一種對城鎮河道的綜合治理方法與流程
2023-06-30 11:18:21
本發明涉及汙水處理的技術領域，尤其涉及一種對城鎮河道的綜合治理方法。
背景技術：
自古人們就喜歡濱水而棲，逐水而居，所以水環境是人類文明、生態文明的一面鏡子，對廣大居民而言，特別希望擁有一個美好的水環境。城鎮的河道是城市繁榮和文明發展的載體，隨著城鎮化進程加快，城鎮人口猛增，產生的廢水日益增多，對城鎮幹支流河道造成了嚴重的汙染，也影響了人們的身體健康和城市形象，所以城鎮河道綜合治理既關係著城鎮的基礎設施建設，也關係著城鎮生態建設和形象建設。
一般城鎮河道附近的居住密度較大，且所建房屋居河道較近，河道兩邊居民生活汙水等未經處理直接排入河中，其中表層底泥受汙染物沉降的影響，有機質、營養物質含量相對較高。受耗氧有機物汙染的底泥，往往呈黑色、灰黑色，且易再懸浮，處於微流動狀態，同時通過溶解氧的消耗會引發一系列環境問題，如臭氣的發散，COD、氮、磷的釋放。因此，需要一種能對城鎮河道進行淨化的治理方法。
技術實現要素：
基於以上現有技術的不足，本發明所解決的技術問題在於提供一種對城鎮河道的綜合治理方法，能有效地除去河道水體和底泥中的汙染物，提高城鎮河道的生物多樣性，建立良性生態平衡，提高自淨能力，從根本上解決城鎮河道黑臭的汙染問題。
為了解決上述技術問題，本發明採用的一種對城鎮河道的綜合治理方法如下：
一、外源性汙染控制：
1、排汙口預處理：在大型排汙口建立生物壩，生物壩通過選用優質顆粒狀生物濾料外套耐腐蝕的網狀圓柱袋、配合高效脫氮菌、高效脫磷菌製成；在小型排汙口懸掛生物緩釋袋；在生活汙水的排汙口處放置吸油氈；
2、支湧預處理：採用人工種植生態基的方式組成生物陣補充微生物，將該生態基浸泡菌液，為微生物提供載體，使支湧中的生物菌群在浸泡了菌液的生態基表面經過生物的自然富集形成生物膜，通過微生物的生命活動提取汙水中的汙染物，作為營養吸收並加以同化、分解、去除水中的汙染雜質，通過微生物的代謝作用降解水中的汙染物；
二、內源性汙染去除：
1、底泥汙染物處理：使用固體物質作為載體，負載微生物菌劑，將微生物直接到達河道底泥層，並快速作用於底泥中的有機汙染物，將其分解成氮氣、二氧化碳、水，在降解、消納底泥的同時，形成礦化層阻斷底泥和水體之間的汙染物及養分交換，提高底泥對上層覆水體的生物降解能力；
2、汙染水體生物淨化：從河道採集底泥，並從通過河道底泥中的微生物菌群分析、檢測、分離、篩選、培養，從中選出可消解河道有機汙染物、促進河道淨化的有益優勢菌，通過微生物定向擴增，就地大量繁殖，利用土著微生物分離、篩選得到本土優勢菌群進行馴化、培養，生產出具有強大分解汙染物能力的生物清淤菌劑及生物淨水菌劑、高效脫氮菌劑、高效聚磷菌劑；
三、河道生態系統原位修復：
1、水生植物的生態恢復：建立供植物和微生物生產、繁衍、棲息的生態浮島；
2、水生動物的恢復：在河道內引入浮遊動物，魚類動物和底棲動物；
四、後期維護及生態調控：高效微生物菌劑補充投放和河道生態恢復監測。
五、在河道深水區的河底安裝曝氣裝置，所述曝氣裝置為納米微孔曝氣機、水體推流曝氣機或噴泉式增氧機；
六、在河道的河底投放生物蚯蚓，使用時在兩端繫著拉繩，每2～3米放置1根，或者根據需要將幾根捆綁在一起投放，所述生物蚯蚓內含有顆粒狀並吸飽了生物淨水劑的活化沸石，生物蚯蚓的外套由耐腐蝕的網狀圓柱袋製成。
