水处理技术在重污染河道治理中的运用分析

随着社会经济的快速发展,城市周边各类工业化产业的数量不断增加,人们产生的生活垃圾总量也在上升,而许多工业污水和生活污水排放到河道等自然水域中,对水资源和周围生态环境造成了恶劣影响。对此,我国重点加强了河道等污水治理力度,力求应用各类水处理技术改善重污染河道的治理问题,恢复河道原有的水质和良好的生态环境。本文重点围绕各类水处理技术在重污染河道中的应用进行分析,以供参考。

重污染感潮河道底泥重金属污染评价及释放规律研究

以珠江流域重污染感潮河道为研究对象,采用地累积指数、变异系数、相关性分析和潜在生态风险指数对底泥中重金属的污染状况进行了评价,并考察了静态条件和模拟感潮条件下重金属的释放规律.结果表明:河道底泥的重金属污染严重,Cu、Zn、Cr、Cd和Pb的平均含量分别为2083.96、1791.60、117.84、1662.92和3.71mg·kg-1,均大大超过广州市土壤背景值;各金属的富集程度为Cu>Zn>Cr>Cd>Pb,其中Cu的富集程度已经达到6级,为极强污染;各重金属元素在底泥中的变异系数较小,沿程分布比较平缓,Cu与Cr、Cd与Cr之间的相关性良好.以广州市土壤背景值为参比值进行评价,郭村涌底泥中的重金属生态危害顺序为Cd>Cu>Cr>Zn>Pb,总体表现为极强的生态危害程度.与静态释放相比,感潮作用可明显加速底泥重金属的释放,其平均释放速率提高了0.77～4.20倍,释放量增加了0.32～1.78倍,同时涨退潮过程低水位时段较之高水位时段底泥重金属释放平均速率增加0.48～3.33倍.

凤眼莲在城市重污染河道修复中的应用

外港河是秦淮河重要支流,长期以来遭受严重污染。2006年4月份起对外港河进行了综合生态治理。在前期清淤和截污的基础上,7月份开始引种凤眼莲。在上游排污口附近和外港河河口段分别设置的4个生态区以及河面上布设的水面载体内全面放养以凤眼莲为主的浮水植物。经过5个多月的初步治理,外港河水体透明度从40 cm以下提高到120 cm左右,COD下降了70.4%,TSS、TN和NH3-N分别下降了39.6%、49.7%和21.8%。结果证明,凤眼莲在净化严重污染的河道方面起到了良好的效果,引种凤眼莲治理城市重污染河道是切实可行的;此外,用PVC管设计制作的水面载体来放养浮水植物可以点缀水面环境,美化城市河道景观。

低温下生态浮床净化重污染河水的研究

为了提高普通植物浮床在低温条件下对重污染水体的净化效果,引入陶粒作为浮床基质,在重庆地区的临江河构筑了植物—陶粒生态浮床,研究了美人蕉、风车草浮床在低温条件下对重污染河水中TN、TP和COD的去除效果。结果表明,美人蕉、风车草浮床对TN的平均去除率分别为36.2%、35.3%,对TP的平均去除率分别为30.1%、30.8%,对COD的平均去除率分别为27.8%、31.7%;其中,美人蕉、风车草的吸收作用可去除水体中7.2%、5.4%的TN,8.3%、6.8%的TP,陶粒的净化作用可去除水体中10.1%的TN、13%的TP和13.9%的COD。水温>10℃时,美人蕉浮床的净化能力明显高于风车草浮床,而风车草浮床在10℃以下的净化效果较好。

