專(zhuān)利名稱(chēng)：一種城市近郊富營(yíng)養(yǎng)化水體的污染控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種城市近郊富營(yíng)養(yǎng)化水體的污染控制方法，屬于城市近郊污染水體的修復(fù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
水體富營(yíng)養(yǎng)化是指在人類(lèi)活動(dòng)的影響下，生物所需的氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)大量進(jìn)入湖泊、河口、海灣等緩流水體，引起藻類(lèi)及其他浮游生物迅速繁殖，水體溶解氧量下降，水質(zhì)惡化，魚(yú)類(lèi)及其他生物大量死亡的現(xiàn)象。由于水體富營(yíng)養(yǎng)化的形成原因是人類(lèi)活動(dòng)排放的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，所以城市近郊的水體作為人類(lèi)活動(dòng)排污的受納水體，更易富營(yíng)養(yǎng)化且程度尤為嚴(yán)重。目前，水體富營(yíng)養(yǎng)化已經(jīng)成為全球矚目的重大環(huán)境問(wèn)題之一。 水體富營(yíng)養(yǎng)化的控制的關(guān)鍵在于控制水體營(yíng)養(yǎng)鹽的外源負(fù)荷以及底泥中的營(yíng)養(yǎng)鹽的釋放，即“內(nèi)源負(fù)荷”。目前，污染水體治理技術(shù)按照治理手段劃分可分為化學(xué)處理、物理處理和生物處
理方法。利用化學(xué)方法治理富營(yíng)養(yǎng)化水體需大量投加化學(xué)藥劑，因此其成本也較為昂貴，同時(shí)所加入的化學(xué)藥劑在治理的同時(shí)也容易引起二次污染，對(duì)水體的整個(gè)生態(tài)環(huán)境也會(huì)有一定的影響。此外，化學(xué)法用于富營(yíng)養(yǎng)化水體的治理通常不具有可持續(xù)性，并沒(méi)有解決問(wèn)題的根本。因此，如果采用化學(xué)法的同時(shí)沒(méi)有其他適宜的輔助措施，水體很快便又會(huì)出現(xiàn)富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題，物理修復(fù)措施包括人工曝氣、截污、調(diào)水沖污、河道疏浚等措施。具體為1、截污截?cái)嗯湃胨w的各種污染源；2、清淤消除浮泥，減少內(nèi)源污染；3、調(diào)水沖污；迅速消除或稀釋水體中的污染物，增加水體DO和生物量；4、人工曝氣加快有機(jī)物質(zhì)分解、補(bǔ)充D0。污染水體的治理技術(shù)依據(jù)是否需要將水移出原位，可以分為異位修復(fù)和原位修復(fù)兩種。異位修復(fù)主要是將污染水體轉(zhuǎn)移出原來(lái)的位置，異地處理后再返回原來(lái)水體的作法；而原位修復(fù)則是在水體內(nèi)直接處理的方式。對(duì)湖泊的整治，調(diào)水是較為有效和普遍的治理方法,用清潔、營(yíng)養(yǎng)元素濃度低的水更換富營(yíng)養(yǎng)化湖水，或增加進(jìn)水量為湖泊補(bǔ)水，增加其水環(huán)境容量；通過(guò)水體置換，外流引水，可稀釋水體營(yíng)養(yǎng)物濃度，增加水體流動(dòng)性，加快水體循環(huán)和交換，從而防止和抑制藻類(lèi)爆發(fā)性繁殖。以上治理手段、技術(shù)、方法對(duì)水體富營(yíng)養(yǎng)化的控制都能起到一定的作用，同時(shí)也存在一些問(wèn)題，(I)治理方法的不可持續(xù)性以化學(xué)法為例，其需要使用大量化學(xué)藥劑，成本較高，易產(chǎn)生二次污染，且是末端治理，不能解決問(wèn)題根本；(2)實(shí)施的不可持續(xù)性以物理法為例，人工清淤、截污等方法具有階段性的特點(diǎn)，會(huì)隨著政策的改變而改變；(3)污水處理廠的運(yùn)行狀況不佳由于權(quán)責(zé)不夠明確，且監(jiān)管無(wú)法做到百分之百精確全面，污水處理廠的運(yùn)行可能存在漏洞
