污水处理技术工艺

我国景观水处理技术的发展状况, 技术总结与设计原则以及突破

景观水通常指用于视觉观赏的水体,通常分为两类:一类是自然水景,像天然的湖泊、河流等;另一类是人工水景,像喷泉、人工湖、城市小型河道等,都是露天地表水,自净能力非常低,并且非常容易受到污染。

景观水处理是以较低的投资成本和运行费用,改善和保持景观水质、使其达到规定标准的工程措施;景观水通常包括池塘、人工湖、流经城市的小型河道等,景观水治理需因地制宜、综合治理,常用的方法包括物理法、生物法和生态法。假设没有污水排入,景观水主要面临以下几种主要污染因素:

1.雨水地表径流所带来的地表和土壤中的有机物和氮磷元素(地表雨水污染程度相当于生活污水);2.大气降尘所带来的外来有机物和氮磷元素;3.湖泊本身不断衍生死亡的生物群落积累而成的有机物等;4.夏季高温时太阳暴晒导致蓝藻大量爆发。

景观水处理在我国是个新行业,真正产生需求只是最近几年的事,而且市场相对较小。缺乏专业的治理公司和研究人员是该领域的痼疾。面对众多杂乱无章的治理方法,只有经过大量实践验证成功的技术才可以相信。成功案例越多,运行时间越长,就越值得信赖。我国真正成功可行的景观水治理技术还很少,相反,大多数治理技术效果糟糕,或者仍处于探索试错阶段,甚至有些存在重大缺陷。

景观水处理设备原理

1.呼吸溶氧—增加水体溶解氧、鲜化、活化

模拟自然界的瀑布水流方式,根据氧转移原理提高含氧总量,在水流过程中降低液膜厚度,加速气、液界面的更新、增大气、液面的接触面积。也就是说充分水流细分,增大水流与空气的接触面积,在空气中充分曝气,使得水中富含溶解氧,同时水中的氨气、二氧化碳等有害气体从表面溢出。因为氧化还原作用是水体净化的重要作用,水中的熔解氧可以与污染物发生激烈的化学反应,由此去除水中的有害物质。根据水质检测,处理后水中的溶解氧保持着饱和状态,使水始终鲜化、活化。

2.水力浮选—去除水体中有机无机物质

通过具有呼吸功能(即曝气)作用,使水体产生了大量泡沫。产生泡沫的原因是水中的皂类和蛋白质类物质充当起泡剂,也就是氮、磷、油脂、蛋白质、叶绿素和阴离子合成剂等。当夹杂着泡沫的原水流到过滤层上时,由于泡沫比水轻,所以浮在水面以上,设备内部压力极小,滤层采用粒径较小、比较大的天然反复合滤料,泡沫不能通过下面滤层,只能浮在表面。当泡沫越积越多时只能通过“呼出管道”排出,或者当滤罐反冲洗时,泡沫随着水流被冲走,此过程使水中发炮的各种有机无机物质得到较彻底地清除。

3. 重力微压精滤—高效截留悬浮固体颗粒

通过多层反复合天然滤料将“呼”不出、“浮”不去的固体微粒截留在安渗井原理设计的精滤层中。滤层粒径与原水中分散颗粒,它们之间是相吻合的。由于这种分层过滤的特点所致,甚至可以达到细菌的去除率90%以上。众所周知,大肠杆菌的粒径是0.5u,换句话说这种复合滤层可以去除0.5um以上的所有颗粒对0.5um以上的藻类同样可以得到有效的去除。

4.氯液脉冲消毒—杀灭水体中残留细菌,提高水体自身免疫能力

所谓水的免疫功能,是水中必须含有微量长效杀菌因子0.305mg/L的余氯。它能有效的扼制水中病菌和病毒的繁衍增长,扼制藻类和藻类孢子的繁殖,长效杀菌因子被称作水的免疫力,它是水质不变坏的根本保证。

5.自动排泄功能—排出截留面上被拦截杂质

原水穿过滤层,水中杂质被拦截,滤层阻力增大,造成水位上升,当水位上升到一定高时,按流体力学原理自动排泄、自动冲洗、自动恢复过滤,滤料自行排列复位。冲洗强度32L/m2.s,冲洗历时2min,达到滤后水质(浊度),<0.14mg/L

景观水处理设备设计思路

1、机房设计面积小、土建省 

传统的设计思路,要解决的问题多,投入也大。因为传统式的压力罐设备需要放在地下,设计压力罐多,占地面积大,机房就大,放在地下,带来防渗、排水、通风、采光等一系列问题,使造价和运转费用相应增大。

2、多层精滤、精度高

滤层数达七层,最小粒径为0.25~0.5mm,这些都有效的提高了滤层的含污量和过滤精度。减轻了操作人员的工作强度和难度.

3、后期运行费用低

不仅初期的投入减少,而且经常运营费用也大幅度降低,所节省的运营费用更为可观,水处理系统的全部投资,在运营的18~24个月后,即可收回。并且这种全塑水处理系统还无需维护。不设平衡池,不设水泵吸水池,设备可以放在地平面以上,这样机房面积大幅度缩小,机房就可以节约数十万元。

常用方法与比较

已有的景观水处理方法大致有生化技术、气浮技术、跌水曝气、过滤技术、动植物生态处理技术、人工湿地技术等等。工程上常见的方法包括:循环过滤法、化学药剂法、跌水曝气法、气浮法、生态系统净化法和生态系统过滤法。

物理方法

循环过滤法:依据物理原理,对景观水体中的杂质与水体进行分离,保持水质的清洁。此法通常会用投洒化学药剂,与水中污染物形成沉淀的方法作为辅助,形成一套治理景观水体方案。在工程实例中,这种方式对处理含有较多悬浮固体(SS)或泥沙的景观水体,效果尚好。使用中循环周期是决定治理效果的重要制约条件,一般如果循环周期小于48小时,即2天内循环过滤一遍,则水质较有保障,超过48小时则水质不易保证。如果水体面积较大,有时为了降低成本而不得不延长循环过滤周期至8~10天甚至更长,往往湖水水质不能保证。且该方法对有机物、藻类的抑制和处理效果不大,加入化学药剂易对水体产生二次污染,因此一般循环过滤技术只适用于水体面积较小的景观喷泉水景中。

跌水曝气法:采用跌水曝气、喷泉或其他曝气装置,向水体中充入氧气,增加水体溶解氧的含量,以达到水体净化目的。单纯曝气只可改善水体黑臭现象,对于抑制藻类、降解有机污染物、实现水质清澈并无明显处理效果,不是一个完整的治理工艺。

气浮生化法:气浮技术通过向水中加压充氧,产生微小气泡沾附在藻类颗粒和其他水体悬浮物上,并投加絮凝剂絮凝,使藻类颗粒和悬浮物浮至水面,然后用刮板刮去,实现治水目的。能将水中的藻类颗粒和固体悬浮物分离并有效地清除,同时增加水体溶解氧的含量。但对施工方的技术要求较高,生化是在水中加入生化填料,让水中的有机物得到有效分解,以此来去除水中的有机物。同时气浮技术还要求水体循环。与循环过滤法一样,水处理循环周期也是决定治理效果的重要制约条件,如果循环周期过长,则效果不易保证。

物理方法的优点是对于小水体而言,见效快周期短,缺点是水质不能保证,对于藻类、有机污染物等无法有效清除。如果景观水体面积很小,可以通过定期补换水的方式来处理,成本低,管理也方便,效果也不错。

化学方法

依据化学原理,向水中投放化学药剂,主要为硝化细菌和絮凝剂,短期见效,但可能造成二次污染以及鱼类的死亡,效果容易出现反复,常用会产生抗药性。

此方法不推荐,不在特殊情况下最好不要使用。使用化学方法进行水处理的优点是见效快,缺点是对生态环境会造成二次污染,其经济成本也相对较高,时间一长,水质又难以保障。

生物法

用生物方法来处理景观水是最科学的,但也是最复杂的。

简单的说,就是模拟生态系统的结构,对食物链中的生物进行合理配置,从而使食物链中各个生物之间能相辅相成, 使整个生态系统越来越稳定,最终达到净化水质的目的。一个完整的生态系统必须要有稳定的生产者、消费者、分解者。用生物方法来处理景观水体,就是模拟自然界中生产者、消费者、分解者的比例。水生植物就是景观水体当中的生产者,水生动物就是景观水体当中的消费者,微生物就是分解者。在实际运用当中,会结合项目本身需求,辅助搭配一些物理技术,以求更好的进行景观水处理。

用生物方法来处理景观水会涉及到很多学科,像水生生物学、微生物学、水域生态学、水产养殖学等等重点学科,如何科学得将各学科运用到景观水处理当中,已成为景观水处理设计规划师的参照标准。

运用生物方法来处理景观水的优点是:适用范围广,大小面积水体都可以运用,系统稳定,无需更换,耗电量低,长期保持清澈;缺点是工程复杂,技术性强,难度较高,需要专业队伍来打造。

工程设计和实施

循环过滤法:根据水体的大小,设计配套的过滤罐和循环水泵,并且铺设用以循环景观水的管路。此法需要在岸边陆地上建设机房,并沿湖岸或水底铺设给排水管网,需要预留机房用地和管网。施工时间一般1~2个月。

跌水曝气法:依靠水泵实现跌水曝气,或用喷泉曝气,设计与施工较易进行。

气浮加生化法:根据水体的大小,设计配套的气浮机和循环水泵。施工时间一般1~2个月,需专业技术人员安装。

生态系统净化法:只需将生态系统所需物品铺满池底,无需土建、给排水管线和机房,厚度不超过10cm,整体美观,设计与施工较易进行,无大型设备。

后期操作与运行维护

循环过滤法:过滤装置涉及到很多机械电器设备,需要专业人员进行操作和养护管理,景观水体中出现的藻类具有粘性,会造成设备的堵塞,需定期进行反冲洗。过滤出的垃圾需要清理,一般需要人工操作。

化学药剂法:投放化学药剂后,池内生成很多沉淀下沉,需经常清理池底。

跌水曝气法:曝气装置较易操作,但因该法对水体藻类与悬浮污染物无明显控制作用,需要专职人员对水面藻类进行打捞清理,操作较为繁复,同时需定期对水体进行更换,才可保持水质清洁,此法在运行阶段操作较为繁复,将消耗大量人力与财力。

气浮生化法:气浮产生的浮渣是高浓度垃圾(把水体污染物直接提取出来),虽然可以全自动化控制,按理应该进行无害化处理,现状都是直接冲入污水管,实际上是一种污染转移,给城市污水处理厂增添负荷。

生态系统净化法:设备运行可依靠微电脑控制箱操作,小巧简单,设置完成后无需人管理。水中污染物被微生物转化分解为氮气、水、二氧化碳等,不会产生二次污染。

景观水处理设计原则

一.统一协调 

景观水处理的统一协调指的是在景观水处理营造时需要考虑与所在环境空间的景观特质相适应,相互依托。作为城市景观水处理并不是独立存在的,它与周边环境息息相关的。在景观水处理设计时,要注意统一性表现水处理应用形式、观赏特性、色彩表现形式等等。

二.目的明确

景观水处理有许多应用形式,不同的主题体现不同的特色。所以在处理时,要明确景观水处理的目的,即应该考虑一下景观水处理的意义是什么?地点是公共场所还是私人产所,是否要考虑儿童等等。

三.位置恰当

并不是所有的地方都是适合景观水处理的。在设计规划的时候,要充分考虑地形、气候特点、环境条件等等因素,否则会给景观水处理带来难以克服的阻碍。

四.安全可靠

景观水处理中的水道的防渗漏,水池的深浅设计等等都要杜绝各种潜在的不安全隐患,尤其要注意对儿童的保护。

五.风格独特

景观水处理设计时要强调地方性,要注意地方的文化和技术交流,不要照搬照抄其他地方的水处理设计,不能忽略了本地的环境特点与民族文化的内涵。

六.量力而行

景观水处理展现的形式丰富多彩,随着科技的发展,各种声音光线等元素融入到景观水处理当中。在设计不能一味求新,还要考虑后期的维护和运行费用等等。所以在进行景观水处理前要通过全盘仔细的分析,考虑各方面因素及财政后,在选择有实力的公司进行。

七.其他多方面考虑

其他应综合考虑的因素:景观水处理后会对当地环境方面产生什么影响,景观水处理中涉及到水景景观是观赏性的还是互动的,景观水处理过程中水源的补充等等。

我国景观水处理技术的发展状况, 技术总结与设计原则以及突破

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