重污染感潮河道底泥释放特征及其控制技术研究

以珠江三角洲城市重污染感潮河道为对象,研究了底泥污染物（重金属、有机物和营养盐）在静态、潮汐作用影响及人工曝气扰动下的释放特征.在此基础上,采用曝气充氧、重金属化学固定、激活底泥土著微生物等联合技术对底泥释放进行控制,研究其控制效果.结果表明：①感潮作用加速了底泥污染物的释放,与静态释放相比,Cu、Zn、Pb、Cr、COD、NH＋4-N和TP的平均释放速率提高了1-4倍,释放量增加了0.3-1.8倍;底泥平均耗氧速率提高了1.28倍.②人工曝气扰动使底泥污染物局部急剧释放,并使泥水界面由弱碱性变成弱酸性;在有氧环境,NH^＋4-N、TP的释放得到有效抑制.③投加石灰调节pH至8-9,上覆水体Cu、Zn、Pb、Cr的去除率达到85%-98%,同时还可去除92%的TP和86%的浊度;在微碱性好氧条件下,Cu、Zn、Pb和Cr的释放量稳定在300μg·L^-1以下.④底泥土著微生物层对水体及底泥污染物有良好的降解作用,通过间歇曝气COD、NH^＋4-N、TP去除率分别可达到85%、92%和71%;但微生物层具有较高的耗氧速率,达到45g·m^-2·d^-1.

辽河保护区治理与保护技术研究

国家"十一五"期间,辽河流域水污染治理取得了突破性进展,实现了流域干流水质化学需氧量(COD)消灭劣V类的目标。为了巩固辽河干流治理成果,实现可持续发展的长远目标,辽宁省划定了辽河保护区,成立了保护区管理局,这是国内成立的第一个以流域综合管理为目标的行政机构,并进行了辽河保护区治理与保护研究。本研究以建设防洪安全、水质良好、生态健康、景观优美的健康河流生态系统为出发点,融合了水利学、生态学、环境学、景观学、经济学等多学科交叉理念,统筹考虑水利工程、污染治理工程、生态修复工程、示范区建设工程等项目的相互影响及关系,分别进行了土地利用、生态系统修复、河道综合治理、生态示范区建设、治理与保护能力建设5个方面的研究。

防止河道泥沙淤积的最小生态环境需水量

水土流失问题是生态系统面临的重要问题. 对于多沙河道来说,必须维持一定的生态环境需水量用于输沙,以保证河道生态平衡. 本文以多沙河流为研究对象,以输沙动力学理论为基础,分析了河流输沙能力和水流挟沙能力,在此基础上提出了河道在不冲不淤的临界状态下河流最小流量的计算方法,此为防止河道泥沙淤积的最小生态环境需水量. 通过实际算例,本文还说明了所提出的计算方法的应用,以期为多沙河道水资源合理配置及生态平衡维护提供科学依据.

投加化学药剂改善城市黑臭河流水质的研究

该研究通过投加化学药剂比选、药剂投加浓度和投加方式优化试验,考察了投加化学药剂对城市黑臭河流水质的改善效果和适用性。结果表明,投加过氧化钙能够快速提高水体溶解氧含量,同时降低水体总磷含量。在该试验条件下,投加400 mg/L的过氧化钙后水中的溶解氧迅速升高,但1天后即恢复到投加前水平。由于投加过氧化钙增氧的成本相对较高,并且水体流动性会影响过氧化钙的增氧效果,投加过氧化钙方法仅适用于对封闭的污染水体进行快速增氧和修复。

