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再生水补给型河湖水体净化技术分析与适宜性评价
更新时间:2017-03-15 来源:《中国给水排水》 作者:申颖洁

摘要:北京地区随着再生水补给型人工湖泊、人工河道、公园景观水池等水体工程的大规模建设,再生水河湖回用的现实问题日益显著,找到适宜的再生水补给型河湖水质保障工艺技术势在必行。在对北京地区实际工程建设和运行效果进行重点调研与分析的基础上,提出水力循环、循环过滤、生物调控、人工湿地、化学除磷等单项和组合技术可考虑作为再生水回用型河湖水体水质改善与净化的主要途径。对于经济状况较好且水质标准较高的区域,可考虑辅以膜生物反应器、生物活性炭滤池等生化- 物化法高效组合工艺技术。

近年来,北京市天然水资源严重短缺,城市河湖天然补水量不断减少。随着北京城区大型城市污水与再生水处理工程的建设和运行,将再生水厂出水用作河湖水体补给水源,在一定程度上为再生水回用于景观水体的大规模实践起到了积极的推动作用[1]。《北京城市总体规划( 2004 年—2020 年) 》中将市区12 条Ⅳ、Ⅴ类河道作为再生水回用对象。目前,朝阳公园、陶然亭湖、大观园公园、南护城河等一大批景观水体实现再生水补水,年补水量约1. 8 ×108 m3[2,3]。

但是,因再生水中氮、磷浓度高于天然水体,且河湖水体流动性差,水体自净能力急剧下降,从而导致河湖水质恶化,水华现象时有发生,水环境质量难以保证。由此,北京市加快了再生水补给型城市河湖水环境治理与改善工程的实施步伐。

近年来,相关研发团队在对北京市再生水补给型河湖水质改善工程进行调研的基础上,结合相关技术应用效果分析,进行了适合北京再生水补给型河湖的物理、生物、生态等核心治理技术及技术组合的研究,对进一步强化水体自净功能,从而改善河湖水质和抑制水华发生、促进再生水回用和解决缺水型城市地表水补给用水问题具有现实意义。

1 再生水回用于景观水体分析

按我国现行标准,再生水TN > 0. 2 mg /L、TP >0. 01 mg /L,因此,以再生水为补充水源的城市景观水体具备富营养化的物质条件,污染物本底值相对较高,且景观水体水深较浅,一般为1 ~ 2 m,水体沉积物容易在外力作用下参与水体营养盐的分布和循环过程,加之污染物累积效应,为水体富营养化提供了有利条件[4 ~ 6]。此外,城市景观水体多属于非连续流动水体,流速缓慢,甚至是静止水体,为藻类的生长提供了良好的水环境。因此,富营养化是再生水回用于河湖等景观水体引发的主要问题,水质保障和改善工程重点亦应为控制富营养化措施。

2 北京再生水补给型河湖水质改善工程

2007 年北京市实施了“引温济潮”工程,将温榆河的水经MBR 工艺处理净化后,调至潮白河向阳闸—河南村橡胶坝段( 受水区) ,以保障受水区的景观用水功能需求[7]。2010 年—2011 年,为去除主要污染物,增加水体的流动性和初步抑制水华发生,提升水体景观价值,北京市在陶然亭湖和动物园等园区中心城区进行了重点水域水质改善工程实施[8]。这些工程的建设和运行,在一定程度上为削减地表水污染物浓度、抑制富营养化问题的发生和改善城市河湖地表水环境状况发挥了积极的作用。笔者对近年来北京市再生水补给型河湖水质保障与改善工程建设及运行情况进行重点调研后发现,该类工程主要采用富营养化控制技术为主体工艺,同时结合景观水体系统的合理布局考虑进行设计,主要工艺技术包括: 以增加水体流动为目的的水力循环技术、以去除悬浮物为主的水力循环过滤净化技术、化学药剂法除藻工艺技术、水生动植物生物调控技术和人工湿地生态净化技术等[9 ~ 11]。近年来,多种组合工艺技术得到普遍应用。

2. 1 陶然亭湖水质改善工程

事实证明,仅通过增加水力循环力度和控制水力停留时间不足以抑制景观水体的富营养化问题,因此,应结合其他技术措施。水力循环过滤技术即在水力循环的同时,增加过滤/生物滤池技术,通过去除水体中的悬浮物( SS) 和浊度,快速去除水体中的藻类和各种污染物,达到控制富营养化和提高水体水质的目的。

北京市陶然亭湖水质改善工程主要采用循环净化工艺( 水力全自动过滤系统和生物滤池) ,分为东线和西线处理系统。东线循环净化站设计处理规模为2 × 104 m3 /d,包括曝气充氧( 溶气气浮) 、过滤( 滤层采用多种矿物质按密度、粗细分层排列) 和反冲洗三部分,具体工艺流程见图1。该系统主要去除SS、Chla( 叶绿素a) 以及其他易被过滤去除的污染物。西线生物滤池设计处理规模为5 000 m3 /d,包括生物砂滤池和多级高效生物滤池。滤池经微生物有效挂膜后,可以高效去除SS、Chla、BOD5、COD、TP、TN 和NH3 - N 等污染物。具体工艺流程如图2所示。

版权、出处:《中国给水排水》

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