2021-4-9 | 生态修复论文
作者：刘明元 李晓霞 何业俊 罗鑫 张文艺 单位：常州大学环境与安全工程学院 马鞍山市黄河水处理工程有限公司
南方沿江地区村镇居民一般沿河浜两岸或湖塘四周分散而居，生活污水排入附近的河浜或湖塘，造成河浜、湖塘污染严重，有些河浜、湖塘基本失去原有功能，成为纳污池，水体富营养化十分严重［1～6］。沿江地区村镇生活污水主要特点如下:①千百年来农村住户分散而居，污水就近分散排放，造成农村环境治理过程中，污水收集管网和收集系统建造困难;②污水成分复杂，含有较高的人畜粪尿成分，氮、磷含量较高，一般不含有毒物质，含有大量的细菌、病毒和寄生虫卵;③污水排放量小，间歇排放，变化系数大;④污水可生化性强，水质浑浊、色深且具有恶臭。因而寻求基于村镇污水特点的造价低廉、效果良好、维护管理简单的村镇污水收集处理方式［3，5，7］，是环保工作者近年来的一个研究热点。
安徽省马鞍山市某村镇污水处理示范工程采用原位生态修复技术，沿湖塘岸边建造生态混凝土墙，与岸边构成生态调节沟收集污水，以湖塘自身作为污水处理载体，并在其中构建净化浮岛和景观浮岛以净化水体，该处理模式在不建设村镇污水收集管网和污水收集系统的前提下，实现了对污水的100%收集，同时解决了居民随意向湖塘中倾倒污染物的问题，在治理分散村镇生活污水的同时保持了湖塘良好的水质，具有处理效果好、运行费用低和维护方便等特点，生态效益显著。
1示范工程概况
工程治理湖塘平均长度约为110m，平均宽度约为52m，面积约5720m2，平均深度为3m。接纳的污水包括周边居民生活污水、集镇农贸市场污水及垃圾收集池渗滤液等，湖塘为典型缓流纳污水体，水质恶臭，藻类疯长。周边常住人口为3000人，流动人口为1000人。
1.1设计水量
日用水量标准:居住人口用水量为100L/(人•d);流动人口用水量为50L/(人•d)。生活污水量按用水量的80%计，为280m3/d。农贸市场屠宰家禽污水量约15m3/d，其他污水产生量按5m3/d计算，则总污水产生量为300m3/d，设计处理水量为360m3/d。
1.2设计进、出水水质
根据沿江地区生活污水相关资料，考虑到垃圾渗滤液直接排入湖塘，确定了工程设计进、出水水质(见表1)。出水水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)的一级B标准。
1.3工艺流程与原理
工程采用生态调节沟/生态混凝土墙/原位增氧/生物强化/人工浮岛方案，工艺流程如图1所示。以村镇为单元，沿岸村镇农户将生活污水就近排入生态调节沟，一部分污水沿生态调节沟降解净化水质，一部分塘内污水经生态混凝土墙过滤降解后，进入生态调节沟，再经提升泵进入原位增氧池，通过曝气对水体进行复氧，以达到除臭、降解有机物的目的，处理后污水自流进入生物强化池，进一步去除氮、磷等污染物，出水进入湖塘内，利用净化浮岛和景观浮岛进行深度净化，最终使得河浜或湖塘的污水得到净化。生态调节沟中的底泥可作为绿色生态肥料，每年春季清淤一次。本组合工艺净化机理如下:
①生态混凝土板具有过滤截留吸附功能，如土壤颗粒孔隙的截留作用，黏土等硅酸盐类物质的离子交换和吸附作用，重金属离子与土壤胶体、腐殖酸等的螯合作用，与土壤中的某些组分形成难溶性化合物或因pH值、ORP改变而产生的沉淀、挥发，与土壤中的铁、铝、钙、磷、碳酸盐等发生反应，氨氮在碱性条件下挥发等。
②生态混凝土板内部能够产生生物膜进而通过各种微生物的相互依存、协同作用，降解各种有机物和氮磷等污染物。
③生态调节沟内主要是利用水生高等植物降解污染物，其生长快，且在生长期间有效吸收并富集水中的营养盐，起着营养泵或营养库的作用，合理构建并维持水生植物生物量，可转移出氮、磷等营养盐，保持水体净化能力。水生植物上附生的藻类在净化水质方面也有一定的作用。
④净化浮岛和景观浮岛内种植美人蕉、聚草、四角菱、凤眼莲、灯芯草等水生植物，利用植物的吸收、降解和蒸腾作用及其植物根系表面生物膜的降解作用来吸收、降解有机物、氮磷等各种污染物。
2主要构筑物设计
2.1生态调节沟及生态混凝土墙设计有效容积为1320m3，停留时间约4．4d。设计长度为220m，设计有效水深为3．0m。沿湖塘岸边建造生态混凝土墙，与岸边构成生态调节沟，工程主要由生态混凝土墙、生态调节沟、净化浮岛和景观浮岛组成。生态混凝土墙由生态混凝土板、填充钢渣、生态混凝土插槽、C15混凝土垫层组成，具有过滤截留和生物降解功能。实施了池塘清淤、周边垃圾清理、生态护坡，利用在净化浮岛和景观浮岛种植的菖蒲、再力花和水葫芦去除或分解有机污染物，削减污染负荷，提高可生化性。通过以上工程实现拦截水中杂质，均匀水质、水量，去除或分解有机污染物，削减污染负荷，提高可生化性的功能，为后续好氧处理创造良好条件。
2.2原位增氧池原位增氧池为钢混结构，设计有效容积为90m3，平均宽度为2．0m，设计长度为15m，设计有效水深为3．0m，停留时间约为0．3d。池内安装推流式曝气机2台(1用1备)，对水体复氧，同时安装不锈钢支架和半软性填料，通过半软性填料上生长的生物膜，对污水进行生物吸附、过滤和降解。
2.3生物强化池生物强化池为钢混结构，设计有效容积为45．6m3，平均宽度为2．0m，设计长度为7．6m，设计有效水深为3．0m，停留时间约3．6h。安装不锈钢支架和半软性填料，通过半软性填料上生长的生物膜，对污水进行生物吸附、过滤和降解，去除有机物、总磷和氨氮。
2.4塘内浮岛净化段设计浮岛面积为300m2。浮岛尺寸为5m×2m，共30组。
2.5生态护岸段主要工程包括河岸垃圾清理、沿岸垃圾池建设、现有排污渠道清理、生态护坡。其主要功能为规整河岸，美化景观，建立起河水生态和河岸生态良好的互动，削减污染负荷。
3运行效果、减排与技术经济分析
3.1运行效果本工程建设前塘内COD为12．03mg/L、NH3－N为2．89mg/L、BOD5为7．68mg/L，建成后水质监测结果见表2。监测结果显示，其出水COD、NH3－N、TP、SS指标均优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)的一级B标准，塘内水体基本达到《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)中Ⅲ类水质。
3.2减排效果分析工程运行表明:湖塘周边地区300m3/d污水持续流入，通过本工程处理后，可减排COD为43．11t/a、NH3－N为5．98t/a、TP为0．86t/a，使湖塘水质由《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)劣Ⅴ类提升至Ⅲ类水质，并较好地维持在Ⅲ类水质。