睡莲生理特性日变化与黑臭河水水质的相关性

为了分析睡莲的生理状况和它的净化效果之间的关系,测定了9个水培睡莲的净化槽的植物根组织POD、CAT活性与叶片可溶性蛋白(SP)、叶绿素(Chl)质量浓度及对应水质的日变化,同时,测定了不同净化槽中植物的形态大小、分蘖数、根密度、生物量、氮磷积累,探讨了植物生理特性日变化与黑臭河水水质的相关性及植物栽植密度对其生理特性及净水效果的影响,另设空白对照槽(CK).结果表明,植物根组织POD、CAT活性、叶片Chla、Chlb、SP质量浓度与净化槽出水溶P、NH4+-N去除率间呈正相关;栽植密度较高的净化槽,植物的根、茎、叶较长,分蘖数、根密度较大,植株生物量、氮磷积累较高,叶片Chla、Chlb、SP质量浓度与净化槽出水溶P、NH4+-N去除率较高,而根组织POD、CAT活性较弱;随着阳光增强,植物根组织POD、CAT活性增强,叶片SP、Chla、Chlb质量浓度及净化槽出水溶P、NH4+-N去除率升高,其中,叶片Chla、Chlb、SP质量浓度及净化槽出水DO质量浓度日变化呈双峰型,峰值约在12:00、14:00,在13:00左右,植物叶片Chla、Chlb、SP质量浓度及净化槽出水DO质量浓度下降;在10:00—14:00时段,植物根组织CAT、POD活性、叶片Chla、Chlb、SP质量浓度及净化槽出水溶P、NH4+-N去除率高于其他时段.

海寿植物在不同季节连续曝气黑臭河水中的生理响应及净水效果的比较研究

采取现场试验方法,在不同季节测定了6个各种有10棵海寿植物的水培净化槽(曝气、非曝气各设3个平行)中植物叶片的叶绿素(Chl)、可溶性蛋白(SP)含量与植物根组织过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性及对应的净化槽出水水质,测定了植物根、茎、叶的长度,植物分蘖数、根密度,植株氮磷积累、生物量等生物学指标,比较研究了不同季节连续曝气下海寿的生理响应及净水效果。结果表明,曝气影响植物的生理特性,植物根、茎、叶的长度分别较非曝气槽中植物短,叶片Chla、Chlb、SP含量分别较非曝气槽中植物叶片低,而根组织POD、CAT活性分别较非曝气槽中植物根组织高,曝气槽中植株的氮磷含量、生物量分别较非曝气槽中植株低,曝气槽中植物的分蘖数、根密度分别高于非曝气槽中植物;曝气槽出水中TN、NH4+-N去除效率较非曝气槽出水高,而TP、溶P去除效率较非曝气槽出水低;曝气对植物生理特性的影响与植物的生长状况密切相关,春、夏季曝气对植物的影响较小,但两类净化槽的水质差异较明显,秋季曝气对植物的影响较大,两类净化槽的水质差异较小。

闸坝调控下重污染河流污染物迁移规律研究

以沙颍河槐店闸为研究对象,构建了闸坝调控作用下二维水动力-污染物迁移模型,根据试验获取的数据对模型进行率定和检验。结果表明:闸坝的存在对河流水环境系统具有一定负面影响,但是合理的闸坝调控能够改善河流水质,减小突发性水污染事故发生的概率;该模型可以有效地模拟计算闸坝调控作用下污染物的迁移过程。

微孔曝气与覆盖对城市重污染河道底泥磷形态分布及释放过程的影响

采用自行研发的泥-水界面微孔曝气系统,开展了底泥表面曝气和覆盖对城市重污染河道底泥磷释放及形态分布规律的影响研究.结果表明,微孔曝气能够有效提高上覆水的溶解氧(DO)和沉积物的氧化还原电位(Eh),能够将泥-水界面Eh维持在-100 m V左右,DO提高到6 mg·L-1以上.与对照比较,原位覆盖处理的上覆水DO和Eh有一定提高,但仍明显低于微孔曝气处理.与对照相比较,微孔曝气处理均有效降低上覆水中总磷(TP)和溶解性正磷酸盐(PO3-4)的含量.试验结束时,微孔曝气(A)和微孔曝气+原位覆盖处理(A+C)上覆水中TP含量由初始的0.201 mg·L-1分别降至0.062 mg·L-1和0.050 mg·L-1;上覆水中PO3-4含量由0.086 mg·L-1和0.078 mg·L-1分别降至0.026 mg·L-1和0.023 mg·L-1.与对照相比,微孔曝气处理明显降低了底泥间隙水中TP的浓度,在整个培养期间,其TP含量平均下降38.8%(A)和47.9%(A+C).底泥原位覆盖处理对抑制泥-水界面磷释放能力要弱于微孔曝气处理,而且在试验后期(50 d),上覆水中TP和PO3-4的含量均有所反弹.不管有无覆盖,泥-水界面微孔曝气处理均显著改变了表层底泥磷形态分布特征,显著降低了底泥中铁铝结合态磷(Fe/Al-P)组分比例,而钙结合态磷(Ca-P)含量比例却出现明显增加.单一的表面覆盖处理对底泥磷形态分布特征没有显著影响(P>0.05).研究表明,与单一的处理效果相比较,泥-水界面纳米微孔曝气处理,并结合底泥原位覆盖,更有利于抑制城市重污染河道泥-水界面中磷的释放风险.