所述有益優勢菌為光合菌、酵母菌、巨大芽胞桿菌、乳酸菌、藍細菌、鐵細菌和脫硫菌中的一種或幾種。
優選地，在步驟一中，採用垃圾清理裝置對河道水面的各類垃圾進行清理，並對河道邊的垃圾進行清理，將清理後的垃圾裝車運走。
在步驟二中，將所述生物清淤菌劑採用高效複合菌激活，浸泡吸附在細微多孔的活化分子篩內，所述活化分子篩加工成沙狀。
進一步的，在步驟二中，在使用生物清淤菌劑前，採用生物解毒劑對河道進行解毒，降低水體與淤泥中有毒有害物質對生物清淤菌劑中的微生物細胞的危害。
在本發明的對城鎮河道的綜合治理方法步驟一中，所述生態基由兩層多孔纖維材料和位於兩者之間的多孔高分子材料層粘合而成，生態基的形狀呈螺旋片狀結構，包括主片、均勻分布在主片兩側的支片和位於主片底部的配重塊。
在本發明的對城鎮河道的綜合治理方法步驟二中，通過選擇性激活微生物中具有有氧反硝化作用的微生物，使其進行有氧反硝化作用，將水體中的氨氮直接轉化成氮氣，揮發到空氣中，快速降低水體中氨氮濃度。
實施本發明實施例，具有如下有益效果：本發明的對城鎮河道的綜合治理方法，採用分階段治理的原則，積極創造條件逐步降低河道的汙染，通過外源性汙染控制，內源性汙染去除，河道生態系統原位修復，後期維護及生態調控等，促使水系暢通，還河道清潔，人為建立生態系統，逐步恢復河道自淨能力，有利於實現河道健康水循環，恢復生物多樣性，促使生態系統，城鄉環境的良性循環。採用「水中治水」控制因未截汙而源源不斷排入的外源性汙染、安裝生態浮島，生態調控等綜合生物修復技術，本發明投放的微生物不僅能改善水質，還能解決底泥問題，能有效地除去河道水體和底泥中的有機質，投加的微生物製劑可起到先鋒種群的作用，能帶動土著微生物共同改善河道微生物系統，提高其生物多樣性，建立良性生態平衡，提高自淨能力，從根本上解決河道黑臭的汙染問題。通過使用生物壩及生物緩釋袋對外源性汙染的控制，再採用生物載體技術、高效生態基、生物蚯蚓技術及微生物修復技術對內源性的汙染去除，最後通過高效生態系統恢復技術快速修復生態系統，強化生態系統自淨能力，使受汙染河道得到淨並長期保持。本發明無需大型機械，無需複雜的項目建設，運行穩定：如截汙到位，治理後水體可長期保持自淨，即使在截汙不到位的情況下，也可以通過我們的技術方案得到解決；本發明適用於多種汙染水體治理，特別適用於珠三角地區的河道治理：靜止水體、緩流水體、流動水體及無固定流速、流向的水體等多種汙染水體的治理都適用本技術；特製的生物菌劑在好氧、兼氧、厭氧條件下通用，且不需要經常投放，使用本發明的城鎮河道的綜合治理方法不會影響河道原有的防洪、排澇、航道、景觀等功能，也不會形成二次汙染或導致汙染物的轉移。使用本發明的治理效果有保證，後續運營、維護成本低，複合微生物菌劑、結合生態基、多孔生物砂粒載體等工藝技術，形成一整套專用於城鎮河道生態修復的技術方法，值得推廣應用。
附圖說明
為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例的附圖作簡單地介紹。
圖1是本發明優選實施例的對城鎮河道的綜合治理方法的流程圖。
圖2是本發明優選實施例的對城鎮河道的綜合治理方法中的生態基結構示意圖。
具體實施方式
