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摘 要:文章认识到了城市河流水体污染的严重性,分析了城市河流污染的主要问题及产生的原因,并简要从整体上对城市河流治理进行述说,主要对城市河流水污染控制技术进行阐述,以便对不同城市河流水污染状况进行有效控制和治理,促进城市河流的健康发展。
关键词:水污染控制 城市河流 城市河流污染
中图分类号:X22 文献标识码:A文章编号:1007-3973 (2010) 02-125-02
城市河流是我国水体环境的重要组成部分,是广大城镇居民的生命之源,也是社会经济发展的不竭之力。但伴随着人口的增多、工厂的增加、工业建设的加强,其遭到的比较严重的污染,直接危害到了城镇居民的健康生活,影响到社会的可持续发展。
1引言
城市河流在城市化进程过程中出现了一系列环境问题,根据相关调查,我国城市河流普遍出现水污染与生态退化等问题,突出表现为水质恶化乃至黑臭、水生态严重退化甚至破坏、堤岸人工化、河流形态几何化、城市水灾频发、河流景观极大伤害,成为我国水环境污染中的重灾区。
根据相关资料显示,目前,全国80%以上的城市河流受到污染。据全国2222个监测站的统计,在138个城市河段中,符合Ⅱ、Ⅲ类水质标准的仅占23%,超过Ⅴ类水质的占到38%,这些数据足以说明我国城市河流遭到了严重的污染。
归纳起来,我国城市河流普遍所表现出来的水体污染问题主要有以下几个方面:(1)水质污染严重,COD、BOD5、氨氮、总氮、总磷等超标严重;(2)水体溶解氧低下,部分区域已经处于厌氧状态,河流自净能力丧失;(3)堤岸硬质化,城市河流面积减少;(4)河流生态退化甚至遭到破坏,生物多样性减少;(5)河道透明度下降,河流景观差。
2城市河流污染现象产生的原因
通过作者的分析和总结,上述城市河流污染现象的产生主要受到生活污水、工业污水及农业污水三方面的影响。
(1)城市生活污水排放总量不断增长,但污水的处理率没有同步增加,致使河流遭受严重污染,既影响了城市河流的水质,又影响了城市的景观,破坏了城市的生态环境,使人们的健康和生活受到损害。
(2)工业污水排放仍是城市河流目前的重要污染源。虽然外资企业、合资企业和国有大中型企业的污水得到了有效治理,对污染严重的工厂采取了关闭、搬迁等措施,但是许多中小型企业和乡镇企业的废水没有得到有效治理,偷排、漏排的现象时有发生,甚至对有些国家明确规定不许排放的有毒有害物质仍排放入河流,导致河流污染日趋严重。
(3)农业污水的排日益增加。随着郊区城市化发展,小城镇的生活污水量急剧增加,化肥、农药的流失量也越来越多,而且郊区畜禽养殖业的发展,使规模化养殖场的粪尿和废水基本上未经处理就直接排人河流,成为日益严重的污染源。
3宏观上的城市河流污染治理规划
在进行城市河流污染治理之前,必须对城市河流所存在的问题进行详细的调查和研究,以保证采取确实可行的治理方法和河流污染控制技术。
城市河流污染问题的调查研究应从以下几个方面来进行:(1)河流的历史沿革;(2)城市化进程的发展;(3)河流污染源调查;(4)水质下降和恶化过程;(5)土地利用的改变;(6)地形地貌调查;(7)河流水动力学变化过程。
调查是前提,在城市河流污染调查完成之后,紧接着就是根据调查研究所得来的实际情况,有效的对城市城市河流污染进行治理。治理应从城市高度与流域范围进行思考、规划、设计、实施。城市河流的修复则应以控源为主,生态修复要以自然修复为主。一般包括以下几个步骤:(1)综合规划,合理布局;(2)确定近期与远期目标;(3)目标制定的依据。
4细节上的城市河流污染控制
