+ozone oxidation+secondary biological contact oxidation+MBR membrane+Fenton+coagulation and precipitation combined treatment process were adopted.The process flow and design parameters of main structures were introduced.Through the actual operation,it has a good treatment effect.The removal rate of COD,chroma,BOD and ammonia nitrogen in the dye wastewater is above 90%.Under normal operation,the effluent quality can meet the acceptance requirements of the wastewater treatment plant in the industrial park.Keywords:dye waste water;combination;treatment process;engineering example（上接第149页）156