下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
實施例
本發明治理的城鎮河道位於位於東莞市道滘鎮，道滘鎮位於東莞市西部，是新村水道下遊的水網地帶，中心位於東經113°59′，北緯23°。東北與萬江區接壤，東南與厚街、沙田鎮隔河相對，西北與望牛墩鎮、西南與洪梅鎮一河為界。道滘地處珠江三角洲穗深經濟走廊中部，交通方便，北距廣州30公裡，南距香港90公裡，廣深高速公路出入口位於鎮中心區東側，是廣州、深圳進入東莞的重要門戶，東距東莞市區5公裡，直接受市區輻射。本區域為東江近出海口衝積三角洲流域，區內發育的河流較多，河水面在勘察期落潮時高程在0.0m～0.5m，漲潮時在1.35m左右；河水面受潮汐影響較大，水質受鹹潮與工業排汙影響嚴重惡化；互相連通河道較多，局部通入口有水閘，部分水閘已年久失修，與主河道或幹流的水力聯繫較好，主河流與幹流的水位、水質同時也影響著平原灌區內河道的水位、水質。本區內水系發育，水網縱橫交錯，過境水系主要有偏東南方向的律湧水道、白鷺水道、東莞水道，偏西北方向的小河水道、九曲水道、南丫水道及南面的東江南支流。境內渠道主要有九曲排渠、汾溪河及汊渠、大渦排渠、蔡屋各排渠、祁屋洲排渠、律湧排渠、白鷺排渠、濱湧排渠、林洲口河、馬洲滘、思賢河等。本區為海陸相沉積地貌，河道呈較為平寬的「└┘」字型，水位高程基本一致，河道地表水與江河潮汐水位水力聯繫較明顯。地下水主要儲存在砂、土層中，地下水類型主要是孔隙性潛水，局部隔水層下有承壓水。
根據上述例的汙染狀況、底泥現狀情況以及同類型項目整治工程實踐得出的經驗，綜合考慮當地地質條件、水流條件、施工條件、投資、管理運行等方面的因素，按照因地制宜，就地取材的原則，確定治理規劃方案，採用「水中治水」控制因未截汙而源源不斷排入的外源性汙染、內源性汙染去除、河道生態系統原位修復，生態調控等綜合生物修複方案。
具體地，如圖1所示，本發明的對城鎮河道的綜合治理方法的流程圖，本發明對城鎮河道的綜合治理方法，主要採用外源性汙染控制(排汙口預處理、支湧預處理)，內源性汙染控制(垃圾處理、底泥汙染物處理，汙染水體生物淨化)，生態系統修復(生態浮島安裝、水生植物種植、水生動物放養、生態調控)，後期維護及生態調控，包括以下步驟：
一、外源性汙染控制：
1、排汙口預處理：在大型排汙口建立生物壩，生物壩通過選用優質顆粒狀生物濾料外套耐腐蝕的網狀圓柱袋、配合高效脫氮菌、高效脫磷菌製成，在排汙口，及支湧口設置生物壩，汙染的水體流進這道前經過生物壩的預處理得到強化的淨化減少對主河道的壓力保證治理效果。在小型排汙口懸掛生物緩釋袋，對排汙管道的汙水進行高密度生物緩釋，降低排汙管道對主體河道的影響。；在生活汙水的排汙口處放置吸油氈，吸取生活汙水中有大量的油汙，為後面的汙水治理減輕壓力。
