一種用於水環境質量改善原位處理方法與流程
2023-05-30 20:21:11 2
本發明涉及水處理的流域治理領域，尤其涉及一種用於水環境質量改善原位處理方法。
背景技術：
2015年4月16日，國務院正式頒布《水汙染防治行動計劃》，即「水十條」，其中有專門針對整治城市黑臭水體的規章，要求直轄市、省會城市、計劃單列市建成區要於2017年底前基本消除黑臭水體，實現河面無大面積漂浮物，河岸無垃圾，無違法排汙口；於2020年底前完成黑臭水體治理目標。2015年9月，由住房城鄉建設部牽頭，會同環境保護部、水利部、農業部等部委編制了《城市黑臭水體整治工作指南》，內容包括城市黑臭水體的排查與識別、整治方案的制訂與實施、整治效果的評估與考核、長效機制的建立與政策保障等。2016年11月17日，國家發展改革委辦公廳和住房城鄉建設部辦公廳聯合發布《「十三五」全國城鎮汙水處理及再生利用設施建設規劃(徵求意見稿)》首次提出將黑臭水體控制作為「十三五」規劃的主要目標，要求到2020年底前，地級及以上城市建成區黑臭水體比例控制在10％以內。採用環境倒逼機制，通過區域環境補償政策，各政府都在積極響應國家政策要求，開展水環境的綜合整治。
通過大量的調研發現，我國相當數量的水體普遍存在黑臭現象，村鎮水環境極其惡劣。據中國環保部頒布的《2015年中國環境狀況公報》所示，2015年全國地表水劣V類水體佔9.7％；各地排查確認近2000條城市黑臭水體，特別是城市內河、內湖水域，其汙染負荷更為嚴重。因此，流域水環境的治理迫在眉睫，也是今後環保方向的一個大的趨勢。目前，隨著國家政策向黑臭水體及流域水環境方面傾斜，多家單位或是聯合體已經在流域水環境治理方面深入研究，但治理思路基本都是「控源截汙+水生態修復」，但控源截汙涉及到流域內的多個點源、面源汙染，量多、面廣、耗資大，能耗大。
技術實現要素：
基於現有技術所存在的問題，本發明的目的是提供一種用於水環境質量改善原位處理方法，不需要大量的控源截汙，在河道原位通過生化方式進行河道水體淨化，具有維護管理方便、無佔地、能耗低等優勢。
本發明的目的是通過以下技術方案實現的：
本發明實施例還提供一種用於水環境質量改善原位處理方法，包括以下步驟：
步驟1，布設曝氣系統和仿水草填料：
在所治理河道底部布設曝氣系統的曝氣管；
並在所治理河道底部布設仿水草填料；
步驟2，調試培養微生物系統：
對所述步驟1布設好的曝氣系統的曝氣管和仿水草填料進行調試運行，通過所述步驟1布設的曝氣管進行微孔曝氣控制水體中DO為0.5～2mg/L，使仿水草填料作為微生物的載體生長微生物形成生化反應的微生物系統；
步驟3，繼續運行微生物系統至所治理河道水體達到V類水體：
待所述步驟2的微生物系統培養成熟後，繼續運行1～3個月，直至所治理河道的水體COD降解至40mg/L以下，NH3-N降解至2mg/L以下，DO達到2mg/L以上，水體整體環境質量達到V類水體標準；
步驟4，構建水生態系統：
在步驟3處理後所治理河道的水體達到V類水體後，在所述河道構建健康完善的水生態系統，所述水生態系統包括：沉水植被系統、挺水浮葉植被系統和水生動物系統；
步驟5，繼續運行水生態系統至所治理河道水體達到IV類水體：
在所述步驟4的水生態系統構建完成後，繼續運行3～5個月，通過自然曝氣豐富微生物菌群，發揮水生態系統自淨能力，使水體逐漸恢復健康、穩定、平衡的河道水生態系統，COD降解至30mg/L以下，NH3-N降解至1.5mg/L以下，DO達到3mg/L以上，水體最終達到IV類水體標準，即完成該原位處理方法。
本發明的原位處理方法與現有流域水環境治理技術相比，具有如下有益效果：
(1)採用原位處理淨化河道水體，無佔地，能耗與控源截汙建設汙水處理設施相當或更低。
(2)水體底部曝氣，底泥原位消耗，有利於底質改良，大大減少了清淤投資或是避免了清淤。
(3)曝氣系統的動力設備可僅設一颱風機，能耗低，維護管理簡單。
(4)通過自然曝氣豐富微生物菌群，水質處理效果好。
