黑臭水体治理工艺研究.pdf

姻工程科技第 9 卷第 1 期 2024 年 2 月收稿日期：2023-10-05作者简介：朱志鹏（1994），男，江苏省南京市人，助理工程师，研究方向：污水治理。1研究背景及意义改革开放四十多年来，经济建设飞速发展，在城市发展初期人们为了获得较高的收益，往往选择以牺牲自然环境为代价。伴随着城市化进程的加快，城市人口与经济体量都在极速增长，由于城市基础建设发展速度相对较慢，且城市的排污量不断增加，使得水体富营养化，进而导致水体发臭、发黑，一些难以降解的有机物甚至会通过食物链进入人体，潜在威胁着人们的身体健康1。目前，住建部、环保部在落实 水污染防治行动黑臭水体治理工艺研究朱志鹏袁刘志鹏袁张若天（蓝深集团股份有限公司，江苏南京211500）摘要院随着城市化进程的快速推进袁虽然大幅改善了人们的居住环境袁却也因为城市配套的基础设施建设无法及时匹配城市化进程袁不可避免地对自然环境产生了一些负面影响遥 城市化进程的加快促使人口快速增长与工业迅猛发展袁但对于污水尧废水排放与处理相关的基础设施却相对较少袁因此不断增加的污水尧废水被排放至城市水体中袁造成黑臭水体的出现袁严重影响居民的生活体验和城市样貌袁因此对城市黑臭水体综合整治迫在眉睫遥本文利用某集团现有污水处理领域相关的设备与技术袁结合相关案例袁对黑臭水体的常规治理修复技术进行简要分析遥 结果表明院野外源阻断尧内源清淤尧水质净化尧清水补给尧生态恢复冶的技术路线可以有效缓解黑臭水体的出现袁改善水体水质遥关键词院城市化进程曰黑臭水体曰综合整治中图分类号院X52文献标识码院A文章编号院圆园怨远-2118渊2024冤01-0007-04Study on Treatment Technology of Black and Odorous Water BodyZHU Zhipeng，LIU Zhipeng，ZHANG Ruotian（Lanshen Group Co.，Ltd.，Nanjing Jiangsu211500，China）Abstract：With the rapid progress of urbanization，although people s living environment has been greatly im原proved，it is also inevitable that the supporting infrastructure of cities cannot keep up with the urbanization pro原cess in a timely manner，resulting in some negative impacts on the natural environment.The acceleration of theurbanization process has promoted the rapid growth of population and the rapid development of industry，but thereare relatively few infrastructure related to sewage and wastewater discharge and treatment，therefore，increasingsewage and wastewater are discharged into urban water bodies，resulting in the emergence of black and smellywater bodies，which seriously affects the life experience of residents and the appearance of the city，therefore，it isurgent to comprehensively regulate urban black and smelly water bodies.In this paper，using the existing equip原ment and technology in the field of sewage treatment of a group,combined with relevant cases，the conventionaltreatment and restoration technology of black and smelly water was briefly analyzed.The results show that thetechnical routes of“external blocking，internal desilting，water purification，clean water supply and ecologicalrestoration”can effectively alleviate the appearance of black and odorous water bodies and improve water quality.Keywords：urbanization process；black and odorous water body；comprehensive treatmentDOI：10.3969/j.issn.2096-2118.2024.01.002图 1晴天时截流井的工作原理计划（简称“水十条”）全国城市黑臭水体专项检查活动中，通过摸底排查发现，全国范围内的各大中小城市中，有超过半数的城市存在黑臭水体的状况，其中河流数量占比最高，因此黑臭水体及河道治理是现阶段污水治理的首要任务2-4。