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種城市近郊富營(yíng)養(yǎng)化水體的污染控制方法，該方法是將富營(yíng)養(yǎng)化水體作為飲用水源，同時(shí)將原自來(lái)水廠水源作為富營(yíng)養(yǎng)化水體補(bǔ)水進(jìn)入富營(yíng)養(yǎng)化水體，在原有自來(lái)水廠凈水工藝基礎(chǔ)上(常規(guī)凈水工藝包括混凝、沉淀、過(guò)濾、消毒)提出的一種富營(yíng)養(yǎng)化水體的污染控制方法，該方法解決了富營(yíng)養(yǎng)化水體的凈化問(wèn)題，加快了污染水體的水體置換，實(shí)現(xiàn)水資源的循環(huán)利用。本發(fā)明方法具體操作如下
(1)在常溫下，將富營(yíng)養(yǎng)化水體輸入生物濾池進(jìn)行處理，進(jìn)水的BOD5值小于200mg/L，容積負(fù)荷為150-300gB0D5/m3 d，水力負(fù)荷為4 -10 m3/m2 h，接觸時(shí)間為10_30min ；
(2)生物濾池處理后出水進(jìn)入混凝池進(jìn)行混凝沉淀，在混凝池中添加混凝劑處理10-30 min ；
(3)混凝沉淀后出水進(jìn)入斜管沉淀池進(jìn)行沉淀處理，水流可采用上流式或者平流式，斜管沉淀區(qū)液面負(fù)荷為2. 0-6. Om3/ (m2h)，斜管沉淀池的清水區(qū)保護(hù)高度不小于1.0 m，底部配水區(qū)高度不小于I. 5 m，沉淀時(shí)間25-60min，沉淀池每日排泥1_2次，混凝沉淀后出水濁度一般在10度以下；
(4)混凝沉淀出水進(jìn)入臭氧接觸池進(jìn)行臭氧處理，臭氧投加量為I.5-3. Omg/L，水中剩余臭氧量為0. 2-0. 4mg/L,接觸時(shí)間10-15min，實(shí)際運(yùn)行管理中要根據(jù)水源水質(zhì)變化情況進(jìn)行調(diào)整，通過(guò)不同臭氧投加量下濁度、C0D\B0D等指標(biāo)去除率的對(duì)比分析，確定合理的臭氧投加量；為了保證對(duì)隱孢子蟲(chóng)和賈第蟲(chóng)的殺滅效果，CT值(C為臭氧濃度，mg/L ；T為接觸時(shí)間，min)大于4，臭氧尾氣通過(guò)管道接入池頂?shù)某粞跷矚馄茐难b置，經(jīng)催化分解后排入大氣;
(5)臭氧接觸后出水進(jìn)入活性炭濾池進(jìn)行過(guò)濾；
(6)過(guò)濾后出水添加液氯進(jìn)行消毒，液氯投加量為0.5-1. Omg/L,出水即為符合《生活飲 用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》的飲用水，同時(shí)采用原自來(lái)水廠水源作為富營(yíng)養(yǎng)化水體補(bǔ)水補(bǔ)入富營(yíng)養(yǎng)化水體中進(jìn)行換水及污染控制。本發(fā)明中生物濾池濾床采用粒徑為40 -10 Omm的卵石、石英石、花崗石、粒徑為2-5mm頁(yè)巖陶粒中的一種或幾種作為填料，濾床厚度為I. 5_2m ;濾床的反沖洗周期為48-72h，反沖洗過(guò)程為強(qiáng)度為15-20 L/m2 s的氣沖Imin —強(qiáng)度為15_20L/m2 s的氣水沖3-4min —強(qiáng)度為5L/m2 s的水1-1. 5min，其中氣水比為1:1-1:2。本發(fā)明中混凝池形式為隔板混凝、折板混凝、網(wǎng)格混凝中的一種。本發(fā)明中混凝劑為投加量為10-20mg/L的聚合氯化鋁、投加量為20-30 mg/L的硫酸鋁、投加量為10-20 mg/L的聚合硫酸鐵中的一種。本發(fā)明中斜管沉淀區(qū)中斜管管徑為30-80 _，斜長(zhǎng)為1-1. 2 m，傾角為60°。本發(fā)明中臭氧接觸池為密閉式池型，接觸反應(yīng)系統(tǒng)為鼓泡擴(kuò)散設(shè)備、渦輪混合器、水射器、填料塔、噴淋塔中的一種，池頂設(shè)臭氧尾氣破壞裝置。本發(fā)明中鼓泡擴(kuò)散設(shè)備為微孔鈦盤(pán)布?xì)鈺r(shí)，根據(jù)接觸池結(jié)構(gòu)設(shè)2-3個(gè)投加點(diǎn)，設(shè)2個(gè)投加點(diǎn)時(shí)，投加點(diǎn)間一般按1:1順?biāo)鞣较蛞来瓮都映粞?；設(shè)3個(gè)投加點(diǎn)時(shí)，投加點(diǎn)間按比例4:3:3或2:1:1順?biāo)鞣较蛞来瓮都映粞?。