水環(huán)境治理技術方案

水環(huán)境治理技術方案1技術選擇思路為貫徹落實《水污染防治行動計劃》等相關文件的治理目標，指導地方各級人民政府加快推進城市污水整治工作，改善城市生態(tài)環(huán)境，促進城市生態(tài)文明建設，生態(tài)環(huán)境質量全面改善，生態(tài)系統(tǒng)實現(xiàn)良性循環(huán)。采取控源截流預處理、垃圾清理、內源污染物處置疏浚、生態(tài)修復等措施，實現(xiàn)環(huán)境效益、經(jīng)濟效益與社會效益多贏，“藍天常在、青山常在、綠水常在”的美麗中國。本次治理方案的總體思路遵循“適用性、綜合性、經(jīng)濟性、長效性和安全性”等原則，分區(qū)對待、因地制宜；多種技術、前端預處理；原位修復、污染削減；水質凈化、生態(tài)修復，逐步實現(xiàn)水體生態(tài)系統(tǒng)修復目的。（1） 適用性：地域特征及水體的環(huán)境條件將直接影響受污染水體治理的難度和工程量，需要根據(jù)水體惡化程度、污染原因和整治階段目標的不同，有針對性地選擇適用的技術方法及組合。（2） 綜合性：城市受污染水體通常具有成因復雜、影響因素眾多的特點，其整治技術也應具有綜合性、全面性。需系統(tǒng)考慮不同技術措施的組合，多措并舉、多管齊下，實現(xiàn)水環(huán)境的整治。（3） 經(jīng)濟性：對擬選擇的整治方案進行技術經(jīng)濟比選，確保技術的可行性和合理性。（4） 長效性：富營養(yǎng)化水體通常具有季節(jié)性、易復發(fā)等特點，因此整治方案既要滿足近期消除渾濁的目標，也要兼顧遠期水質進一步改善和水質穩(wěn)定達標。（5） 安全性：審慎采取投加化學藥劑和生物制劑等治理技術，強化技術安全性評估，避免對水環(huán)境和水生態(tài)造成不利影響和二次污染；采用曝氣增氧等措施要防范氣溶膠所引發(fā)的公眾健康風險和噪音擾民等問題。分區(qū)對待、因地制宜：根據(jù)河道現(xiàn)狀、底泥與水質、截污管網(wǎng)與排污情況以及周邊情況，分為三個不同區(qū)域，考慮技術的可行性、適用性、經(jīng)濟性及其組合效益，采用一種或多種技術相結合。前端預處理、原位修復：由于現(xiàn)狀河湖是封閉水體，周圍無管網(wǎng)排污匯入，因而天然降水及地表徑流成為河湖的主要的外源污染源；一旦外源污染物超過河湖本身的自凈能力和承載力，則須對入湖污水進行完善的截污和預處理；在前端集中進行污染物削減，后端原位修復才能得到有效保障。水質凈化、生態(tài)修復：河湖的現(xiàn)狀表明，對于如此景觀型水體，如果不進行水質凈化處理，水質無法滿足人們的“親水”訴求，在生態(tài)效應上也無法實現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)中各生物種群的生境要求，任何嘗試生態(tài)修復的措施都將是徒勞的。前期通過對水體進行內源治理，即底泥改良，將后續(xù)水質提升到適合水生動植物生長繁殖的閥值，再引導水生態(tài)系統(tǒng)的自我發(fā)展或直接構建人工水生態(tài)系統(tǒng)。通過人工生態(tài)向自然生態(tài)演替，恢復水體生物多樣性，并充分利用自然系統(tǒng)的循環(huán)再生、自我修復等特點，實現(xiàn)水生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)。從河湖的景觀功能、現(xiàn)狀、污染成因、及治理目標來看，本項目所選擇的處理工藝必須滿足以下要求：（1） 能夠削減不利河湖治理的點源污染和面源污染。（2） 能夠增強河湖對污染物的降解能力。（3） 能夠改善河湖水動力條件。（4） 能夠降低內源污染，增加河湖的水環(huán)境容量，恢復河湖的自凈能力。