浑河沈抚区域重污染支流河治理技术研究

针对浑河沈阳—抚顺(沈抚)区域重污染支流污染来源及水质变化特点,优化筛选出潮汐流人工湿地强化脱氮技术、多层组合生物浮岛净化技术,以及傍河藻类塘与水生植物塘联用等支流河修复技术;分析了各项技术的基本原理、处理效果,提出了最佳工艺运行参数,验证了技术在示范工程中的应用效果。结果表明,相关技术对于北方地区重污染支流具有较好的治理效果,具有较高的推广价值。

泥-水界面微孔曝气对底泥重金属释放潜力的影响

采用自行研发的泥-水界面精准布氧系统研究了微孔曝气对安徽省合肥市南淝河城市重污染河段底泥重金属形态分布以及释放规律的影响.结果表明,微孔曝气明显改变了泥-水界面物理化学环境,增加了上覆水溶解氧(DO)质量分数和pH值,特别是显著提高了表层底泥氧化还原电位(ORP).泥-水界面微孔曝气处理显著改变了表层底泥重金属形态分布特征,显著降低了酸提取态重金属质量分数,而残渣态重金属的质量分数比例均出现不同程度增加.特别是镍(Ni)的形态变化对微孔曝气反应更为敏感,曝气前后残渣态质量分数比例由39.5%上升到55.0%.与对照组相比,在试验初期,泥-水界面微孔曝气处理下底泥间隙水重金属质量分数有所增加,但随着处理时间延长,这种增加效应逐渐减弱,至曝气处理10d以后,底泥间隙水重金属质量分数较对照组均有明显下降,尤其Ni下降更为明显.泥-水界面微孔曝气导致表层底泥中酸可挥发性硫(AVS)减少,但并没有促进底泥中重金属的释放.泥-水界面微孔曝气对底泥重金属生物有效性和释放风险的抑制效应主要归功于上覆水和表层底泥DO质量分数、pH和ORP等理化环境的改变.

巢湖流域城市型重污染河流综合治理技术研究——以合肥市十五里河为例

在"水十条"对城市黑臭河道提出治理目标的大背景下,以巢湖流域主要入湖河流十五里河为例,提出了巢湖流域典型城市型重污染入湖河流综合治理措施。在对流域概况、水质现状和污染源现状进行调查分析的基础上,对流域主要环境问题进行了识别,结合河道现状治理情况,提出了以源头截污为核心,以过程拦截为辅助,以河道自净为补充,辅以补充生态基流的治理策略。以期为当前正在开展的十五里河综合治理提供对策措施,也为其他类似受污染的城市河流治理提供思路。