2、支湧預處理：採用人工種植生態基的方式組成生物陣補充微生物，具體地，如圖2所示，本發明中的生態基1由兩層多孔纖維材料和位於兩者之間的多孔高分子材料層粘合而成，生態基1的形狀呈螺旋片狀結構，包括主片11、均勻分布在主片11兩側的支片12和位於主片底部的配重塊13，具有巨大的生物接觸表面積、精細的三維表面結構和合適的表面吸附電荷，能發展出生物量巨大、物種豐富、活性極高的微生物群落，並通過微生物的代謝作用高效降解水中的汙染物，與傳統填料相比，這種生態基適用性強。將該生態基浸泡菌液，為微生物提供載體，使支湧中的生物菌群在浸泡了菌液的生態基表面經過生物的自然富集形成生物膜，通過微生物的生命活動提取汙水中的汙染物，作為營養吸收並加以同化、分解、去除水中的汙染雜質，本發明的生態基可以提供最高達245m2/m2的生物附著表面積，為水中菌類、藻類等微生物的生長、繁殖提供巨大的空間，使微生物群落的生物量和生物多樣性最大化發展，從而為實現高效微生物群落提供基礎條件，實現對汙染物的快速分解，並加速對汙染水體的生態修復、重建。
二、內源性汙染去除：
1、底泥汙染物處理：要想把河治好，首先要解決河底長期積累的淤泥層，河道內的底泥汙染嚴重是河道水體汙染難以解決的重要因素，因為河道底泥是河道長期的汙染物沉積形成的汙染物複雜並嚴重，同時底泥中的汙染物會緩慢的向水體中釋放汙染物加重和到水體的汙染，這就使得河道水體即使換水後水體幾天後又重新被汙染的一個關鍵因素，所以河道水體的治理不是單一的水體修復更需要的是河道底泥的修復、底泥汙染物的去除。本發明使用固體物質作為載體，負載微生物菌劑，將微生物直接到達河道底泥層，並快速作用於底泥中的有機汙染物，將其分解成氮氣、二氧化碳、水，在降解、消納底泥的同時，形成礦化層阻斷底泥和水體之間的汙染物及養分交換，提高底泥對上層覆水體的生物降解能力。
2、汙染水體生物淨化：河道汙染水體的黑臭主要是由於水體中，特別是底泥表層中有機汙染物較多，氮、磷營養元素含量較高，消耗了大量的溶解氧，河中溶解氧缺乏，使水體和底泥逐漸變為厭氧環境，在厭氧微生物的作用下有機汙染物分解產生H2S、NH3、FeS等致黑致臭物質引起水體發黑、發臭。本發明從河道採集底泥，並從通過河道底泥中的微生物菌群分析、檢測、分離、篩選、培養，從中選出可消解河道有機汙染物、促進河道淨化的有益優勢菌，通過微生物定向擴增，就地大量繁殖，利用土著微生物分離、篩選得到本土優勢菌群進行馴化、培養，生產出具有強大分解汙染物能力的生物清淤菌劑及生物淨水菌劑、高效脫氮菌劑、高效聚磷菌劑，投放生物清淤菌劑、生物淨水菌劑、高效脫氮菌劑及高效聚磷菌劑具有較強的沉澱附著能力，載體本身及固著在載體上的微生物不易流失，即使在水流動的河流、河道、湖沼、水庫和漲潮退潮的海灘、港灣等地方，也可以起到很好的效果，並在很深的水域裡，也能沉入底部，底泥特別是浮泥中的有機汙染物被有效地分解、消納後，汙染水體的生態系統開始得到修復和重建，水生生物的食物鏈也逐漸得到修復，幾十天後就會出現許多水生生物，達到淨水、增氧、消除黑臭等效果，水質得到明顯改善，一般情況下菌劑投放3個月後河道底泥表層中的有機汙染物基本被消除。
三、河道生態系統原位修復：
1、水生植物的生態恢復：建立供植物和微生物生產、繁衍、棲息的生態浮島，構建水生態系統，全面改善城鎮河道的水質，形成穩定的生態平衡。生態浮島是一種經過人工設計建造、漂浮於水面上，供動植物和微生物生長、繁衍、棲息的生物生態設施，利用水生植物、動物、昆蟲以及微生物在自然水環境中的吸收、攝食、消化、分解等一系列生物、化學功能，實現富營養水體的生態治理；是一種既具有汙水治理功能，又兼備水景觀效果的多功能的實用生態設施。人工生物浮島載體設計結構穩固、整體布局合理、外觀造型新穎、安裝拆卸方便、適用環境廣泛、可多年循環使用，在河道上增設人工浮島，不僅能起到降低氨氮、磷的作用，還能為中水區增加一道亮麗的風景線。