城市河流污染治理不但需要整个的规划,还应该有具体的河流污染控制技术支持,文章就主要控制技术进行概述分析。城市河流污染的常用污染控制技术按照其性质可分为化学法、物理法和生物修复法和生态恢复法等等。这些方法都已经在国内一些城市河流水体污染治理中得到应用,并取得了良好的效果,也积累了相当充足的实践经验。
4.1城市河流化学处理方法
城市河流化学处理方法主要包括以下几种:化学除藻、化学絮凝以及重金属的化学固定等,城市河流的化学处理方法在运用方面操作比较简单、效果显著受到了广大工作人员的青睐。但它并不是适用任何受到污染的河流,只有在某些特定的条件下加以合理的使用,对于那些污染较为严重的城市河流,不但可以有效的控制污染,还可以起到缓解、治理污染的作用,接下来,文章对以下主要化学处理方法进行介绍。
(1)化学除藻技术。化学除藻技术是针对城市河流澡类的生长繁衍而提出的处理技术,特别是针对于少数城市河流的富营养化,应用的比较广泛。化学除藻技术在操作方面比较简单,效果反应迅速、明显,可以起到快速治理的效果,从而短时间内提高城市河流污染水体的整体透明度。但在此要提出的是这种方法的使用不能从根本上解决水体富营养化,因为它不能将氮磷等营养物质从污染水体中彻底的清除,以致澡类生长的根本条件还存在。
(2)化学絮凝处理技术。该技术主要是通过投加絮凝剂而去除河流污染中污染物,可以通过絮凝剂的使用使溶液中的胶体、溶质、悬浮颗粒等污染物质凝聚为体积较大的絮凝体,这样就可以实现固体、液体分离,去除河流中的污染物,可以有效的改善河流水质。随着此技术的推广,在城市河流污水一级处理方面应用得非常广泛,并且取得了明显的效果。伴随着城市河流污染源的多样化、污染程度的严重化,在城市河流高污染水体处理中应用的比较广泛,比如说对臭黑水的处理,逐渐得到相关部门的重视并得到一定程度的普及。
化学絮凝处理技术可以有效的控制城市污染河流内的源磷负荷,并且可以高效的释放河流底泥的磷,从而改善水质状况。絮凝剂按其化学性质可分为有机高分子絮凝剂、无机盐类絮凝剂以及微生物絮凝剂。有机高分子絮凝剂又可分为合成和天然改性有机高分子絮凝剂两种;无机盐类絮凝剂主要包括铁盐、铝盐、水解聚合物等低分子盐类,其品种较少;而微生物絮凝剂可以克服无机高分子和合成有机高分子絮凝剂本身固有的缺陷,是一种良好的无二次污染处理剂,具有深远的研究前景。
城市污染河流治理中的化学絮凝处理技术主要有两种:第一,不采取其它任何保护措施,直接将絮凝剂投放到已受污染的城市河流水体,其方法操作比较简单,效果显著,并且迅速,但具有一定局限性;第二,通过某种方式将河水注入到以建好的构筑物中,然后投放絮凝剂,等絮凝剂沉淀后,把水又放回到河流中,这种方法不但可以净化已污染的水体,还可以有效的减少二次污染。由于化学絮凝技术在使用过后可能会产生一定的二次污染,所以它比较适合对天然城市河流污染的处理,尤其是对除磷和COD污染物具有明显的效果,对南方城市河流富营养化的处理具有很大的帮助。
(3)重金属的化学固定技术。此方法主要针对于含重金属的城市污染河流处理。通过PH值的调高,城市污染河流中的重金属会形成碳酸盐、硅酸盐、氢氧化物等难溶性沉淀物。从而可以将重金属结合在底泥中,以减少其对水质的污染,但该方法并不能彻底的去除水体中所含的重金属,所以在使用方面还要还需要经过深思熟虑。
4.2曝气复氧技术
对于有些城市污染河流,由于其污染的比较严重,那么受污染的水体耗氧量就会大于其自然复氧量,溶解氧很低,甚至可能会处于缺氧状态。通过向水体曝气复氧,可提高水体中的溶解氧,逐步恢复河流的自净能力,并作为突发性污染的应急措施,为鱼类生存创造必要的条件。其原理是污染水体中的溶解氧与黑臭物质(如H2S、FeS等还原性物质)之间发生了氧化还原反应,因为还原性物质耗氧阶段具有耗氧速率快、历时短、阶段反应为化学反应、CODCr削减量大于充氧量等特点,并且曝气对消除水体黑臭有着良好的效果。
曝气复氧可分为固定式充氧站和移动式水上充氧平台两种。移动式水上充氧平台机动灵活,可以对河道、湖泊的局部突发性污染在较短的时间内进行干预。移动式水上充氧平台可以具有动力推进装置,亦可借助其它船只将平台移往需要充氧的水域进行短时期的定点工作。根据国外的成功经验,对付河道突发性污染宜采用具有动力推进装置的充氧平台-曝气船。英国泰晤士河两艘充氧能力分别为10t/d与30t/d的曝气船组成的河道曝气系统就是成功的工程实例。并且曝气复氧技术的使用可以根据耗氧情况来分阶段进行,如苏州河下游河段的耗氧过程包括四个阶段:还原性物质耗氧阶段、CBODI耗氧阶段、NBOD耗氧阶段和CBODII耗氧阶段。
4.3底泥疏浚和综合调水方法
(1)底泥疏浚。大量研究论证表明,在截流了输入城市河流的直排污染源和控制了支流的污染后,底泥的污染成为内在的污染源。疏浚城市河流中下游段底泥,将减少底泥再悬浮而造成河水黑臭和底泥耗氧所造成水质恶化的环境问题,增加水体溶解氧,有利于生态系统的恢复。在进行底泥疏浚时,要注意挖泥顺序的选择,挖泥、装驳、外运、卸料堆放流程的实施以及浮泥和淤泥疏浚工艺的处理。
(2)综合调水。综合调水是一种城市河流污染治理的重要辅助措施,其主要是利用已建和新建的水利工程,实施水利调度,以增加城市河流河水流量,增大河道的输移容量,加快流速,调活水体,提高水体的置换速度,减少污水团在河道中的停留时间,实现近期基本消除河流水体黑臭和黑带,使河流水质有明显改善的目标。
4.4河流的生态恢复方法
河流生态恢复是指通过人为的相关调控,使受损害的河流恢复到受干扰前的自然状态,恢复其周围生态环境、整个生态系统的结构和功能以及流域范围的生态和景观,河流生态恢复计划不仅针对河流本身,而应该考虑流域的影响和变化。
通过笔者的概括和总结,常用城市河流生态修复方法主要包括以下四种:
(1)人工湿地处理方法。人工湿地是一种由人工建造和监督控制的、与沼泽地类似的地面,这种湿地系统是在一定长宽比及地面有坡度的洼地中,由土壤和填料如砾石等混合组成填料床,废水可以在床体的填料缝隙中流动,或在床体的表面流动,并在床的表面种植具有处理性能好、成活率高、抗水性能强、成长周期长、美观及具有经济价值的水生植物如芦苇等,形成一个独特的生态环境,对污水进行处理。人工湿地的污染净化过程涉及物理、化学、生物等多方面综合作用。
(2)植物进化处理方法,河水植物净化技术主要有浮床植物技术,该技术的核心是将植物种植到水体水面上,利用植物的生长从污染水体中吸收利用大量污染物(主要是氮、磷等营养元素)。
(3)渗流生物膜净化处理方法,为了强化周丛生物对河水中有机污染物的去除作用,可以用卵石等作填料,在河滩或者河岸构筑渗流生物膜净化床。渗流生物膜净化床因填料材料和粒径的不同,除了生物降解有机物外,还可能产生物理吸附、沉降、过滤等作用,去除悬浮物和氮、磷、重金属等。
(4)多自然型河流构建处理方法。建多自然型河流思路的共同特点是通过河流生态系统的修复,恢复提高河流的自净能力。多自然型河流构建技术包括生物和物理两部分。
5结语
城市河流日趋严峻,文章对城市河流控制的分析只是起来一个提纲挈领的作用,特别是在具体控制技术采用,付诸于实践的时候,要根据河流污染的具体情况,进行选择运用,或者综合运用,并从城市建设、居民生活、工业生产等方面的水污染源头进行控制,要保证控制治理后能够有效的保持城市河流的水体的长期健康。
参考文献:
[1]江红梅,王正中,张小朋.我国城市河流水环境综合规划治理探讨[J].西北农林科技大学学报(自然科学版),2006,(34).
[2]徐海娟,冯本秀.河流污染治理与生态恢复技术研究进展[J].广东化工,2008,(7).
[3]邓柳.城市污染河流水污染控制技术研究[D].昆明:昆明理工大学,2005.
[4]王郁.水污染控制工程[M].北京:化学工业出版社,2008.
关键词:水污染控制 城市河流 城市河流污染
中图分类号:X22 文献标识码:A文章编号:1007-3973 (2010) 02-125-02
城市河流是我国水体环境的重要组成部分,是广大城镇居民的生命之源,也是社会经济发展的不竭之力。但伴随着人口的增多、工厂的增加、工业建设的加强,其遭到的比较严重的污染,直接危害到了城镇居民的健康生活,影响到社会的可持续发展。
1引言
城市河流在城市化进程过程中出现了一系列环境问题,根据相关调查,我国城市河流普遍出现水污染与生态退化等问题,突出表现为水质恶化乃至黑臭、水生态严重退化甚至破坏、堤岸人工化、河流形态几何化、城市水灾频发、河流景观极大伤害,成为我国水环境污染中的重灾区。
根据相关资料显示,目前,全国80%以上的城市河流受到污染。据全国2222个监测站的统计,在138个城市河段中,符合Ⅱ、Ⅲ类水质标准的仅占23%,超过Ⅴ类水质的占到38%,这些数据足以说明我国城市河流遭到了严重的污染。
归纳起来,我国城市河流普遍所表现出来的水体污染问题主要有以下几个方面:(1)水质污染严重,COD、BOD5、氨氮、总氮、总磷等超标严重;(2)水体溶解氧低下,部分区域已经处于厌氧状态,河流自净能力丧失;(3)堤岸硬质化,城市河流面积减少;(4)河流生态退化甚至遭到破坏,生物多样性减少;(5)河道透明度下降,河流景观差。
2城市河流污染现象产生的原因
通过作者的分析和总结,上述城市河流污染现象的产生主要受到生活污水、工业污水及农业污水三方面的影响。
(1)城市生活污水排放总量不断增长,但污水的处理率没有同步增加,致使河流遭受严重污染,既影响了城市河流的水质,又影响了城市的景观,破坏了城市的生态环境,使人们的健康和生活受到损害。
(2)工业污水排放仍是城市河流目前的重要污染源。虽然外资企业、合资企业和国有大中型企业的污水得到了有效治理,对污染严重的工厂采取了关闭、搬迁等措施,但是许多中小型企业和乡镇企业的废水没有得到有效治理,偷排、漏排的现象时有发生,甚至对有些国家明确规定不许排放的有毒有害物质仍排放入河流,导致河流污染日趋严重。
(3)农业污水的排日益增加。随着郊区城市化发展,小城镇的生活污水量急剧增加,化肥、农药的流失量也越来越多,而且郊区畜禽养殖业的发展,使规模化养殖场的粪尿和废水基本上未经处理就直接排人河流,成为日益严重的污染源。
3宏观上的城市河流污染治理规划
在进行城市河流污染治理之前,必须对城市河流所存在的问题进行详细的调查和研究,以保证采取确实可行的治理方法和河流污染控制技术。
城市河流污染问题的调查研究应从以下几个方面来进行:(1)河流的历史沿革;(2)城市化进程的发展;(3)河流污染源调查;(4)水质下降和恶化过程;(5)土地利用的改变;(6)地形地貌调查;(7)河流水动力学变化过程。
调查是前提,在城市河流污染调查完成之后,紧接着就是根据调查研究所得来的实际情况,有效的对城市城市河流污染进行治理。治理应从城市高度与流域范围进行思考、规划、设计、实施。城市河流的修复则应以控源为主,生态修复要以自然修复为主。一般包括以下几个步骤:(1)综合规划,合理布局;(2)确定近期与远期目标;(3)目标制定的依据。
4细节上的城市河流污染控制
城市河流污染治理不但需要整个的规划,还应该有具体的河流污染控制技术支持,文章就主要控制技术进行概述分析。城市河流污染的常用污染控制技术按照其性质可分为化学法、物理法和生物修复法和生态恢复法等等。这些方法都已经在国内一些城市河流水体污染治理中得到应用,并取得了良好的效果,也积累了相当充足的实践经验。
4.1城市河流化学处理方法
城市河流化学处理方法主要包括以下几种:化学除藻、化学絮凝以及重金属的化学固定等,城市河流的化学处理方法在运用方面操作比较简单、效果显著受到了广大工作人员的青睐。但它并不是适用任何受到污染的河流,只有在某些特定的条件下加以合理的使用,对于那些污染较为严重的城市河流,不但可以有效的控制污染,还可以起到缓解、治理污染的作用,接下来,文章对以下主要化学处理方法进行介绍。
(1)化学除藻技术。化学除藻技术是针对城市河流澡类的生长繁衍而提出的处理技术,特别是针对于少数城市河流的富营养化,应用的比较广泛。化学除藻技术在操作方面比较简单,效果反应迅速、明显,可以起到快速治理的效果,从而短时间内提高城市河流污染水体的整体透明度。但在此要提出的是这种方法的使用不能从根本上解决水体富营养化,因为它不能将氮磷等营养物质从污染水体中彻底的清除,以致澡类生长的根本条件还存在。
(2)化学絮凝处理技术。该技术主要是通过投加絮凝剂而去除河流污染中污染物,可以通过絮凝剂的使用使溶液中的胶体、溶质、悬浮颗粒等污染物质凝聚为体积较大的絮凝体,这样就可以实现固体、液体分离,去除河流中的污染物,可以有效的改善河流水质。随着此技术的推广,在城市河流污水一级处理方面应用得非常广泛,并且取得了明显的效果。伴随着城市河流污染源的多样化、污染程度的严重化,在城市河流高污染水体处理中应用的比较广泛,比如说对臭黑水的处理,逐渐得到相关部门的重视并得到一定程度的普及。
化学絮凝处理技术可以有效的控制城市污染河流内的源磷负荷,并且可以高效的释放河流底泥的磷,从而改善水质状况。絮凝剂按其化学性质可分为有机高分子絮凝剂、无机盐类絮凝剂以及微生物絮凝剂。有机高分子絮凝剂又可分为合成和天然改性有机高分子絮凝剂两种;无机盐类絮凝剂主要包括铁盐、铝盐、水解聚合物等低分子盐类,其品种较少;而微生物絮凝剂可以克服无机高分子和合成有机高分子絮凝剂本身固有的缺陷,是一种良好的无二次污染处理剂,具有深远的研究前景。
城市污染河流治理中的化学絮凝处理技术主要有两种:第一,不采取其它任何保护措施,直接将絮凝剂投放到已受污染的城市河流水体,其方法操作比较简单,效果显著,并且迅速,但具有一定局限性;第二,通过某种方式将河水注入到以建好的构筑物中,然后投放絮凝剂,等絮凝剂沉淀后,把水又放回到河流中,这种方法不但可以净化已污染的水体,还可以有效的减少二次污染。由于化学絮凝技术在使用过后可能会产生一定的二次污染,所以它比较适合对天然城市河流污染的处理,尤其是对除磷和COD污染物具有明显的效果,对南方城市河流富营养化的处理具有很大的帮助。
(3)重金属的化学固定技术。此方法主要针对于含重金属的城市污染河流处理。通过PH值的调高,城市污染河流中的重金属会形成碳酸盐、硅酸盐、氢氧化物等难溶性沉淀物。从而可以将重金属结合在底泥中,以减少其对水质的污染,但该方法并不能彻底的去除水体中所含的重金属,所以在使用方面还要还需要经过深思熟虑。
4.2曝气复氧技术
对于有些城市污染河流,由于其污染的比较严重,那么受污染的水体耗氧量就会大于其自然复氧量,溶解氧很低,甚至可能会处于缺氧状态。通过向水体曝气复氧,可提高水体中的溶解氧,逐步恢复河流的自净能力,并作为突发性污染的应急措施,为鱼类生存创造必要的条件。其原理是污染水体中的溶解氧与黑臭物质(如H2S、FeS等还原性物质)之间发生了氧化还原反应,因为还原性物质耗氧阶段具有耗氧速率快、历时短、阶段反应为化学反应、CODCr削减量大于充氧量等特点,并且曝气对消除水体黑臭有着良好的效果。