（5） 能夠恢復水體生物多樣性，逐步實現(xiàn)水生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)。2技術方案對比分析2.1物理法物理法：包括底泥疏浚和增氧曝氣，底泥疏浚主要是通過挖泥船或其他疏浚設備，將河湖底部的受污染的底泥挖出，然后將挖出的底泥進行進一步的后續(xù)處理。增氧曝氣則采用機械攪拌、壓縮空氣、水泵、噴射泵等方法對河湖進行持續(xù)曝氣。在污染源控制達到一定程度以后，底泥則成為水體污染的主要來源。因此內源污染物處置疏浚通常被認為是消除內源污染的重要措施。通過清除淤積的底泥，減少了積累在表層底泥的污染物和N、P等污染物的釋放，從而減少內源污染。然而，疏浚技術通常是決定疏浚效果好壞的關鍵。從最早的人工挖泥到現(xiàn)在的精確水下吸泥，疏浚過程對環(huán)境的影響正在變得越來越小。疏浚作為水利工程和航道工程措施有重要效用，但作為水質治理目前還存在一些難于克服的問題。增氧曝氣是利用人工曝氣來快速充氧，從而改進氧的傳遞和擴散，加速水體復氧過程，促進微生物降解污染物，并加強水體交換，防止出現(xiàn)污染死角，部分抑制藻類爆發(fā)。當湖水受到嚴重的有機污染，會導致湖區(qū)部分或局部水體處于缺氧或厭氧狀態(tài)，如果在適當?shù)奈恢孟蚝雍M行人工充氧，就可以避免出現(xiàn)缺氧或厭氧河段，使整個河湖自凈過程始終處于好氧狀態(tài)。對于已經(jīng)污染、富營養(yǎng)化的河湖，曝氣復氧也可以消除水體中的黑臭，這已被實驗室試驗和實踐所證實。其原理是進入水體的溶解氧與黑臭物質(如H2S、FeS等還原性物質)之間發(fā)生了氧化還原反應。由于黑臭物質的耗氧量是化學需氧量(CODC)的一部分，這部分\^1物質的去除亦可降低水體的化學需氧量。2.1.1建設成本通過物理法進行河湖治理，需要投入相應的疏浚設備使用費用，以及后續(xù)的污泥處置費用，同時需要在河湖部分位置設置曝氣裝置，并建設風機房來安置鼓風機；維護階段需要專門人員維護設備，并需要投入電費等維護費用。因此，一般不考慮底泥清淤措施。2.1.2可行性分析河湖的淤泥深0.3?0.5m，如果采用物理法治理也存在一些優(yōu)點：首先，河湖淤積較為嚴重，進行底泥疏浚，能夠保障洪防洪作用的順利發(fā)揮；其次，充氧曝氣技術已經(jīng)相對成熟，技術使用的重點是選擇大流量、低功耗、高效率的充氧曝氣設備，對河湖水體進行人工增氧，提高水體溶解氧。河湖主要污染物為有機物和氮、磷，曝氣可提高微生物的活性，促進微生物對有機物的降解和氮、磷的去除。同時，水中的溶解氧濃度由于曝氣而得到提高，對于水體中的水生生物的恢復具有一定的幫助；總體而言，物理法具有見效快的優(yōu)點。然而，采用物理法也有一定的缺點：首先，大規(guī)模清挖底泥，成本巨大，對于預算有限的項目而言，并不適合；其次，清淤能在一定程度上引起上覆水污染物濃度增加，也會對河湖底棲生物生境造成嚴重破壞，疏浚產(chǎn)生的淤泥通常泥量大、污染物成分復雜、含水量高而難以處理；而且底泥疏浚一段時間后又會再度淤積，所以內源污染物處置只是消除了底泥的大部分影響，但是河湖水質的污染并未能徹底解決;然后，采用微孔曝氣的曝氣頭容易被河湖中的污泥和垃圾堵塞，而且曝氣增氧對湖水透明度的提高并沒有很顯著的作用，對恢復沉水植被的幫助很小，所以對恢復整個河湖的水生生態(tài)系統(tǒng)并沒有起到很大的作用?？偠灾?，從技術角度出發(fā)，采用物理法作為主體修復技術來治理河湖，雖然對水質的改善有一定的作用，但不是恢復水生生態(tài)系統(tǒng)有效手段，而且物理法并不能提高河湖及其周邊環(huán)境的景觀。因此只能考慮作為輔助修復手段與其他技術方法聯(lián)合使用。