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李爱民:基流匮乏型城市黑臭河流的治理模式及其主要技术方法 ——以贾鲁河为例

北极星环保网  来源:中宜环科环保产业研究  作者:李爱民  2017/8/11 8:53:00  我要投稿  

北极星环保网讯:基流匮乏的重污染城市黑臭河流治理是世界性难题。以郑州市贾鲁河为实例,针对城市黑臭河流天然径流少、河道补给水多为生活及工业废水、河流生态功能基本丧失等污染特征,本文提出了基于废水资源化再生利用与水质目标管理结合的基流匮乏型城市黑臭河流的“三级循环、三级控制、三级标准”治理模式;针对水体黑臭问题成因,研发经济有效的污染控制与治理新技术,实现流域排污总量与环境容量的科学衔接,为解决同类型河流水资源短缺与水质目标的达成提供了切实可行的治理模式与途径,并对我国今后黑臭河流治理提供了建议。

工业企业、城市生活等点源导致河流水体普遍受到耗氧有机物和NH3-N的污染,河流黑臭成为中国河流水环境的首要问题。黑臭河流是河水中污染物厌氧分解释放的“表象”与“味道”,由于水体流动性差、水体缺氧乃至厌氧条件下污染物转化并产生NH3-N、H2S、挥发性有机酸等恶臭物质以及铁、锰硫化物等黑色物质,目前还没有明确的黑臭河流评价体系。根据国家重大水专项相关研究成果,建议其阈值为:DO(溶解氧)1毫克/升、臭阈值100、透明度25厘米、色度20,当其中任意一个指标值超过阈值时,则可判定其为黑臭水体。生态基流是维持河流生态系统运转的基本流量,因河道筑坝、渠道化、硬质化,极端降水事件增多,导致坝下长期无水、河道不能蓄水、河道长期干旱,这些河流为基流匮乏河流,它们主要承接污水处理厂废水、农田尾水与农村生活污水。由于其易污染、水体流动性弱、环境容量小、自净能力差等特点,很容易导致水体溶解氧的大量消耗,造成了水体缺氧而呈黑臭状态。近几十年来,黑臭水体的范围和程度不断加剧,在全国大部分城市河段中,流经繁华区域的水体绝大部分受到不同程度的污染。尤其是各大流域的二级与三级支流的黑臭问题更加突出,且劣化程度逐年提高,已成为我国许多大、中城市共同存在的污染问题,严重影响居民生活、城市形象和生态环境。

2015年4月,国务院发布的《水污染防治行动计划》(简称“水十条”)对黑臭水体的治理提出明确要求:到2020年,地级及以上城市建成区黑臭水体均控制在10%以内;到2030年,城市建成区黑臭水体总体得到消除。目前国内外黑臭河流的治理模式,多采用直接治理技术,主要针对河流本身的问题,采取物理法、化学法、生物—生态或新组合工艺等进行治理。国内外对黑臭河流的治理研究已有了一定的成效,并且建立了相关的水质指数关系式以及预测模型等基础理论研究。

根据国家重大水专项“十一五”淮河项目研究成果,本文以淮河流域的郑州重污染城市河流——贾鲁河为例,探讨基流匮乏型城市黑臭河流治理模式及其主要技术方法。

贾鲁河水体污染状况

淮河是国家“九五”开始重点治理的“三河三湖”之首,曾因水污染事故频发而引发国内外广泛关注。2014年国家环境质量状况公报数据表明,淮河干流水质全年都在Ⅳ类以上,但以黑臭河流为主的劣Ⅴ类水体超过23%。以河南省为例,60条河流中,除5条断流外,其余55条有34条河流已经丧失了城市一般景观功能,已经成为或即将成为“黑臭”河流,位于淮河上游基流匮乏的二级支流贾鲁河为其中的典型代表。

贾鲁河全长246千米,流域面积5896平方千米,占淮河流域的1/49,而污染负荷却占1/9,是淮河流域面积最大、污染最重的河流之一,素有“欲治淮河,必先治贾鲁河”之说。受自然因素所限,贾鲁河天然径流缺乏,多年平均径流量4.518亿立方米,多年平均流速14.6立方米/秒,年最大径流量15.72亿立方米,年最小径流量1.512亿立方米,河道补给水基本为郑州、开封及下辖区县排放的污水,占河流总水量的80%;2007年污水处理率仅67.5%,废水回用率不足5%,自净能力差,大多数控制断面水质为劣Ⅴ类,无法达到水功能区划和河流生态所要求的水质标准;2008年贾鲁河陈桥断面的COD为75.4毫克/升,NH3-N为30.0毫克/升,水生态系统完全崩溃,是名副其实的“黑臭河流”,成为制约淮河流域水质整体改善的重大瓶颈。

贾鲁河的“三级循环、三级控制、三级标准”治理模式

贾鲁河流域一方面集中反映了淮河污染的严重性;另一方面作为淮河上游最发达地区,经济发展与环境保护的矛盾日益突出。2005年以来,其水污染控制工作得到了国家、河南省及郑州市的高度重视,通过提高城市污水处理厂处理能力和出水水质要求,深化工业污染防治等措施,使贾鲁河流域水质得到一定程度的改善,但依然不能满足《河南省水环境功能区划》Ⅳ类水体要求。在现有废水处理工艺技术水平下,流域内城市污水和工业企业废水全部达标排放,也很难保障贾鲁河水质达标。


图1 “三级循环、三级控制、三级标准” 治理模式示意图

国家水专项“十一五”课题“贾鲁河流域废水处理与回用关键技术研究与示范”提出了基于废水资源化再生利用与水质目标管理结合的基流匮乏型重污染河流治理的“三级循环、三级控制、三级标准”模式(图1),该模式通过工业与工业园区废水处理与资源化、能源化利用,形成点源—区域—流域的“三级控制”;并以“行业间接排放标准、区域排污标准、流域排污标准”的“三级标准”为管控手段,使工业废水和城市污水逐级净化处理与资源化能源化利用;通过构建“工业园区(企业)内部废水循环利用—区域污水再生利用—流域水资源生态利用”的水资源“三级循环”再生利用技术体系,实现废水资源最大限度的再生利用,维持了河流的基本生态流量,保障河流水体达到水生态功能区划的水质目标,实现流域环境容量与排污总量的科学衔接。

延伸阅读:

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