上海外浜黑臭河道治理与生态修复工程
金鹏飞1 张列宇2 熊 瑛3 刘 军4 刘 浩4 张 兰2 王建新4
(1上海市水务局,上海 200003;2中国科学院水生生物研究所,武汉 430070;3德和威工程咨询有限公司,上海 200030;4上海昌保环境科技有限公司,上海 201010)
摘要 外浜为上海市普陀区一黑臭河道,通过底泥固化、曝气造流、水生植物种植、水生动物种群的构建等措施对外浜进行深度治理,工程能够有效去除水体的有机物、氨氮、总磷等污染物,并最终达到上海市水务局规定的“中心城区河道消除黑臭生化指标”。
关键词 黑臭河道 底泥固化 曝气造流 水生植物 水生动物1 工程概况1.1 地理位置
外浜治理工程位于普陀区长征镇祁连山路至真光路之间,西段近祁连山路一端为终点,中间段与支
流姚明江相连,,置见图1。分,全长约;,东西走向,。河底平均高程在1m左右,河底宽度2～4m(淤积面);河道常水位高程2.3～2.6m,河水深1.5m左右。
外浜
水系位于长征工业园区腹地,总长约3600m,总水量约为5400m3。从图1看出,整个外浜水系与木,。1.2:年进行了整治,内容包、岸坡两侧(不含水下)绿化等,周围环境状况较好,但水动力差及污染较大,致使该河水质常处于严重富营养状态,有时呈黑臭状态。
调水状况:外浜(真光路以西)属外浜水系末端部分,从木渎港调水至此已经没有水动力向内推进,因此换水效果较差。
岸坡结构:垂直石驳岸结构。
截污状况:外浜水系大部分地方已经截污,但是在千阳路路口附近以及蔡家浜附近尚有大量污水排入河道,污水量为1200m3/d。1.3 水质现状及治理目标
水质现状的指标为2006年8月～2006年10月4次采样均值,治理目标达到上海市水务局规定的“中心城区河道消除黑臭生化指标”,见表1。
253～259
23 BrockmannD,MorgenrothE.Estimationofkineticparamenters
ofamodelfordeammonificationinbiofilmsandevaluationofthemodel.WatSciTech,2007,55:291～299
图1 上海外浜地理位置示意
20 RieflerRG,AhlfeldDP.Respirometricassayforbiofilm
kineticsestimation:Parameteridentifiabilityandretrievability.BiotechnologyandBioengineering,1998,57(1):1232～123921 TsunedaS,AureseniaJ.Simplifiedmodelingofsimultaneous
reactionkineticsofcarbonoxidationandnitrificationinbiofilmprocesses.EngineeringinIifeSciences,2004,4(3):239～24622 PlattesM,FiorelliD.Modellinganddynamicsimulationofa
movingbedbioreactorusingrespirometryfortheestimationofkineticparameters.BiochemicalEngineeringJournal,2006,33:
&通讯处:100084清华大学34号楼416室
E2mail:[email protected]
收稿日期:20082012
08
给水排水 Vol.34 增刊 2008
63
表1 水质现状及治理目标
项目水质现状
DO
/mg/L0
SD/cm18
CODCrCODMnBOD5NH3—NTP/mg/L/mg/L/mg/L/mg/L/mg/L252.0
81.2
14.2
1.42
示),2007年5月后基本达到上海市水务局规定的“中心城区河道消除黑臭生化指标”关于溶解氧的要求,但在2007年6～10月间,溶解氧波动较大,这是
由于气温的变化及台风的影响引起的。曝气机出现故障停止运行,导致2007年8月溶解氧出现谷值(2.2mg/L)。
治理目标≥2.5≤15≤20≤8≤0.8
2 工程方案
(1)水位控制闸门的建立。在真光路东边的箱
涵处建立三个单向控水的拍门闸(120cm×120cm),暂时性地阻断河道两边的水体交换,并保持外浜部分的河道正常水位,当水位偏高时可以向外自流。围堰于2006年10月29日前后完成,水位控制闸门于2006年11月20日完成,其中,围堰拆除时间视沉水植物种植完成情况而定。
(2)底泥固化。采用生物环保措施分段固化底泥,延缓底泥有机物、氨氮、总磷释放,提高透明度。
(3)生物膜强化处理装置。在污水管网溢流口处布置生物膜装置,并辅以曝气系统,用于缓解污水冲击压力,生物膜面积共计300m2。