綜上所述，項目一般不推薦將物理法作為主要技術手段使用。但是可以考慮作為輔助手段與其他技術方法聯(lián)合使用，尤其是曝氣增氧，在建設初期尤為需要。2.2化學法化學法：通過投加化學藥劑將水中需要去除的溶解物質轉化為難溶物質而析出沉淀?；瘜W氧化的原理是利用強氧化劑與污染物的氧化還原反應將污染物去除。化學除藻的原理是通過化學物質抑制藻類生長、與藻類細胞形成大量絮凝沉淀或破壞藻類細胞結構殺死藻類來去除水中的懸浮藻類?；瘜W法主要包括化學沉淀、化學氧化和化學除藻?；瘜W法主要通過向水中投加化學沉淀劑、氧化劑和除藻劑，化學藥劑與目標污染物之間發(fā)生一系列反應后形成沉淀、絮凝或被氧化去除，在通過后續(xù)的手段去除沉淀或絮凝物。2.2.1建設成本使用化學法需要購買化學藥劑，投入一定的人力、設備進行施放和后續(xù)處理。2.2.2可行性分析從技術層面上分析，化學法具有實施容易，見效快速的優(yōu)點。但是使用化學法作為核心技術手段進行河湖治理弊大于利。其一，化學沉淀法會引入新的污染物質，使河湖的水生生態(tài)系統(tǒng)受到破壞。同時，河湖屬于封閉水體，降解不完全的污染物沉積在水底，有機營養(yǎng)物質和有毒有害物質并不能排出水體，在一定的條件下，仍可能被釋放。首先，化學沉淀對水體的氨氮沒有實際效果，長期使用藥劑后，會使生態(tài)系統(tǒng)遭受嚴重破壞，河底的污染物不斷沉積，形成惡性循環(huán)；其次，雖然施用除藻劑可殺滅藻類、去除水中的氮，但是無法除去水體中的磷。而部分除藻劑的生物毒性對魚類等其它生物的生長危害很大。若一旦停用化學藥劑，藻類又會爆發(fā)，且由于抗藥性的存在，藥劑用量會越來越大。此外，部分化學藥劑在使用中應慎用和禁用；第三，投加高錳酸鉀等氧化劑，確實能夠去除水中的部分有機物。該種方法治標不能治本，也存在一定的環(huán)境風險。因此在技術的角度上，化學法并不能有效恢復河湖的水生生態(tài)系統(tǒng)，也不能保證水質的長期穩(wěn)定達標。從建設成本上分析，單次化學法處理實施的成本較低，且不用后期維護的投入，是較為低廉的處理手段。然而，由于化學法的效果不易維持，較為反復，若要長期維持水質指標，則需要多次實施。因此，長期而言，成本也會逐步上升。綜上所述。化學雖然成本低廉，但是效果不穩(wěn)定，副作用大，不能達到相應的要求，只能作為應急處理的方法，不適合河湖的水質治理及生態(tài)修復項目使用。2.3生態(tài)一生物方法生態(tài)一生物方法：包括微生物修復技術、人工濕地技術、浮島技術、植物操控技術，生物膜凈化技術，生態(tài)復氧技術、內源污染物處置技術、水生動物恢復和重建技術等，這些技術又可以組合成生物接觸氧化系統(tǒng)、水生態(tài)系統(tǒng)、人工快滲系統(tǒng)和多級土壤滲濾系統(tǒng)等。在實際工程應用中，往往按照水體污染程度，水體環(huán)境資源現(xiàn)狀及業(yè)主要求等考慮選用不同的技術組合，以呈現(xiàn)生態(tài)效益和經(jīng)濟效益的雙贏。微生物制劑技術是采用先進、高效的分離、篩選技術從自然界不同生境中分離出具有高效降解、轉化水體污染物的微生物，并優(yōu)化其培養(yǎng)條件而制成的凈水微生物制劑，通過微生物的作用清除底泥和水體中的污染物，或是使污染物無害化的過程。人工濕地技術是利用基質、水生植物和微生物之間的三重協(xié)同作用，通過過濾、沉淀、吸附、離子交換、絡合效應、硝化、反硝化、營養(yǎng)元素的生物轉化及微生物分解來實現(xiàn)對污水的高效凈化。植物操控技術和人工浮島技術是通過局部水域種植各種適宜的陸生植物和濕生植物，利用根系的吸收和吸附作用，吸收水體中的氮、磷等元素，從而達到凈化水質、改善景觀的目的。人工水草技術是一種比表面積較大的載體介質，人工水草生物載體表面形成的生物膜斷面上，由外及里形成了好氧、兼性厭氧和厭氧三種反應區(qū)。