城市河流环境修复技术与案例

城市河流水环境修复技术与案例一.城市河流水环境修复二.城市水环境修复技术体系三.典型技术与案例入河污水收集和截污技术入河污染处理技术河水异位处理技术河道内修复技术内容一.城市水环境修复自然水系统与人工水系统的差异水系自净能力及其提升健康水生态系统的构建和维持内容自然水系统与人工水系统水体多样性的生物链和多元化的生境自然和多元化的水体物理结构状态优良的水质状态多样的生态系统河流改道、裁弯取直、渠道化；生境系统单一污染负荷过量，水质污染水生物多样性减少，生态退化水系自净能力及其提升•水体有自净作用，但自净作用是有限度的–流水不腐–在环境容量范围内，经过自身的物理、化学和生物作用，使受纳污染物浓度不断降低，逐渐恢复原水质。•城市人工河道自净能力退化•城市人工河道的自净能力的提升–过量污染负荷的削减–水动力条件优化–曝气充氧–健全生态系统的构建健康水系统的构建和维持基本目标：促进水生态系统自我维持和陆地、缓冲区域和水生生态系统间相互联系的完整，保护河流的生物完整性。恢复其在水资源、水质净化、生态功能、洪水调节以及文化美学功能等。•生态系统健康的标准–活力：表征水生态系统的功能，可根据新陈代谢或者初级生产力等来测度；–组织结构：根据生态子系统间相互作用的多样性及数量进行评价；–恢复力：指系统在胁迫作用下维持其结构和功能的能力一.城市河流水环境修复理论二.城市水环境修复技术体系三.典型技术与案例入河污水收集和截污技术入河污染处理技术河水异位处理技术河道内修复技术内容二．城市水环境修复技术体系内容城市河流水环境问题识别污染源源头控制污染负荷消减水系生态环境改善水系整治与水力调控核心技术支持管理体制保障产业调整清洁生产点源控制降雨径流城市污水处理厂小规模分散污水处理污染河水异位处理降雨径流负荷消减水系结构优化水动力调控内源污染控制水生系统重构水系生态廊道水生系统维护水文化/景观共建河水多级复合控制形成“控源截污－负荷削减－水环境改善”的技术体系常规城市水系统与可持续城市水系统示意第一步：城市水环境问题的识别•污染源–主要污染源、主要污染物（耗氧有机污染、营养物、重金属、病菌、POPs）–点源（工业、生活）、非点源（农业、城市）•环境问题–水质评价（单指标、多指标、综合指标）–水体功能、允许纳污负荷、入河污染负荷及种类–水环境问题（黑臭水体、缓流水体、富营养水体、）•生态系统–种群结构和数量、多样性指标–指示性生物（清洁、耐污）–生物链技术分类：不同角度从技术内涵看人为强化处理系统：污水处理厂高效率、高投入（成本、技术、能量）自然处理系统：水体自然净化、自然湿地低效率、低投入（成本、技术、能量）、大占地半强化、半自然技术：人工湿地、土地处理介于上面两类之间，需要持续的投入、需要后续维护技术分类技术名称适用污染类型适用河流类型主要机理物理法底泥疏浚严重底泥污染小型河流移除河流内源污染物机械除藻富营养化流速较小的河流移除藻类引水稀释富营养化小型河流直接改善河流水质截污工程各种类型污染有污水汇入河道直接改善河流水质膜分离法微污染水源中小型河道,景观河道,大型咸水河直接、快速改变河流水质，化学法化学混凝有机污染、磷污染中、小型河流将污染物混凝沉淀光催化有机物、色度污染中、小型河流催化降解有机污染物生物/生态曝气法严重有机污染有一定水深的河流促进有机污染物降解生物直投法有机污染中、小型河流促进有机污染物降解生物膜法严重有机污染中、小型河流直接改善河流水质活性污泥法严重有机污染中、小型河流直接改善河流水质植物净化法富营养化中、小型河流提高生态系统稳定性技术分类：从处理过程看与水体空间逻辑关系：污水收集和截污技术进集中污水厂处理：是治本之举入河分散污水处理：必要的补充近期无法收集到污水排水系统的分散污水面源：降雨径流污染河水异位处理污染河水的河道外处理：补充和辅助河水原位处理河道内处理：补充和辅助技术分类一.城市河流水环境修复理论二.城市水环境修复技术体系三.