(5)構建水生態系統，充分發揮水體自淨能力，防治水體富營養化。
(6)自動化運行，方便管理，可實現無人值守。
附圖說明
為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域的普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他附圖。
圖1為本發明實施例提供的原位處理方法流程圖。
具體實施方式
下面結合本發明的具體內容，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。基於本發明的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明的保護範圍。
如圖1所示，本發明實施例提供一種用於水環境質量改善原位處理方法，包括以下步驟：
步驟1，布設曝氣系統和仿水草填料：
在所治理河道底部布設曝氣系統的曝氣管；
並在所治理河道底部布設仿水草填料；
上述步驟1具體為：
在河道底部布設曝氣管，曝氣管的布設方式可以是順著河流方向鋪設曝氣管，根據河寬曝氣管間隔2-5m不等。也可採用橫向鋪設的方式，根據河長曝氣管可間隔5-10m不等。曝氣裝置採用鼓風機，用電可採用工業用電和太陽能相結合，節省能耗。通過布設的曝氣裝置和曝氣管向河道中充氧，為水體中的微生物及動植物提供養分。
同時，在河道底部布設仿水草填料，橫向間隔0.5-1m布設，仿水草填料間距0.5-1m，高度也為0.5-1m。填料間距及高度布設相等，可有效防止填料之間相互纏繞等影響。仿水草生物填料性能優越，仿水草形態設計，仿水草生物填料的比表面積高達6000m2/m3，安裝固定方式簡單，只需底端固定，可隨水流漂浮於水體中，具有掛膜快、生物膜發育良好的特性，掛膜速度及性能遠超過彈性填料及組合式填料。
步驟2，調試培養微生物系統：
對步驟1布設好的曝氣系統的曝氣管和仿水草填料進行調試運行，通過步驟1布設的曝氣管進行微孔曝氣控制水體中DO為0.5～2mg/L，使仿水草填料作為微生物的載體生長微生物形成生化反應的微生物系統；
上述方法的步驟2具體為：
布設好曝氣裝置和仿水草填料後，進行調試運行，期間通過微孔曝氣控制水體中DO在0.5-2mg/L。曝氣可採用間歇式曝氣方式，降低能耗的同時達到強化脫氮除磷的效果，通過間歇式曝氣反覆創造好氧、缺氧、厭氧環境，有利於培養多種類多功能的微生物種群。仿水草填料作為微生物的載體，使水體本身形成一個大的生化反應系統，進行有機汙染物的降解，同時達到脫氮除磷的作用。間歇式曝氣以及充分利用太陽能能源，可大大節省能耗。調試運行10-15d後，填料上可生長大量的微生物，並降解水體中汙染物質，COD及NH3-N降解率達到70％，微生物系統培養成熟。
步驟3，繼續運行微生物系統至所治理河道水體達到V類水體：
待步驟2的微生物系統培養成熟後，繼續運行1～3個月，直至所治理河道的水體COD降解至40mg/L以下，NH3-N降解至2mg/L以下，DO達到2mg/L以上，水體整體環境質量達到V類水體標準；
步驟4，構建水生態系統：
在步驟3處理後所治理河道的水體達到V類水體後，在河道構建健康完善的水生態系統，水生態系統包括：沉水植被系統、挺水浮葉植被系統和水生動物系統。上述構建的水生態系統中，沉水植被系統包括在河道中設置輪葉黑藻、苦草、狐尾藻、龍鬚眼子菜中的一種或幾種；挺水浮葉植被系統包括在河道中種植荷花、茭白、水燭、香蒲、傘草中的一種或幾種；水生動物系統包括在河道中養殖烏鱧、、鱖魚、鰱魚、鱅魚、蘿蔔螺、環稜螺、河蚌中的一種或幾種。
步驟5，繼續運行水生態系統至所治理河道水體達到IV類水體：
在步驟4的水生態系統構建完成後，繼續運行3～5個月，通過自然曝氣豐富微生物菌群，發揮水生態系統自淨能力，使水體逐漸恢復健康、穩定、平衡的河道水生態系統，COD降解至30mg/L以下，NH3-N降解至1.5mg/L以下，DO達到3mg/L以上，水體最終達到IV類水體標準，即完成該原位處理方法。
上述方法步驟5具體為：
水生態系統構建完成後，繼續運行3-5個月，通過自然曝氣豐富微生物菌群，充分發揮其自淨能力，水體逐漸恢復健康、穩定、平衡的河道水生態系統，水質良好，COD降解至30mg/L以下，NH3-N降解至1.5mg/L以下，DO達到3mg/L以上最終達到IV類水體標準。
本發明的水環境質量改善的原位處理方法，不需要大量的控源截汙，而是將汙染的水體作為一個大的生化反應器，通過在河道底部布設曝氣裝置及仿水草填料從而強化河道水體淨化作用的一種原位處理系統，具有維護管理方便、無佔地、能耗低等優勢。
下面將結合附圖對本發明實施例作進一步地詳細描述。
實施例
所處理的水體為封閉水體，面積2000m2，水質如下：pH＝6-9，DO＝1-2mg/L，水溫＝8-25℃，COD＝60-120mg/L，NH3-N＝6-10mg/L。
按本發明的原位處理方法，具體處理如下：
(1)布設曝氣裝置及仿水草填料：
在水體底部布設曝氣管，根據水體長寬，曝氣管間隔3m布設。曝氣裝置採用鼓風機，採用工業用電和太陽能相結合，節省能耗。通過布設的曝氣裝置和曝氣管向河道中充氧，為水體中的微生物及動植物提供養分。
在水體底部布設仿水草填料，橫向間隔1m布設，仿水草填料間距1m，高度也為1m。填料間距及高度布設相等，可有效防止填料之間相互纏繞等影響。仿水草生物填料性能優越，仿水草形態設計，比表面積高達6000m2/m3，安裝固定方式簡單，只需一端固定，可漂浮於水體中，具有掛膜快、生物膜發育良好的特性，掛膜速度及性能遠超過彈性填料及組合式填料。
(2)調試培養微生物系統：
布設好曝氣裝置和仿水草填料後，進行調試運行，期間通過微孔曝氣控制水體中DO在1-2mg/L。曝氣採用間歇式曝氣方式，反覆創造好氧、缺氧、厭氧環境，有利於培養多種類多功能的微生物種群。仿水草填料作為微生物的載體，使水體本身形成一個大的生化反應系統，進行有機汙染物的降解，同時達到脫氮除磷的作用。間歇式曝氣以及充分利用太陽能能源，可大大節省能耗。調試運行10-15d後，填料上可生長大量的微生物，並降解水體中汙染物質，COD及NH3-N降解率達到70％，微生物系統培養成熟。
(3)繼續運行至達到V類水體：
微生物系統培養成熟後，繼續運行2個月後，COD降解至40mg/L以下，NH3-N降解至2mg/L以下，DO達到2mg/L以上，水體整體環境質量達到V類水體標準。
(4)構建水生態系統：
在達到V類水體的基礎上，在河道構建健康完善的水生態系統，包括沉水植被系統(比如輪葉黑藻、苦草、狐尾藻、龍鬚眼子菜等)、挺水浮葉植被系統(比如荷花、茭白、水燭、香蒲、傘草等)和水生動物系統(比如烏鱧、鱖魚、鰱魚、鱅魚、蘿蔔螺、環稜螺、河蚌等)。
(5)最終達到IV類水體：
水生態系統構建完成後，繼續運行3-5個月，通過自然曝氣豐富微生物菌群，充分發揮其自淨能力，水體逐漸恢復健康、穩定、平衡的河道水生態系統，水質最終達到IV類水體標準：pH＝6-9，DO≥3mg/L，水溫＝8-25℃，COD≤30mg/L，NH3-N≤1.5mg/L。
本發明的原位處理方法與現有流域水環境治理技術相比優點為：
(1)採用原位處理技術，無佔地，能耗與控源截汙建設汙水處理設施相當或更低。
(2)水體底部曝氣，底泥原位消耗，有利於底質改良，大大減少了清淤投資或是避免了清淤。
(3)曝氣系統的動力設備可只用一臺鼓風機，能耗低，維護管理簡單，並且用太陽能供電也更節能。
(4)曝氣採用間歇曝氣方式，降低能耗的同時達到強化脫氮除磷的效果。
(5)通過自然曝氣豐富微生物菌群，水質處理效果好。
(6)構建水生態系統，充分發揮水體自淨能力，防治水體富營養化。
(7)自動化運行，管理方便，可實現無人值守。
以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明披露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應該以權利要求書的保護範圍為準。