为了着力解决突出的环境问题，国家出台了一系列针对黑臭水体治理的政策，“水十条”的提出致力于 2030 年城市黑臭水体得到完善的解决。2污染现状2.1水体自我完善系统丧失生活生产带来的污水随意排放，导致大量的有机污染物流入自然水体中，在好氧微生物的生化作用下，消耗了水体中大量氧气致使厌氧细菌大量繁殖，有机物的腐败、分解、发酵会产生 H2S，NH3等有臭味的气体。导致水体中原有的生态环境遭受破坏，出现了不同水生生物灭绝的状况，无法构成完整的生物群落。同时水体的流动性较差，透明度偏低，自我净化能力基本丧失，进一步导致污染物的淤积，因此黑臭水体一直得不到有效解决。2.2污染源头复杂部分城市地下管网存在着雨污水混接的情况，由于城市建设初期对未来预估的污水处理量过小，导致截污纳管布置不到位或错接，最终弱化了雨污分流的优势，带来严重的水体污染。郊区、农村及城中村污染更为突出，如牲畜粪便、工业废水、生活污水等多是随意处理，且农村人员较为分散，无法做到集中规范处置，也是导致黑臭水体出现的重要原因之一。2.3合流制缺乏溢流污染控制合流制管道设计采用的是同一条管路同时收集生活污水和地表暴雨径流，旱季时，生活污水、工业用水等都被送入污水处理厂进行处理，当雨季来临时，来不及处理的污水需要存储起来待后期处理后再排放。目前存在的问题是国内的合流制截流倍数低，缺少调蓄设备，导致雨污水直接进入自然水体中造成水体污染。3治理技术路线我国的水体治理理念与技术随着人们日渐觉醒的环保意识快速发展，从最初单纯水资源开发到进一步治理水体环境、维护景观多样性，再到现阶段打造绿色生态长廊。通过不断地探索及借鉴国外的先进技术，水体治理技术也在飞速发展，逐渐形成了“外源阻断、内源清淤、水质净化、清水补给、生态恢复”的技术路线。4黑臭水体治理措施4.1外源阻断为了避免污水直接进入水体，需要完善污水收集系统，通过新建与改造完善城市管网，将污水集中收集处理，从源头减少污水排放问题。城市水体的污染来源于雨水径流中含有的污染物，现阶段所用的技术主要有海绵城市技术、初期雨水控制技术及生态护坡技术等。为了解决雨季城市管网合流制溢流所带来的污染，初期雨水控制技术显得尤为重要,智慧截流井及雨水调蓄池可以提高合流系统的截流倍数，调节暴雨洪峰，缓解污水处理压力，避免雨水溢流带来的水体污染。当晴天时，最大流量控制闸门处于全开状态，液动下开式堰门处于全关状态，生活污水完全截流至污水处理厂中（见图 1）。当雨季来临时，若只是小雨，雨水与生活污水将完全截流至污水处理厂；当大雨来临时，截流井内的液位超出警戒水位，最大流量控制闸门关闭，液动下开式堰门开启，后期雨水进入雨水调蓄池或是直接溢流至自然水体中（见图 2）。当水量过大时，自然水体的水位可能过高，为了防止河水倒灌，需要调整堰门的高度，使堰门高度高于自然水体水位，以利于城市雨水顺利泄洪（见图 3）。雨水调蓄池是雨水收集与利用上开发出的一项新技术，通过该技术不仅可以在雨季减少城市排水系统的压力，还可以在旱季为市政绿化等提供用水便利。雨天排涝，晴天补水，即让城市像“海绵”一样，灵活高效地保证城镇防洪排涝、农业灌溉等水SCADA 控制系统超声波液位计液动下开式堰门最大流量控制闸门旱流水位至自然水体截污管进水管出水管第 9 卷图 2降雨持续时截流井的工作原理图 3防止自然水体倒灌图 4磁混凝澄清技术工艺流程图利需求，实现快速换水或旱季补水，维持城市的景观水位，避免黑臭水体现象的发生。4.2内源清淤黑臭水体底泥是河水污染物质的源头，主要成因是外源污染物进入水体后，依靠自然沉淀、水生生物的吸收及吸附悬浮颗粒物等方式沉积于河底，污染底泥。黑臭底泥含有大量的重金属、难以降解无机物及氮磷营养盐等有毒有害物质，不仅会产生H2S，NH3等有刺激性气体，还会对人体健康造成威胁。因此对底泥的处理需要格外重视。目前清淤的方式有两种：干湖疏浚和带水疏浚，干湖疏浚是将水抽干后，通过人工将沉积在河底的淤泥去除，减少底泥内源负荷。带水疏浚则是用挖泥船直接从水中清除淤泥，清理出来的黑臭底泥需要进行针对性的无害化处理，防止对环境造成二次污染。同时需要对受污染的河底底泥进行修复，引入多种微生物，瓦解河底污染物质，完善河底生态系统净化水质。4.3水质净化磁混凝澄清技术是比较理想的“黑臭水体”处理技术（见图 4）。从技术层面而言，磁混凝澄清技术去除对象是污水中呈胶体和微小悬浮物的有机、无机污染物。从表观而言，即去除污水的色度和浊度。为了应对污染源头分布广，污染源复杂的情况，可以采用一体化磁混凝污水处理技术，其具有体积小，效率高、速度快等特点，可以有效去除水中TP，SS，COD，重金属等污染物质。黑臭水体的净化实质上是将水中的污染物质进行分离与转化，只有将水中的污染物分离除去才能保证水中生态环境的重新构建，分离污染物质的过程直接影响着处理的最终结果。磁混凝澄清技术相较于传统的混凝沉淀技术而言，是在其基础上添加磁粉，以磁粉为污染物结合的载体，同时加入PAC，PAM 等药剂，通过絮凝、吸附、相互间的架桥作用使得污染物有效聚合在一起，形成比重较大的絮状体，从而使得污染物快速沉积于设备底部并分离出去。由于整个磁混凝澄清技术的水力停留的时间很短，设备的表面负载较大，但在大水量或高污染的环境下，磁混凝澄清技术依然可以稳定可靠运行。