本發(fā)明中考慮到活性碳材料濾料密度較小，易隨反沖洗上升水流流失，活性炭濾池為翻板濾池，其中濾料采用粒度I. 0-2. 5mm的柱狀炭或采用粒徑I. 0-1. 2mm的不定型炭，為防止脫落的生物膜影響出水水質(zhì)，活性炭層下鋪設(shè)20cm厚的粒徑為I. 0-2. 5mm石英砂，濾層總厚度為2-3m,空床濾速為ll_12m/h,接觸時(shí)間為10_15min,濾層頂面水深取I. 5-2. 5m，濾池的反沖洗周期為48-72h ;反沖洗過(guò)程為強(qiáng)度為15-20 L/m2 s的氣沖3-4min —?dú)馑葹?1:1-1:2 的氣水沖 3_4min —強(qiáng)度 10_15L/m2 s 水沖 1-1. 5min。本發(fā)明中生物濾池、混凝池、沉淀池、臭氧接觸池和活性炭濾池為一個(gè)以上。采用一個(gè)以上活性炭濾池時(shí)，每格濾池前均設(shè)有可調(diào)節(jié)的進(jìn)水堰板，使每格濾池的進(jìn)水流量一致；濾池反沖洗運(yùn)行中應(yīng)注意表面泡沫污物的排除，必要時(shí)可增加表面輔助沖洗設(shè)施。此外，反沖洗完成后，濾池進(jìn)水水位距濾層頂面距離較大，為避免進(jìn)水直接沖擊濾料，對(duì)濾層分布造成影響，宜在反沖洗完成后，繼續(xù)采用反沖洗水提高濾層頂面的水深，在不影響濾層穩(wěn)定性后再進(jìn)行下一階段過(guò)濾。針對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化水體中藻類(lèi)以及TN、TP含量較高的特點(diǎn)，本發(fā)明方法是在常規(guī)工藝的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，富營(yíng)養(yǎng)化水體經(jīng)過(guò)生物濾池、混凝沉淀、臭氧接觸、活性炭過(guò)濾、消毒處理，出水可達(dá)到《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB 5749-2006)的要求。臭氧-生物活性炭單元，臭氧(O3)具有強(qiáng)氧化性，能去除水中色度、溶解性有機(jī)物(DOM)和臭味，可以把水中難降解的有機(jī)物斷鏈、開(kāi)環(huán)，將大分子有機(jī)物氧化為小分子有機(jī)物，使原水中有機(jī)物的可生化性和可吸附性得到增強(qiáng)，且臭氧氧化反應(yīng)后生成02，為后續(xù)活性炭中的微生物提供了足夠的D0，促進(jìn)了微生物的新陳代謝作用，使得后續(xù)的活性炭對(duì)有機(jī)物的去除率大大增加。生物濾池在適宜溫度下對(duì)氨氮的去除率可達(dá)70%左右，而活性炭在運(yùn)行一段時(shí)期后會(huì)形成生物活性炭，產(chǎn)生生物效應(yīng)，能夠進(jìn)一步去除氨氮，從而使整個(gè)工藝對(duì)氨氮具有很好的去除效果。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與技術(shù)效果
(I)運(yùn)行持續(xù)。將富營(yíng)養(yǎng)化水體作為飲用水源與自來(lái)水廠的聯(lián)合運(yùn)行，能夠保證富營(yíng)養(yǎng)化水體的持續(xù)引出，避免了其它處理方式所面對(duì)的運(yùn)行不到位或無(wú)法連續(xù)運(yùn)行的情況。(2)負(fù)荷消除。通過(guò)自來(lái)水廠的凈水工藝改進(jìn)，使得水源負(fù)荷得到去除。負(fù)荷消除量即為供水量的負(fù)荷與補(bǔ)水量的負(fù)荷之差。由于城市人口數(shù)量巨大，用水需求量大，所以富營(yíng)養(yǎng)化水體的引出量相當(dāng)可觀，又因補(bǔ)水水質(zhì)優(yōu)良，負(fù)荷去除量相當(dāng)可觀。(3)換水周期縮短。將富營(yíng)養(yǎng)化水體作為飲用水源使得原飲用水源可作為補(bǔ)水進(jìn)入富營(yíng)養(yǎng)化水體。一方面，增加了優(yōu)水質(zhì)補(bǔ)水的進(jìn)入量，從而加快稀釋水體中的營(yíng)養(yǎng)物濃度。另一方面，進(jìn)水總量的增加能夠縮短水體的換水周期，實(shí)現(xiàn)富營(yíng)養(yǎng)化水體的污染控制。(4)財(cái)務(wù)支付轉(zhuǎn)移。即富營(yíng)養(yǎng)化水體的污染責(zé)任主體直接通過(guò)用水繳費(fèi)的方式參與受污染水體的污染控制，可實(shí)現(xiàn)排污主體與責(zé)任主體的統(tǒng)一。(5)監(jiān)管力度增加。由于直接以富營(yíng)養(yǎng)化水體作為飲用水源，用水主體將會(huì)密切關(guān)注水源水質(zhì)與水源的污染源(污水處理廠排水)情況，使得監(jiān)管力度更大更廣，從而促進(jìn)水源水質(zhì)的改善，最終實(shí)現(xiàn)受污染水體的恢復(fù)以及水資源的循環(huán)可持續(xù)利用。