(4)投放微生物时段,,系统创造条件(5)曝气造流。人为制造水动力以及制造适当的有氧环境,提高水体的自净能力。曝气系统总充氧能力0.63kg/h,系统连续运行24h,理论上可向外浜水体平均充氧达3.98mg/L。造流系统造流水量400m3/h,按外浜平均容水量5400m3计,水泵平均连续运行约13.5h便可使外浜水量循环一次。
(6)水生植被构建。两岸种植浮叶植物、挺水植物和沉水植物,借助浮床载体种植,不仅减轻富营养化程度,还营造了小型水生生物栖息环境[1,2]。外浜的直立驳岸种植挺水植物有一定的难度,故增加400m2生态浮床种植挺水植物,以增加水生植物对水质净化的强度。由于外浜底质为硬底,沉水植物采取浮式栽培及蒲包栽培相结合的方法
。
(7)构建水生生物食物链。视情况培养和投放浮游动物、底栖生物(如螺、蚬等),同时对不能自然扩繁的种群如鲢、鳙等和甲壳类进行人工放养。转化、消纳多余的有机污染物。3 结果分析3.1 水体中溶解氧(DO)指标的变化
经工程治理后,水体溶解氧稳定升高(如图2所
64
给水排水 Vol.34 增刊 2008
图2,水体透明度迅速升高,于2007年
2月达到峰值44cm。随着气温的升高,水体浮游藻类的生长水体透明度略有下降,于2007年7月,达到谷值30cm,而后透明度迅速升高,于2007
年
9月再次达到峰值48cm(见图3),此时沉水植物生物量亦达峰值,浮游植物生物量最小。结果表明,沉水植物能够有效地改善水体透明度。
图3 水体透明度的变化曲线
3.3 水体有机污染物指标的变化
自工程实施以来,水体中CODMn及BOD5迅速
下降,于2007年4月基本达到验收指标,而后CODMn及BOD5变化趋于稳定(见图4)。但在2007年8月出现谷值,是由于曝气机出现故障引起。可见,曝气是黑臭河道治理中有机污染物去除的关键技术,对有机污染物的去除起着决定性的作用[3]。
图4 CODMn及BOD5的变化曲线图6 TP的变化曲线
3.4 水体氨氮(NH3—N)指标的变化
水体氨氮的变化曲线与其他参数变化曲线略有
不同(见图5)。氨氮去除主要受温度及溶解氧情况的影响,本工程脱氮效率较低主要出现在温度较低的2007年1～2月,以及DO较低的8月。最高值出现在2007年10月,此时沉水植物生物量亦达峰值,[4]
提供了先决条件,其中,好氧微生物在河道中形成的活性生物膜对净化进程起到重要作用。
生物修复的要旨在于提高生态系统的自我调节能力,完善系统功能、,统筹系统。,。通过一年,。挺水植物有菖蒲、再力花、水葱、茭白、梭鱼草、鸢尾、黑麦草等;沉水植物有黑藻、狐尾藻、红线草、伊乐藻等。在稳定运行的生态浮床处理系统中,填料基质和植物根系表面生长了大量的微生物形成的生物膜,污染流经浮床时,大量悬浮固体被根系阻挡截留,有机质通过生物膜的生物降解与植物的吸附吸收而得以去除。
参考文献
图5 NH3—N的变化曲线
1 郝桂玉,黄民生,徐亚同.生物修复原理及其在黑臭水体治理中的
3.5 水体中总磷(TP)指标的变化
TP在治理初期,急剧下降,而后逐渐降低,并
于2007年6月基本达到验收标准(见图6)。TP的
应用.净水技术,2004,4(2):39～42
2 马庆,张兰,沈银武,等.上海老段浦污染河道生态修复研究.给水
排水,2005,32(增刊):112～114
3 陈伟,叶舜涛,张明旭.苏州河河道曝气富氧探讨.给水排水,
2001,27(4):7～9
4 GeY.Sustainablegrowthandnutrientuptakeofplantsina
subtropicalconstructedwetlandinsoutheastChina.FreseniusEnvironmentalBulletin,2007,16(9A):1023～1029
5 WengS,PutzG,KellsJA.Phosphorusuptakebycattailplantsin
alaboratory2scaleexperimentrelatedtoconstructedtreatmentwetlands.JournalofEnvironmentalEngineeringandScience,2006,5(4):295～308
变化受温度及季节变化影响较小,主要是由于总磷的去除主要途径为化学沉淀。植物的吸收亦是总磷去除的另外一个途径[5]。4 结论
外浜黑臭水体生物修复工程,在基本消除黑臭
的基础上开展了进一步的维护和完善,试验区完全消除黑臭,景观得到美化,水质指标已经达到终验考核要求,河道生态趋于良性恢复。
曝气增氧使水体环境在短期内由厌氧发酵转化为好氧矿化,
为好氧微生物与植物联合净化污染物
&E2mail:[email protected]
收稿日期:20082012
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金鹏飞1 张列宇2 熊 瑛3 刘 军4 刘 浩4 张 兰2 王建新4