典型技术与案例入河污水收集和截污技术入河污染处理技术河水异位处理技术河道内修复技术内容入河污水收集和截污技术•污水收集–传统重力收集系统系统–密集民居区污水真空负压收集系统•建筑密集，不易开挖•城中村、村落•截污–沿河边敷设截污管道–河道内敷设截污管道•河道两侧住宅、企业临河而建•沿河无空间敷设截污管道系统由收集井、真空保压管、真空收集管道和负压站等组成开发真空保压装置，确保真空启动快速低耗工程选择在甪直古镇甫里村支家厍50户居民住宅的生活污水收集密集区污水真空负压收集系统国家重大水专项研究成果－关键技术与设备研发17密集区污水真空负压收集系统与传统室外真空收集装置相比：该系统突破传统的真空界面阀的使用，简化传统的繁琐仪表和自控系统，在收集井内无机械设备，对设备要求大大降低，同时提高系统运行的稳定性，降低设备的造价；与重力收集相比：具有低材料消耗(管道管径小)、低环境影响(管道埋深浅、开挖量小、系统密闭、污水不会泄漏和下渗)、低运行维护(管道不堵塞)、低建设费用(示范工程管道敷设费用约传统重力的1/2)、高适应性等优点。特征及与其它收集系统对比分析收集管道小、埋深较浅，不需要保持严格的管道坡降收集井采用水封措施，不需界面阀，无机械和控制部件和设备；不需监控系统，稳定性好•河道内敷设截污管道–护岸为混凝土或浆砌块石硬质驳岸时，可采用在驳岸上设承托结构支撑架空管道–或者将管道直接放置在河底19入河截污技术•河道内敷设截污管道工程工程案例20•分散入河污水技术–近期无法收集到污水排水系统–污水处理技术•物理、化学、生物、生态•生物处理：厌氧处理、好氧•面源：降雨径流污染–LIDBMPs入河污水处理技术•生物处理系统（生物膜系统、活性污泥系统以及结合）•高负荷厌氧处理工艺•一体化高效生活污水净化装置（类似A2/O法，一般由水解沉淀池、生物滤池和接触氧化槽组成，）类污水厂处理技术•蚯蚓生态滤池•塘处理系统（稳定塘）•污水土地处理系统（土地渗滤、人工湿地，污水土地厌氧净化、污水土地好氧生物过滤）生态处理技术•改良化粪池系统•地埋式小型处理站小型处理技术分散式污水处理系统22根据污水水质、水量和空间等选择合适的技术•高效厌氧+组合人工湿地（高浓度生活污水）几种典型技术案例23人工湿地施工建成效果高负荷地下渗滤污水处理负荷技术具体技术与案例24}散水-通风层通风层导流沟覆盖层下防堵层上防堵层}通风管网集排水管网渗流砾石精滤层散水-通风管网好氧厌氧好氧具体技术与案例25注意问题：渗滤系统的堵塞解决技术具体技术与案例26•降雨径流收集和处理•城市化过程带来城市地表径流污染–径流量：城市下垫面变化，不透水面积增加，地表径流流量大量增加–径流水质：大量的地面径流冲刷地表累积的污染物通过城市下水道排放到城市河道，严重污染受纳水体–在中国，据初步的保守估算，城区雨水径流污染占水体污染负荷的比例，北京在12%以上，上海则为20%左右入河污水处理技术城市降雨径流BMPs措施入渗沟入渗池干式滞留池湿式滞留池植草沟植被过滤带砂滤系统人工湿地绿屋顶雨水罐透水性铺面植物蓄留池城市降雨径流BMPs措施2013/7/2229LIDBMPs的应用与处理效果•自20世纪90年代起，BMPs被全面应用于对城市雨水径流污染的控制，成为实现城市降雨径流非点源污染控制的最为重要的措施•美国国际降雨径流BMP数据库（InternationalStormwaterBMPDatabase），至今已收录了300多个BMP的研究实例•BMP的应用处理效果（%去除率）BMP措施TSSTNTP细菌碳氢化合物金属砂滤池60-9020-3020-4070-9070-90入渗池/入渗沟60-9020-5015-2570-8070-9070-90草沟10-4010-3510-3530-6060-7570-90沉砂池50-8510-2045-8060-9060-90干式滞留池60-8020-4015-4020-