一体化磁混凝系统灵活性强，占地面积小，可以设置为流动性处理模式，同时投加的磁粉可以经过后续的磁粉回收装置进行回收，减少排放污泥对环境的污染，实现了“以废治废”，资源循环再利用。净化完成后的出水排放至河流的上游，不断稀释黑臭水体中的污染物质，使得水体中的生态体系逐渐恢复，加快黑臭水体的消除。4.4生态恢复生态恢复的技术需要将河流从上游至下游，河底至河岸整体都纳入生态修复的范围，因此生态修复的类型多样，常见的有岸坡生态修复、河道缓冲带修复及建设生态浮岛等。建设生态浮岛，利用漂浮栽培技术将一些生命SCADA 控制系统超声波液位计液动下开式堰门最大流量控制闸门警戒水位至自然水体进水管出水管SCADA 控制系统超声波液位计液动下开式堰门最大流量控制闸门自然水体SCADA 控制系统超声波液位计自然水体最大流量控制闸门液动下开式堰门进水混凝剂混凝磁粉磁反应絮凝剂絮凝澄清出水回流污泥回收磁粉含磁污泥污泥处理系统磁分离系统第 1 期朱志鹏袁等院黑臭水体治理工艺研究渊上接第 6 页冤22张文礼.铅碳电化学储能体系的研究D.长春：吉林大学，2017.23Wang L，Zhang H，Zhang W，et al.Enhancing cycle perfor 原mance of lead-carbon battery anodes by lead-doped porous carboncomposite and craphite additivesJ.Materials Letters，2017，206：113-116.24侯超.石墨烯基碳材料在铅碳电池中的应用研究D.哈尔滨：哈尔滨工业大学，2013.25邓应雄.铅碳电池碳纳米导电剂的制备及性能研究D.重庆：重庆大学，2021.26Wang L，Zhang H，Zhang W，et al.A new nano lead-dopedmesoporous carbon composite as negative electrode additives for ultra原long-cyclability lead-carbon batteriesJ.Chemical Engineering Journal，2018，337：201-209.27Tong P，Zhao R，Zhang R，et al.Characterization of lead（II）-containing activated carbon and its excellent performance of extendinglead-acid batery cycle life for high-rate partial-state-of-charge opera原tionJ.Journal of Power Sources，2015，286：91-102.28Wang L，Zhang H，Cao G，et al.Effect of activated carbon sur原face functional groups on nano-lead electrodeposition and hydrogenevolution and its applications in lead-carbon batteriesJ.ElectrochimicaActa，2015，186：654-663.编辑院刘岩力顽强，根系发达的植物种植到河流中央，通过植物直接吸收水中的氮磷等营养物质，缓解水体富营养化，遏制水中厌氧细菌的繁殖。发达的植物根系还能形成生物膜，有利于微生物附着繁殖，从而分解水中的有机污染物。生态护坡是一种以生态修复原理为基础的新型护坡防污染模式，由于原有的水泥硬化河道岸坡打破了原有的生态平衡，使得一些水生生物的生态系统遭到了破坏，因此应在河道两岸种植绿色植物，保持水土。生态岸坡在一定程度上可以拦截一些颗粒直径较大的污染物，还可以降低水中营养盐的含量。河道生物多样性修复包含两个方面：一是水生植物群落的多样性，二是水生动物群落的多样性修复，水生植物群落的多样性修复包含了生态浮岛与生态护坡，水生动物群落的多样性修复则是通过直接投放的方式解决。先投放特定功能的微生物，降解水体中难降解的有机物，使得水体逐渐自我降解修复功能，提高水中的含氧量。此时再投放水生动物如各种鱼类、贝壳类及哺乳类动物等，通过不同的类别、比例及数量，加快生态系统的修复，改善生态净化功能，实现水体由黑变清。5结语黑臭水体的治理应当遵循适用性、综合性、经济性及长久性等原则。适用性原则主要受不同地域环境影响，黑臭水体的污染源、污染程度也不尽相同，需要就上述技术进行选择性使用。综合性原则表明黑臭水体的污染源复杂，影响因素也较多，简单依靠单一的技术很难根治，需要结合多种技术、多种学科才能有效根治。经济性原则指的是黑臭水体污染面积广，想要有效治理需要花费大量的人力物力，若要高效、节约地解决问题，需要多方比较，考量性价比最好的技术方案。黑臭水体通常具有季节性、易复发的特点，因此只有建立健全黑臭水体长效治理机制，才能实现水质稳定达标。参考文献1徐祖信，徐晋，金伟，等.我国城市黑臭水体治理面临的挑战与机遇J.给水排水，2019，55（3）：1-5，77.2赵晔.城市黑臭水体整治实现长制久清存在的风险与对策J.给水排水，2019，55（4）：44-49.3唐中亚，熊芬，戴晶，等.扬州市区黑臭水体整治成效保持及措施研究J.给水排水，2020，56（S1）：650-653.4魏先爽.加强两个文明建设 推动“创城”工作再上新台阶J.北方建筑，2020，5（4）：4-5.编辑院杨洋第 9 卷