(1上海市水务局,上海 200003;2中国科学院水生生物研究所,武汉 430070;3德和威工程咨询有限公司,上海 200030;4上海昌保环境科技有限公司,上海 201010)
摘要 外浜为上海市普陀区一黑臭河道,通过底泥固化、曝气造流、水生植物种植、水生动物种群的构建等措施对外浜进行深度治理,工程能够有效去除水体的有机物、氨氮、总磷等污染物,并最终达到上海市水务局规定的“中心城区河道消除黑臭生化指标”。
关键词 黑臭河道 底泥固化 曝气造流 水生植物 水生动物1 工程概况1.1 地理位置
外浜治理工程位于普陀区长征镇祁连山路至真光路之间,西段近祁连山路一端为终点,中间段与支
流姚明江相连,,置见图1。分,全长约;,东西走向,。河底平均高程在1m左右,河底宽度2～4m(淤积面);河道常水位高程2.3～2.6m,河水深1.5m左右。
外浜
水系位于长征工业园区腹地,总长约3600m,总水量约为5400m3。从图1看出,整个外浜水系与木,。1.2:年进行了整治,内容包、岸坡两侧(不含水下)绿化等,周围环境状况较好,但水动力差及污染较大,致使该河水质常处于严重富营养状态,有时呈黑臭状态。
调水状况:外浜(真光路以西)属外浜水系末端部分,从木渎港调水至此已经没有水动力向内推进,因此换水效果较差。
岸坡结构:垂直石驳岸结构。
截污状况:外浜水系大部分地方已经截污,但是在千阳路路口附近以及蔡家浜附近尚有大量污水排入河道,污水量为1200m3/d。1.3 水质现状及治理目标
水质现状的指标为2006年8月～2006年10月4次采样均值,治理目标达到上海市水务局规定的“中心城区河道消除黑臭生化指标”,见表1。
253～259
23 BrockmannD,MorgenrothE.Estimationofkineticparamenters
ofamodelfordeammonificationinbiofilmsandevaluationofthemodel.WatSciTech,2007,55:291～299
图1 上海外浜地理位置示意
20 RieflerRG,AhlfeldDP.Respirometricassayforbiofilm
kineticsestimation:Parameteridentifiabilityandretrievability.BiotechnologyandBioengineering,1998,57(1):1232～123921 TsunedaS,AureseniaJ.Simplifiedmodelingofsimultaneous
reactionkineticsofcarbonoxidationandnitrificationinbiofilmprocesses.EngineeringinIifeSciences,2004,4(3):239～24622 PlattesM,FiorelliD.Modellinganddynamicsimulationofa
movingbedbioreactorusingrespirometryfortheestimationofkineticparameters.BiochemicalEngineeringJournal,2006,33:
&通讯处:100084清华大学34号楼416室
E2mail:[email protected]
收稿日期:20082012
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给水排水 Vol.34 增刊 2008
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表1 水质现状及治理目标
项目水质现状
DO
/mg/L0
SD/cm18
CODCrCODMnBOD5NH3—NTP/mg/L/mg/L/mg/L/mg/L/mg/L252.0
81.2
14.2
1.42
示),2007年5月后基本达到上海市水务局规定的“中心城区河道消除黑臭生化指标”关于溶解氧的要求,但在2007年6～10月间,溶解氧波动较大,这是
由于气温的变化及台风的影响引起的。曝气机出现故障停止运行,导致2007年8月溶解氧出现谷值(2.2mg/L)。
治理目标≥2.5≤15≤20≤8≤0.8
2 工程方案
(1)水位控制闸门的建立。在真光路东边的箱
涵处建立三个单向控水的拍门闸(120cm×120cm),暂时性地阻断河道两边的水体交换,并保持外浜部分的河道正常水位,当水位偏高时可以向外自流。围堰于2006年10月29日前后完成,水位控制闸门于2006年11月20日完成,其中,围堰拆除时间视沉水植物种植完成情况而定。
(2)底泥固化。采用生物环保措施分段固化底泥,延缓底泥有机物、氨氮、总磷释放,提高透明度。
(3)生物膜强化处理装置。在污水管网溢流口处布置生物膜装置,并辅以曝气系统,用于缓解污水冲击压力,生物膜面积共计300m2。