人工湿地-塘组合处理村镇严重污染河水效果

构建潜流人工湿地．塘组合中试系统，探讨系统对村镇严重污染河水中氮磷等污染物的处理效果。采用实验模拟的方法，获得不同水力停留时间HRT及不同塘水深条件下系统对氮磷净化效果的数据，并进行分析。结果表明，组合系统HRT对COD、TN、NH3-N的影响显著，随HRT的增大去除效果明显提高。对TP的影响呈现先提高后降低且总体变化不大的现象，除磷的最佳区间是HRT2．5～3．0d。当HRT〉2．1d，COD、TN、NH3-N和TP的去除率大于54．0％、57．8％、67．7％和80．6％，出水COD优于Ⅳ类水体标准，TN、NH3-N均优于城镇污水处理厂污染物排放标准一级A标准，TP优于Ⅲ类水体标准。COD、TN、N地-N和TP的去除率随塘水深变化不犬，均出现一个先高后低的现象，当塘水深为0．5m时，去除率最高，COD、TN、NH3-N和TP的去除率分别达到48．9％、55．3％、63．7％和83．9％，出水水质最好，分别为20．49、9．51、4．59、0．19mg／L，COD优于Ⅳ类水体标准，TN、NH3-N优于一级A标准，TP优于Ⅲ类水体标准。

重污染河流闸坝作用分析及调控策略研究

针对淮河中游频发的水污染事件,以淮河流域重污染河流沙颍河上的闸坝群为研究对象,分析了闸坝对水环境的影响,提出重污染河流闸坝调控策略。基于MIKE11软件的HD和AD模块,构建了多闸坝河流一维水动力水质模型。通过多场景模拟,分析了沙颍河上的闸坝群调控对河流水质的影响,以便于正确认识闸坝调控和河流水质变化之间的关系,进一步提出重污染河流闸坝的调控策略。

重污染河流闸坝防污限制水位研究

重污染河流上的闸坝过量蓄水是导致污染团集中下泄造成水污染事件的主要诱因之一。针对这一问题,本文提出和定义了防污限制水位的概念,并以兴利和防污为目标,构建了重污染河流闸坝防污限制水位模型,以研究预防因污染团集中下泄造成水污染事件的闸坝防污限制水位,规范重污染河流闸坝的蓄水量。将该方法应用到淮河流域沙颍河的多个闸坝,计算结果表明,该模型能够有效地求解重污染河流的闸坝防污限制水位,具有一定的实用性。这对重污染河流开展闸坝防污调度研究提供重要的技术支撑。

从三门峡到三峡我国工程泥沙学科的发展与思考

我国工程泥沙学科的发展是伴随着重大工程的规划、设计、建设和运行而快速发展的。本文回顾了20世纪60年代初黄河三门峡水库建成运行后出现的泥沙问题和解决措施:库区严重淤积和库尾"翘尾巴"现象,潼关高程快速抬升了5 m以上;枢纽被迫进行了二次改建,以提高水库的泄流规模;水库运行方式进行了二次调整,通过降低汛期坝前水位,以增大水库的排沙能力。阐述了三门峡水库的实践不仅大大提高了对工程泥沙运动规律的认识,而且总结提炼出以水库"蓄清排浑"运行方式为标志的系列成果。水库"蓄清排浑"运行方式已在小浪底水库和三峡水库成功运用,并在实践中得到不断的优化完善,逐步形成了水沙调控的理论与技术。从三门峡到三峡工程的实践,为我国工程泥沙运动规律、多沙河流水库有效库容长期保持理论、江河水沙调控理论与技术、实体和数学模型模拟技术等的快速发展发挥了重要的作用,形成了工程泥沙学科的理论与技术体系,推动我国工程泥沙技术走在世界前列。进一步提出了未来工程泥沙研究的思路和方向:一是从水库泥沙淤积治理向全河水沙调控转变,即从江河局部治理向全河治理转变;二是从河流泥沙向流域泥沙、海域泥沙转变;三是从传统泥沙问题向生态环境泥沙转变。泥沙研究要紧密结合国家重大需求,瞄准学科前沿,充分开发和利用新技术、新方法,在大数据、云计算、智能化应用方面取得新突破。

大胜关长江大桥工程特点与关键技术

介绍京沪高速铁路南京大胜关长江大桥的建桥条件、技术标准,并根据桥下通航要求与桥上通行要求确定的桥型方案与总体布置;分析了大桥工程的技术特点,总结了主桥设计所采用的3片主桁空间桁架结构、重载主桁结构、整体桥面结构等方面的关键技术。