2、水生動物的恢復：在河道內引入浮遊動物，魚類動物和底棲動物，其中，浮遊動物以藻類為主要食物，在水質條件改善後也就會隨之改善；魚類動物是生態系統食物網的主要組成部分，通過外源汙染控制，內源性汙染去除改善水體為魚類提供生存環境，通過引種和放流魚類快速的修復河道；底棲動物的恢復主要依賴底質條件、水質改善條件和水草的恢復，採用人工引種的方法加快底棲動物的恢復，向河道選擇投放適應性強，可操作性的底棲動物如螺類、水蚯蚓、羽苔蟲、田螺、河貝等。
四、後期維護及生態調控：高效微生物菌劑補充投放和河道生態恢復監測，根據河道的淨化情況，對局部沒有得到很好治理的區域河道進行微生物菌劑補充投放，並對河道生態恢復情況進行監測，發現局部汙染及時進行處理。
五、在河道深水區的河底安裝曝氣裝置，所述曝氣裝置為納米微孔曝氣機、水體推流曝氣機或噴泉式增氧機，由於水體汙染，有機質消耗水體溶氧，造成水體溶解氧的不足，從而影響到河道生態的修復，因此必須通過機械增氧的方式，提高水體的溶解氧含量。其中納米微孔曝氣機，採用微納米氣泡增氧作用，可使水與底泥界面之間不出現厭氧泥，保持有氧狀態，從而抑制底泥磷的釋放。另外，由於微納米氣泡上升速度慢，並且多數微納米氣泡在上升過程中溶解到周圍的水中，不會破壞原有水體的生態結構，並為水生生物創造良好的生存環境，讓微生物的好氧生化效果發揮到最佳狀態，對水質淨化也起到事半功倍的效果。
六、在河道的河底投放生物蚯蚓，使用時在兩端繫著拉繩，每2～3米放置1根，或者根據需要將幾根捆綁在一起投放，所述生物蚯蚓內含有顆粒狀並吸飽了生物淨水劑的活化沸石，生物蚯蚓的外套由耐腐蝕的網狀圓柱袋製成。本發明的生物蚯蚓位於主幹河道的河底，使用生物蚯蚓治理重金屬汙染，生物蚯蚓選用優質顆粒狀並吸飽了生物淨水劑的活化沸石與生物高分子材料PGA結合，生物蚯蚓具有強烈的陽離子捕捉能力和氨氮分解能力，能夠將水中和汙泥中的重金屬吸附螯合在材料中同時分解有機物，生物蚯蚓中的活化沸石可吸附河道中的重金屬，吸附飽和後，可以將生物蚯蚓取出，將活化沸石放入激活液，經過置換再生後可重複使用，激活液中的重金屬可經過物化處理，將重金屬轉化成汙泥。
另外，在汙染水體生物淨化處理中，所述有益優勢菌為光合菌、酵母菌、巨大芽胞桿菌、乳酸菌、藍細菌、鐵細菌和脫硫菌中的一種或幾種，它們形成相互制約、相互依存、彼此協調、作用互補、共生穩定的微生物菌群。
在步驟一中，增加垃圾清理工序，採用垃圾清理裝置對河道水面的各類垃圾進行清理，並對河道邊的垃圾進行清理，將清理後的垃圾裝車運走，其中，垃圾清理裝置採用現有技術中的垃圾清理機，只要能將河道內和河道兩側的垃圾清理掉即可。
在步驟二中，將所述生物清淤菌劑採用高效複合菌激活，浸泡吸附在細微多孔的活化分子篩內，所述活化分子篩加工成沙狀。河道淤泥中含有的大量的有害物質，尤其是重金屬，會對生物清淤劑的效果大打折扣，所以在使用生物清淤劑前，對河道進行解毒，降低水體與淤泥中有毒有害物質對生物清淤劑中的微生物細胞的危害，抑制水體中的病毒與有害微生物，為生物清淤劑的使用奠定基礎，因此，在使用生物清淤菌劑前，採用生物解毒劑對河道進行解毒，降低水體與淤泥中有毒有害物質對生物清淤菌劑中的微生物細胞的危害，生物解毒劑採用獨特的催化劑解毒技術，並有選擇性地殺死水體中的病毒及有害微生物，解除「水渾」、「水髒」、「水粘」、「水臭」、「水色差」等現象，12小時後搭配微生物製劑使用，水質良好狀態更持久。