4040-55湿式滞留池（16-24h）50-9020-4020-4060-7550-7545-85蓄流池80-9020-4040-6030-4035-50雨水湿地70-9530-5015-4075-9550-8540-75•位于南海丹灶的省环境保护职业学院•降雨径流通过收集处理后入校园内湖•通过初步监测：–洪量削减52-72%–水质削减：Zn(nearly100%),Cu(69%)，NH3-N(60%);COD(57%)andTN(56%)入河径流处理技术案例LID-BMPs综合技术31生物滞留池雨水湿地缓冲草带渗透洼地国家水专项成果：苏州桃花坞|概况32桃花坞历史文化片区启动区：唐寅故居平江区委区政府从桃花坞地区现状实际出发，从文化、旅游和古城保护的角度，提出了对桃花坞地区进行整治改造和保护利用的想法。地势低洼，内涝重灾区LID总体设计与布局精品酒店非遗文化展示馆唐寅故居遗址唐寅祠植生滞留槽透水性铺砖植生滞留槽透水性铺砖雨水湿地植生滞留槽透水性铺砖缓冲草带透水性铺砖植生滞留槽水体与地下水LID布局与规模面积(m2)雨水湿地1718植生滞留槽337透水性铺砖300缓冲草带215草沟445下洼入渗草地288合计3303总面积的4.8%•增加措施后，发生20年降雨的积水情况有了明显缓解•5年一遇没有积水产生Scenario1with5yearsrecurrenceintervalScenario2with5yearsrecurrenceintervalScenario1with20yearsrecurrenceintervalScenario2with20yearsrecurrenceintervalLID效果南海绿电垃圾发电厂区LIDBMP示范道路雨水屋面雨水砂滤槽雨水湿地排水系统过滤后雨水溢流雨水溢流雨水道路雨水（南边道路）雨水湿地溢流雨水在建狮山镇•入河污水技术–利用河道周边的空间，对污染河水进行处理，然后再循环入河–技术种类：•物理、化学、生物、生态•因地制宜选择合适的技术–需要加强维护污染河水异位处理技术深圳观澜河2002年项目–总投资463.8万元，综合运行成本，0.15-0.2元/立方米–河道引出原水，处理完后排入下游–使用强化絮凝技术具体技术与案例38原水污泥脱水沉淀澄清絮凝反应混合加药药剂填满或利用排放项目COD氨氮SSTP原水平均值(mg/L)11230.01283.0出水平均值(mg/L)50.818.150.5实际去除率（%）54.639.596.183.3设计去除率（%）50508050支家厍污染河水多级复合湿地示范工程工艺流程：滤池-下行式潜流湿地-上行式潜流-表流湿地湿地处理规模：500m3/d～1000m3/d占地面积3171m2浊度、COD、氨氮、总氮、总磷的平均去除率分别达到79.9%、52.4%、46.8%、51.3%、51.3%支家厍断头浜河湾内换水时间提高到5.85d，示范工程建设运行案例：国家水专项课题（苏州）重污染河道官渎花园内河协同修复治理项目案例：国家水专项成果（苏州）：40实施污水截流工程、清淤外循环复氧生态系统主要产出和实施成效情况41外循环复氧生态系统示范工程对外循环复氧生态进行效果评估•对COD去除率可达70%-80%•对NH3-N的去除率可达55%以上•在溶解氧底值为4.15mg/L的情况下，运行50min即可使水中溶解氧浓度上升至6mg/L，溶解氧饱和度达到80%。持续运行，可使水中溶解氧浓度保持在7mg/L左右，其饱和水平可达93%以上。主要产出和实施成效情况42复氧生态床充氧曲线出口形式对复氧的影响填料对复氧效果的影响C/N/P浓度随处理时间变化曲线不同滤料对C/N的去除效果比较案例：北京奥林匹克公园水系：湿地摄影：马文晓人工湿地系统——俯瞰湿地全景摄影：马文晓表面流湿地2600m33200m3再生水循环水潜流湿地展示温室潜流湿地表面流叠水植物氧化塘生态氧化塘湖体生物功能区湿地中的水