在好氧區(qū)，好氧菌將氨氮轉化為硝基氮，并把小分子有機物轉化為二氧化碳和水（把可溶的無機磷轉化為細胞體內的ATP），在厭氧區(qū)，厭氧菌將硝基氮轉化為氮氣和氧氣（把難分解的大分子有機物分解為可降解的小分子有機物）。最終污染基團就被分解轉化成逸出水體的n2、co2和h2o。附著在人工水草上的大量微生物群，微生物群難以脫落，其上黏附的污染物難以溶出及擴散，抑制了環(huán)境的惡化。在水流的影響下，產(chǎn)生收縮運動，從而促進了污染物質的分解。同時，人工水草生物載體還可以促進藻及生物類的著床同時形成類似水體珊瑚礁功能，更有利于孵化、養(yǎng)魚幼魚及其他水生動物，躲避大魚的襲擊。平鋪形式的矩陣人工水草，可以有效的消減底泥污染，抑制底泥內源污染物的釋放。懸掛水中放置形式，解決了水體中間層微生物的載體問題（水表面好氧菌活躍層、底層厭氧菌在底泥內部活躍，水體中間因缺乏微生物載體而微生物活動性不強）。安裝設置容易結合景觀文化設計，可利用生物浮島等配合進行景觀的綠化與文化內涵的結合。水生動物操控技術是利用水生動物對水體中有機和無機物質的吸收和利用來凈化污水。尤其是生態(tài)系統(tǒng)食物鏈中的蚌、螺、草食性浮游動物和魚類，直接吸收營養(yǎng)鹽類、有機碎屑和浮游植物，可取得明顯的效果。這些水生動物就像小小的生物過濾器，晝夜不停地過濾著水體。

先進行前期預處理創(chuàng)造適合水生植物種植的環(huán)境；然后進行水生植物種植恢復水底植被;在植物定植期間投加浮游動物，控制水體中懸浮物和懸浮藻類數(shù)量，提高水體透明度，為水生植物定植創(chuàng)造良好條件；同時投加微生物，提高水體中微生物數(shù)量，完善水體生態(tài)系統(tǒng)成分。植物定植成功，系統(tǒng)穩(wěn)定后，對系統(tǒng)進行相應的生態(tài)調整，使其能夠長期穩(wěn)定運行，保持良好的水質。2.3.1建設成本采用水生態(tài)修復技術，前期成本為預處理措施費用、材料費用和安裝費用。后期維護成本主要為植物維護費用和其他基本維護費用。2.3.2可行性分析生態(tài)一生物方法是近年來發(fā)展起來的一種新型環(huán)境生物技術。這類技術主要是利用微生物、植物等生物的生命活動，對水中污染物進行轉移、轉化及降解作用，從而使水體得到凈化，創(chuàng)造適宜多種生物生息繁衍的環(huán)境，重建并恢復水生生態(tài)系統(tǒng)。由于這類技術具有處理效果好、工程造價相對較低、不需耗能或低耗能、運行成本低廉等優(yōu)點。同時不向水體投放藥劑，不會形成二次污染，還可以與綠化環(huán)境及景觀改善相結合，創(chuàng)造人與自然相融合的優(yōu)美環(huán)境，因此已成為水體污染及富營養(yǎng)化治理的主要發(fā)展方向。由于河湖治理的最終目的是河湖生態(tài)系統(tǒng)功能與結構的恢復，并促使系統(tǒng)的自我維護和自我發(fā)展。因此，生物一生態(tài)修復技術被認為是21世紀我國生態(tài)環(huán)境保護領域最有價值和最具生命力的生物處理技術。根據(jù)以上處理技術分析，我們對河湖水體治理的各種處理技術進行選取，詳見表1。表1治理技術選擇分析表技術技術分類名稱技術限制適用性分析選用技術技術分類名稱技術限制適用性分析選用評估物理法內源污染物處置效果不持久，沒解決河湖自凈能力的根本問題，淤泥處理費用高，可能因技術選擇或操作不當引起二次污染適用于底泥淤積嚴重，影響河湖蓄水排澇洪功能，或底泥含重金屬污染；建議采用生物方法處理內源污染不采用人工增氧不能解決污染的根本問題，運行費高是黑臭水體治理的前期處理的工藝之一，能有效的改善水體復氧環(huán)境、加快工程建設進度和實施效果主要技術化學法化