圖I為本發(fā)明富營(yíng)養(yǎng)化水體的污染控制工藝流程示意圖。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明保護(hù)范圍不局限于所述內(nèi)容。實(shí)施例I :滇池富營(yíng)養(yǎng)化水體的污染控制方法，具體內(nèi)容如下
I、概況
(1)滇池在滇池湖水正常高水位(1887.4m)下,滇池水面面積309. 6km2，總蓄水量15. 6億m3，在北部被一人工堤壩(海埂)分為南北兩部分,北部稱(chēng)為草海,南部稱(chēng)為外海。草海面積7. 3km2 (不包括被分隔開(kāi)的兩塊水體東風(fēng)壩和老干魚(yú)塘)，占滇池面積的3. 5%，蓄水量2258萬(wàn)m3，滇池總蓄水量的1.5%。草海水出口為一人工隧道一一西園隧洞，換水周期約3.5個(gè)月；外海水出口為?？谥袨╅l，排入螳螂川，換水周期約3年；草海與外海之間水體不能自由交換，有一人工閘門(mén)控制。表I :滇池水質(zhì)基本情況(2011年10月水質(zhì)月報(bào)數(shù)據(jù))
權(quán)利要求
1.一種城市近郊富營(yíng)養(yǎng)化水體的污染控制方法，其特征在于按如下步驟進(jìn)行 (1)在常溫下，將富營(yíng)養(yǎng)化水體輸入生物濾池進(jìn)行處理，進(jìn)水的BOD5值小于200mg/L，容積負(fù)荷為150-300gB0D5/m3 · d，水力負(fù)荷為4 -10 m3/m2 · h，接觸時(shí)間為10_30min ； (2)生物濾池處理后出水進(jìn)入混凝池進(jìn)行混凝沉淀，在混凝池中添加混凝劑處理10_30min ； (3)混凝沉淀后出水進(jìn)入斜管沉淀池進(jìn)行沉淀處理，水流可采用上流式或者平流式，斜管沉淀區(qū)液面負(fù)荷為2. 0-6. Om3/ (m2h)，斜管沉淀池的清水區(qū)保護(hù)高度不小于I. O m，底部配水區(qū)高度不小于I. 5 m,沉淀時(shí)間25-60min,沉淀池每日排泥1_2次； (4)混凝沉淀出水進(jìn)入臭氧接觸池進(jìn)行臭氧處理，臭氧投加量為I.5-3. Omg/L，水中剩余臭氧量為O. 2-0. 4mg/L,接觸時(shí)間10-15min, CT值大于4,臭氧尾氣通過(guò)管道接入池頂?shù)某粞跷矚馄茐难b置，經(jīng)催化分解后排入大氣； (5)臭氧接觸后出水進(jìn)入活性炭濾池進(jìn)行過(guò)濾； (6)過(guò)濾后出水添加液氯進(jìn)行消毒，液氯投加量為O.5-1. Omg/L,出水即為符合《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》的飲用水，同時(shí)采用原自來(lái)水廠水源作為富營(yíng)養(yǎng)化水體補(bǔ)水補(bǔ)入富營(yíng)養(yǎng)化水體中進(jìn)行換水及污染控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述城市近郊富營(yíng)養(yǎng)化水體的污染控制方法，其特征在于生物濾池濾床采用粒徑為40-100_的卵石、石英石、花崗石、粒徑為2-5_頁(yè)巖陶粒中的一種或幾種作為填料，濾床厚度為1.5-2m;濾床的反沖洗周期為48-72h，反沖洗過(guò)程為強(qiáng)度為15-20 L/m2 · s 的氣沖 Imin —強(qiáng)度為 15_20L/m2 · s 的氣水沖 3_4min —強(qiáng)度為 5L/m2 · s的水1-1. 5min，其中氣水比為1:1-1:2。