生物解毒劑溶解後產生各種高能量、高活性的小分子自由基、活性氧等衍生物，通過鏈式反應系統，抑制有害微生物的生長繁殖；常溫下，在水體裡分解釋放出活性氧，增加水體的溶解氧，提高水體的氧化還原電位；能將水體中亞硝酸鹽氧化成硝酸鹽，硫化氫氧化成硫酸鹽；在催化劑作用下生成活潑的硫酸自由基和羥自由基，氧化還原電位分別高達2.5～3.1V和2.8V，可有效氧化去除藻毒素等水體裡的含毒有機物。
在本發明中，可通過選擇性激活微生物中具有有氧反硝化作用的微生物，使其進行有氧反硝化作用，將水體中的氨氮直接轉化成氮氣，揮發到空氣中，快速降低水體中氨氮濃度，例如可通過對光合細菌(Rhodospirillaceae)、芽胞桿菌(Bacillus)、產鹼桿菌屬(Alcaligenes)等微生物的選擇性激活，可以促使水體中輪蟲類、枝角類和對橈足類數量明顯增加，浮遊動物的總體數量可增加1.5-3倍。同時，這些微生物在繁殖和生長過程中的產生的次級代謝產物，能夠促進植物的生長，豐富生態結構，促進食物鏈的形成，從而將水體中游離的氨氮轉移到食物鏈當中。
本發明的對城鎮河道的綜合治理方法，採用分階段治理的原則，積極創造條件逐步降低河道的汙染，通過外源性汙染控制，內源性汙染去除，河道生態系統原位修復，後期維護及生態調控等，促使水系暢通，還河道清潔，人為建立生態系統，逐步恢復河道自淨能力，有利於實現河道健康水循環，恢復生物多樣性，促使生態系統，城鄉環境的良性循環。採用「水中治水」控制因未截汙而源源不斷排入的外源性汙染、安裝生態浮島，生態調控等綜合生物修復技術，本發明投放的微生物不僅能改善水質，還能解決底泥問題，能有效地除去河道水體和底泥中的有機質，投加的微生物製劑可起到先鋒種群的作用，能帶動土著微生物共同改善河道微生物系統，提高其生物多樣性，建立良性生態平衡，提高自淨能力，從根本上解決河道黑臭的汙染問題。通過使用生物壩及生物緩釋袋對外源性汙染的控制，再採用生物載體技術、高效生態基、生物蚯蚓技術及微生物修復技術對內源性的汙染去除，最後通過高效生態系統恢復技術快速修復生態系統，強化生態系統自淨能力，使受汙染河道得到淨並長期保持。本發明無需大型機械，無需複雜的項目建設，運行穩定：如截汙到位，治理後水體可長期保持自淨，即使在截汙不到位的情況下，也可以通過我們的技術方案得到解決；本發明適用於多種汙染水體治理，特別適用於珠三角地區的河道治理：靜止水體、緩流水體、流動水體及無固定流速、流向的水體等多種汙染水體的治理都適用本技術；特製的生物菌劑在好氧、兼氧、厭氧條件下通用，且不需要經常投放，使用本發明的城鎮河道的綜合治理方法不會影響河道原有的防洪、排澇、航道、景觀等功能，也不會形成二次汙染或導致汙染物的轉移。使用本發明的治理效果有保證，後續運營、維護成本低，複合微生物菌劑、結合生態基、多孔生物砂粒載體等工藝技術，形成一整套專用於城鎮河道生態修復的技術方法，值得推廣應用。
以上所揭露的僅為本發明的較佳實施例而已，當然不能以此來限定本發明之權利範圍，因此依本發明權利要求所作的等同變化，仍屬本發明所涵蓋的範圍。