(4)投放微生物时段,,系统创造条件(5)曝气造流。人为制造水动力以及制造适当的有氧环境,提高水体的自净能力。曝气系统总充氧能力0.63kg/h,系统连续运行24h,理论上可向外浜水体平均充氧达3.98mg/L。造流系统造流水量400m3/h,按外浜平均容水量5400m3计,水泵平均连续运行约13.5h便可使外浜水量循环一次。
(6)水生植被构建。两岸种植浮叶植物、挺水植物和沉水植物,借助浮床载体种植,不仅减轻富营养化程度,还营造了小型水生生物栖息环境[1,2]。外浜的直立驳岸种植挺水植物有一定的难度,故增加400m2生态浮床种植挺水植物,以增加水生植物对水质净化的强度。由于外浜底质为硬底,沉水植物采取浮式栽培及蒲包栽培相结合的方法
。
(7)构建水生生物食物链。视情况培养和投放浮游动物、底栖生物(如螺、蚬等),同时对不能自然扩繁的种群如鲢、鳙等和甲壳类进行人工放养。转化、消纳多余的有机污染物。3 结果分析3.1 水体中溶解氧(DO)指标的变化
经工程治理后,水体溶解氧稳定升高(如图2所
64
给水排水 Vol.34 增刊 2008
图2,水体透明度迅速升高,于2007年
2月达到峰值44cm。随着气温的升高,水体浮游藻类的生长水体透明度略有下降,于2007年7月,达到谷值30cm,而后透明度迅速升高,于2007
年
9月再次达到峰值48cm(见图3),此时沉水植物生物量亦达峰值,浮游植物生物量最小。结果表明,沉水植物能够有效地改善水体透明度。
图3 水体透明度的变化曲线
3.3 水体有机污染物指标的变化
自工程实施以来,水体中CODMn及BOD5迅速
下降,于2007年4月基本达到验收指标,而后CODMn及BOD5变化趋于稳定(见图4)。但在2007年8月出现谷值,是由于曝气机出现故障引起。可见,曝气是黑臭河道治理中有机污染物去除的关键技术,对有机污染物的去除起着决定性的作用[3]。
图4 CODMn及BOD5的变化曲线图6 TP的变化曲线
3.4 水体氨氮(NH3—N)指标的变化
水体氨氮的变化曲线与其他参数变化曲线略有
不同(见图5)。氨氮去除主要受温度及溶解氧情况的影响,本工程脱氮效率较低主要出现在温度较低的2007年1～2月,以及DO较低的8月。最高值出现在2007年10月,此时沉水植物生物量亦达峰值,[4]
提供了先决条件,其中,好氧微生物在河道中形成的活性生物膜对净化进程起到重要作用。
生物修复的要旨在于提高生态系统的自我调节能力,完善系统功能、,统筹系统。,。通过一年,。挺水植物有菖蒲、再力花、水葱、茭白、梭鱼草、鸢尾、黑麦草等;沉水植物有黑藻、狐尾藻、红线草、伊乐藻等。在稳定运行的生态浮床处理系统中,填料基质和植物根系表面生长了大量的微生物形成的生物膜,污染流经浮床时,大量悬浮固体被根系阻挡截留,有机质通过生物膜的生物降解与植物的吸附吸收而得以去除。
参考文献
图5 NH3—N的变化曲线
1 郝桂玉,黄民生,徐亚同.生物修复原理及其在黑臭水体治理中的
3.5 水体中总磷(TP)指标的变化
TP在治理初期,急剧下降,而后逐渐降低,并
于2007年6月基本达到验收标准(见图6)。TP的
应用.净水技术,2004,4(2):39～42
2 马庆,张兰,沈银武,等.上海老段浦污染河道生态修复研究.给水
排水,2005,32(增刊):112～114
3 陈伟,叶舜涛,张明旭.苏州河河道曝气富氧探讨.给水排水,
2001,27(4):7～9
4 GeY.Sustainablegrowthandnutrientuptakeofplantsina
subtropicalconstructedwetlandinsoutheastChina.FreseniusEnvironmentalBulletin,2007,16(9A):1023～1029
5 WengS,PutzG,KellsJA.Phosphorusuptakebycattailplantsin
alaboratory2scaleexperimentrelatedtoconstructedtreatmentwetlands.JournalofEnvironmentalEngineeringandScience,2006,5(4):295～308
变化受温度及季节变化影响较小,主要是由于总磷的去除主要途径为化学沉淀。植物的吸收亦是总磷去除的另外一个途径[5]。4 结论
外浜黑臭水体生物修复工程,在基本消除黑臭
的基础上开展了进一步的维护和完善,试验区完全消除黑臭,景观得到美化,水质指标已经达到终验考核要求,河道生态趋于良性恢复。
曝气增氧使水体环境在短期内由厌氧发酵转化为好氧矿化,
为好氧微生物与植物联合净化污染物
&E2mail:[email protected]
收稿日期:20082012
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