曝气复氧可分为固定式充氧站和移动式水上充氧平台两种。移动式水上充氧平台机动灵活,可以对河道、湖泊的局部突发性污染在较短的时间内进行干预。移动式水上充氧平台可以具有动力推进装置,亦可借助其它船只将平台移往需要充氧的水域进行短时期的定点工作。根据国外的成功经验,对付河道突发性污染宜采用具有动力推进装置的充氧平台-曝气船。英国泰晤士河两艘充氧能力分别为10t/d与30t/d的曝气船组成的河道曝气系统就是成功的工程实例。并且曝气复氧技术的使用可以根据耗氧情况来分阶段进行,如苏州河下游河段的耗氧过程包括四个阶段:还原性物质耗氧阶段、CBODI耗氧阶段、NBOD耗氧阶段和CBODII耗氧阶段。
4.3底泥疏浚和综合调水方法
(1)底泥疏浚。大量研究论证表明,在截流了输入城市河流的直排污染源和控制了支流的污染后,底泥的污染成为内在的污染源。疏浚城市河流中下游段底泥,将减少底泥再悬浮而造成河水黑臭和底泥耗氧所造成水质恶化的环境问题,增加水体溶解氧,有利于生态系统的恢复。在进行底泥疏浚时,要注意挖泥顺序的选择,挖泥、装驳、外运、卸料堆放流程的实施以及浮泥和淤泥疏浚工艺的处理。
(2)综合调水。综合调水是一种城市河流污染治理的重要辅助措施,其主要是利用已建和新建的水利工程,实施水利调度,以增加城市河流河水流量,增大河道的输移容量,加快流速,调活水体,提高水体的置换速度,减少污水团在河道中的停留时间,实现近期基本消除河流水体黑臭和黑带,使河流水质有明显改善的目标。
4.4河流的生态恢复方法
河流生态恢复是指通过人为的相关调控,使受损害的河流恢复到受干扰前的自然状态,恢复其周围生态环境、整个生态系统的结构和功能以及流域范围的生态和景观,河流生态恢复计划不仅针对河流本身,而应该考虑流域的影响和变化。
通过笔者的概括和总结,常用城市河流生态修复方法主要包括以下四种:
(1)人工湿地处理方法。人工湿地是一种由人工建造和监督控制的、与沼泽地类似的地面,这种湿地系统是在一定长宽比及地面有坡度的洼地中,由土壤和填料如砾石等混合组成填料床,废水可以在床体的填料缝隙中流动,或在床体的表面流动,并在床的表面种植具有处理性能好、成活率高、抗水性能强、成长周期长、美观及具有经济价值的水生植物如芦苇等,形成一个独特的生态环境,对污水进行处理。人工湿地的污染净化过程涉及物理、化学、生物等多方面综合作用。
(2)植物进化处理方法,河水植物净化技术主要有浮床植物技术,该技术的核心是将植物种植到水体水面上,利用植物的生长从污染水体中吸收利用大量污染物(主要是氮、磷等营养元素)。
(3)渗流生物膜净化处理方法,为了强化周丛生物对河水中有机污染物的去除作用,可以用卵石等作填料,在河滩或者河岸构筑渗流生物膜净化床。渗流生物膜净化床因填料材料和粒径的不同,除了生物降解有机物外,还可能产生物理吸附、沉降、过滤等作用,去除悬浮物和氮、磷、重金属等。
(4)多自然型河流构建处理方法。建多自然型河流思路的共同特点是通过河流生态系统的修复,恢复提高河流的自净能力。多自然型河流构建技术包括生物和物理两部分。
5结语
城市河流日趋严峻,文章对城市河流控制的分析只是起来一个提纲挈领的作用,特别是在具体控制技术采用,付诸于实践的时候,要根据河流污染的具体情况,进行选择运用,或者综合运用,并从城市建设、居民生活、工业生产等方面的水污染源头进行控制,要保证控制治理后能够有效的保持城市河流的水体的长期健康。
参考文献:
[1]江红梅,王正中,张小朋.我国城市河流水环境综合规划治理探讨[J].西北农林科技大学学报(自然科学版),2006,(34).
[2]徐海娟,冯本秀.河流污染治理与生态恢复技术研究进展[J].广东化工,2008,(7).
[3]邓柳.城市污染河流水污染控制技术研究[D].昆明:昆明理工大学,2005.
[4]王郁.水污染控制工程[M].北京:化学工业出版社,2008.