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述城市近郊富營(yíng)養(yǎng)化水體的污染控制方法，其特征在于混凝池形式為隔板混凝、折板混凝、網(wǎng)格混凝中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述城市近郊富營(yíng)養(yǎng)化水體的污染控制方法，其特征在于混凝劑為投加量為10_20mg/L的聚合氯化鋁、投加量為20-30 mg/L的硫酸鋁、投加量為10-20 mg/L的聚合硫酸鐵中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述城市近郊富營(yíng)養(yǎng)化水體的污染控制方法，其特征在于斜管沉淀區(qū)中斜管管徑為30-80 mm,斜長(zhǎng)為1_1. 2 m,傾角為60°。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述城市近郊富營(yíng)養(yǎng)化水體的污染控制方法，其特征在于臭氧接觸池為密閉式池型，接觸反應(yīng)系統(tǒng)為鼓泡擴(kuò)散設(shè)備、渦輪混合器、水射器、填料塔、噴淋塔中的一種，池頂設(shè)臭氧尾氣破壞裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述城市近郊富營(yíng)養(yǎng)化水體的污染控制方法，其特征在于鼓泡擴(kuò)散設(shè)備為微孔鈦盤(pán)布?xì)鈺r(shí)，根據(jù)接觸池結(jié)構(gòu)設(shè)2-3個(gè)投加點(diǎn)，設(shè)2個(gè)投加點(diǎn)時(shí)，投加點(diǎn)間一般按I: I順?biāo)鞣较蛞来瓮都映粞酰辉O(shè)3個(gè)投加點(diǎn)時(shí)，投加點(diǎn)間按比例4:3:3或2:1:1順?biāo)鞣较蛞来瓮都映粞酢?br> 8.根據(jù)權(quán)利要求I所述城市近郊富營(yíng)養(yǎng)化水體的污染控制方法，其特征在于活性炭濾池為翻板濾池，其中濾料采用粒度I. 0-2. 5mm的柱狀炭或采用粒徑I. 0-1. 2mm的不定型炭，活性炭層下鋪設(shè)20cm厚的粒徑為I. 0-2. 5mm石英砂,濾層總厚度為2_3m,空床濾速為11-12 m/h，接觸時(shí)間為10-15min，濾層頂面水深取I. 5-2. 5m，濾池的反沖洗周期為48_72h ；反沖洗過(guò)程為強(qiáng)度為15-20 L/m2 · s的氣沖3-4min —?dú)馑葹?:1_1:2的氣水沖3_4min —強(qiáng)度 10_15L/m2 · s 水沖 1-1. 5min。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述城市近郊富營(yíng)養(yǎng)化水體的污染控制方法，其特征在于生物濾池、混凝池、沉淀池、臭氧接觸池和活性炭濾池為一個(gè)以上。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種城市近郊富營(yíng)養(yǎng)化水體的的污染控制方法，該方法以富營(yíng)養(yǎng)化水體為生活飲用水水源，并將原有水源作為富營(yíng)養(yǎng)化水體的補(bǔ)水；對(duì)原自來(lái)水廠凈水工藝進(jìn)行改進(jìn)，使富營(yíng)養(yǎng)化水體經(jīng)過(guò)凈化后作為城市飲用水使用，并通過(guò)自來(lái)水廠給水收費(fèi)的形式將污染治理費(fèi)用落實(shí)到排污主體或消費(fèi)者身上。該方法改變了傳統(tǒng)水污染控制觀念，通過(guò)水污染治理的責(zé)任主體與排污主體的有機(jī)耦合，實(shí)現(xiàn)水資源的循環(huán)利用，同時(shí)該方法能夠縮短富營(yíng)養(yǎng)化水體換水周期，且補(bǔ)水水質(zhì)優(yōu)良，有助于加快稀釋污染水體中營(yíng)養(yǎng)物的濃度，最終實(shí)現(xiàn)富營(yíng)養(yǎng)化水體的污染控制。
文檔編號(hào)C02F9/14GK102674629SQ20121014143
公開(kāi)日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月9日
發(fā)明者任治忠, 吳淼淼, 寧平, 瞿廣飛, 趙健蓉 申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué)