南湖水污染治理

中南民族大学

环境工程讲座论文

——南湖水环境修复组合工艺技术

姓名：乔琪

学院：资源与环境学院

专业：环境工程

学号：201321135016

指导老师：唐和清

1.武昌南湖环境现状

1.1污染源现状

武昌南湖的污染物主要来源于沿湖分布的各企事业单位及农户排放的工业废水、生活污水和农业废弃物等。根据1991年湖区废水排污申报登记提供的数据表明,南湖四边沿湖分布有47个企事业单位,1991年区域内各企事业单位总用水量为2462.18万吨,其中,工业用水(包括医疗用水)为1086.47万吨,大专院校、科研单位用水为1375.71万吨。废水排放量为1700.49万吨。其中,工业排水为710.84万吨。其它排水为989.65万吨,占区域内用水总量的69.06%。重复用水量为219.81万吨。企业重复用水率为22.27%。区域内重复用水率最高的轻工行业为35.57%,低于全省平均化工行业重复用水率(1985年为50.9%)。从面源上看,排入南湖的污水主要来自关山、卓刀泉和路狮路三个地区。经1991年进行的实地监测。排人南湖污水中的主要污染物被确定为:化学耗氧量（COD）、石油类、氰化物(CN-)、六价铬(Cr6+)、挥发酚(Ar-OH)、铜(Cu)、锌(Zn)、铅(Pb)、生化需氧量(BOD)、悬浮物(SS)、硫化物(S2-)等n种,年排放污染物总量达4889.88吨,其中,八一港就占年排放污染物总量的72.70%,其次是丹池港,占13.62%。在排入南湖工业废水中,污染物排放量为1597.42吨,其中以COD为主,占82.15%,其次为SS,占13.30%,再次为石油类,占3.69%。1991年排入南湖生活污水中PT和TN分别为162.4吨和812.0吨。由于南湖区域内污水排放系统和处理设施尚未形成和建立,湖区儿乎所有的污水经由个入湖港渠或者就近地抖队了南湖。南湖主要入湖港渠河道水文、水质监测数据见表1。通过对湖区洪山乡的马湖、南湖、北港、洪

山、卓刀泉、关山等村庄的农药化肥使用情况的调查,每年施用化肥446吨,其中,尿素46吨,碳酸氢钾300吨,氯化钾100吨,以及少量的复合肥。农药总用量为8.5吨,包括乐果、敌敌畏、菊脂类及生物农药。这些农药、化肥现场调查表明,南湖部分水域COD 含量被土壤、植物吸收分解一部分后,仍有一定数已达到《地面水环境质量标准》的四级水质,量随着降水径流等途径流入南湖。石油类污染已大大超过《渔业水域水质标准》随着湖区养殖业的发展,作物秸杆已不中的要求。就南湖整体污染情况而言,由于南再作为农户的主要燃料使用,大量的农业废湖水质污染的日趋加剧,水产品产量不断减弃物(植物秸杆、牲畜粪便等)被作为鱼饲料,少,最典型的地区是东部的小南湖水产养殖直接倒人湖中或湖中分割出来的池塘里,最区,近几年间经济损失较大,鲜鱼产量下降很终通过不同途径加入南湖主体的水文循环,快,大部分湖面石油类污染严重。南湖5个区混合到一起发酵腐烂,污染湖水域的水质监测均值见表2：

1.2水质现状

通过对南湖入湖港渠、降水和地表径流设点进行监测结果表明,南湖每年接纳污水量为54.661x106 m3污染物质总量为7110.56吨,其中,由地表径流、降水带入南湖的污染物为2220.68吨。由于地表径流带有大量泥沙进入南湖,造成湖泊年平均淤积深达1.31一1.6厘米。在入湖港渠、地表径流和降水三大系统中排放的污染物质分别占南

湖纳污总量的68.77%,20.85%和10.38%。南湖区域降水、地表径流污染物含量监测结果见表3：

2.水处理工艺设置

以下主要设置过滤系统、生物砾石床、生态修复工艺等工艺水处理现场效果。2.1 过滤工艺

过滤工艺采用活性砂滤池，主要是原水通过滤层,过滤掉水中颗粒物而到达净化湖水的作用。

2.1.1结构原理

活性砂过滤器又称连续砂过滤器，是一种微絮凝过滤设备。集混凝、澄清、过滤为一体。它能在同一装置中完成絮凝、过滤和滤砂冲洗过程，省略了常规处理中的混凝、沉淀工艺段。

2.1.2功能特点

活性砂过滤器的主要功能是通过混凝过滤去除SS、TP，以及部分COD、BOD；也有在活性砂过滤器中添加碳源，培养菌群，在石英砂上挂膜，达到反硝化功能，从而去除7rN的，但此种形式的应用还不多见二由于重力作用，石英砂滤料在过滤器中慢慢往下运动。对原水起搅拌作用，有搅拌絮凝作用。吸附了杂质的滤料被及时送往洗

沙器清洗，故活性砂过滤器可处理较高浓度污染物的进水。最大ss瞬时浓度可达

400mg／L：活性砂过滤器为微絮凝工艺，有如下特点：

(1)效率高，连续过滤，不需停机反冲洗。

(2)运行费用低，不需反冲洗泵。

(3)维护费用低，活性砂过滤器没有转动部件，故障率低，维

护费用省。

(4)进水水质要求宽松，最大ss瞬时浓度可达400mg／L。而出

水水质不受影响。

(5)过滤效果好，出水水质稳定，无周期性水质波动现象

需要注意的是活性砂过滤器的反洗是通过中心提升管将滤砂输送至洗砂器，而中心提升管的内径在5-10cm间，如果有纤维状杂物、塑料袋等在滤砂中，与截留了悬浮物的滤砂容易缠绕在一起，堵住中心提升管入口，那就会造成洗砂中断，影响过滤器的正常运行。所以在活性砂滤池施工，尤其是倾倒滤砂时要尽量避免杂物的进入，调试结束后也要尽快在滤池上加盖板：

2.1.3工程实例

金坛市第一污水厂建于1999年，一期工程规模3万吨／天，按照一级B标准设计运行，为适应新的水质标准，需要进行深度处理改造。

该项目提标改造所用工艺流程为：二级出水——曝气生物滤池——活性砂滤池——出水：

由于深度处理阶段要去除TP，同时保证出水SS、COD等指标稳定达标，所以采用活性砂过滤器作为最后出水的保证设施。通过滤池前的管道混合器投加絮凝剂，利用活性砂过滤器的微絮凝作用过滤以去除SS、TP等。

活性砂滤池共设计了32套过滤设备，分为4个并联的过滤单元，每单元内包括8套过滤器，安装在混凝土滤池中。

从运行数据来看，活性砂滤池对SS、TP的去除效果很好，能稳定达到GBl8918—2002中的一级A标准。

2.2 生物滤池/生态砾石床工艺

生物砾石床工艺的设计目标是脱氮除磷,湖水通过填料层好氧去除氨氮、磷和厌氧去除有机物而达到水质净化的目的。

2.2.1 试验装置

生物滤池/生态砾石床工艺见图 1。生物滤池和生态砾石床均用 PVC 材料制成，生物滤池高为 3m，内径为 250 mm，底部为配水区，法兰上部为 0． 2m 高的承托层( 填充 8 ～ 16 mm 的鹅卵石) ，生物滤池填料层高为 2 m，填充粒径为 3 ～5 mm 的陶粒。生态砾石床长为1．90 m、宽为0．40 m、高为0．60 m，前有配水区，后有集水区，前半部分填充粒径为 60～ 80 mm 的沸石，后半部分填充粒径为 20 ～ 30 mm的陶粒。砾石床中种植的植物为黑麦草。含氮微污染水和外加碳源分别用潜水泵和计量泵投加到旋流混合器中，经过充分混合后进入生物滤池。生物滤池出水进入生态砾石床，生态砾石床的前半部分进行曝气以维持好氧环境，后半部分不曝气，起到截留悬浮物的作用。

2.2.2运行条件

（1）以生物滤池/生态砾石床组合工艺处理微污染地表水，在生物滤池中进行反硝化脱氮，同时通过生态砾石床内填料的物化吸附和生物作用进一步去除生物滤池出水中残余的氨氮、NO2-－ N 和COD，可达到良好的脱氮效果。

（2）C/N 值对生物滤池/生态砾石床系统的脱氮效能影响较大，当 C/N 值为 10

时对 NO3－－ N 的去除率可达92%，且未出现 NO2－－ N 的积累，同时进、出水COD 浓度相近，不会引入碳污染。

（3）温度对生物滤池/生态砾石床系统的影响也较为显著。温度为2 ～10 ℃时，系统基本上没有脱氮能力; 温度为 13 ～ 17 ℃时可以实现 60% 的NO3－－ N 去除率; 温度为 20 ～ 25 ℃时对 NO3－－ N 的去除率可达93%。

（4）在水温为 20 ～ 27． 5 ℃、C/N 值为 10 的条件下，水力负荷增加到8

m3/( m2·h) 时依然能够取得良好的反硝化效果。

2.3 生态修复工艺

生态修复工艺包括生态基安放、种植水生植物、鱼类放养和微生物菌种投放等。2.3.1 工艺流程

生态修复工艺流程如下图1所示：

2.3.2 技术原理

复合生态修复工艺是利用生物滤池系统、曝气增氧造流系统和生物净化系统相结合。生物滤池中填充的生物填料孔隙度高、比表面积大，初始阶段承担过滤和截留污染物的作用，随后将截留下来的污染物作为微生物生长的营养源，承担为微生物净化水质的催化功能，通过定期反冲洗获得生物再生维持持续运行。曝气增氧造流系统中强力推流式增氧曝气装置利用潜水专用电动机带动叶轮高速旋转，在水中形成负压区，水气在负压区混合后，经叶轮增压，产生大量微小气泡，这些气泡扩大散到湖泊水体中，实现涡凹气浮。通过叶轮的搅拌、推流作用，使非流动性水体不断循环流动，与空气互相接触，不断吸入空气中的氧，且水体的搅动，加速了空气中氧向水体

中的转移，实现高效增氧的目的，提高水体的自净能力。一体化三维空间结构生态浮岛的上层挺水植物主要通过微生物的代谢、植物吸收去除湖泊中的污染物，下层的沉水植物通过自身的生长代谢，对氮磷短期储存，控制富营养化。中层悬挂的生物膜为柔性生物填料，自填料向外可分为厌氧层、好氧层、附着水层、运动水层，生物膜首先吸附附着水层有机物，由好氧层的好氧菌将其分解，再进入厌氧层进行厌氧分解，流动水层则将老化的生物膜冲掉以生长新的生物膜，如此往复以达到净化污水的目的。而本工艺中采用的柔性生物膜填料因具有巨大的表面积和极低的表观密度能让填料在水中产生很大的浮力，且微生物分解污染物时形成的气泡会密布在柔性填料的表层，避免微生物在填料上大量繁殖时出现微生物下垂、脱落沉于湖底的问题，保证生物膜始终处于分散状态，提升生物膜与湖水的有机污染物接触的机率，提高净化率。

2.3.3 主要技术参数

该工艺主要的技术参数如下：

3.结语

尽管建立多元化机制处理南湖水域还有一段路要走，但是对高新科技与工艺的探索不会止步，而且，我们应当相信，在多元利益的社会需求下，在科学发展观机制潮流的推动下，在构建和谐社会的背景下，一个适合南湖乃至整个中国水域环境的治理与保护的均衡化有效机制必然会得到确立。