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《2010中国环境状况公报》显示,全国地下水质量状况不容乐观,水质为优良一良好一较好级的监测点总计为1759个,占全部监测点的42.8%,2351个监测点的水质为较差一极差级,占57.2%。中国农业科学院在北方5省20个县集约化蔬菜种植区的调查显示,在800多个调查点中,50%的地下水硝酸盐含量因过量用氮超标。目前这种局势还在加剧。国土资源部近几年的调查显示,有40%的城市地下水水质在不断恶化。
加强地下水污染防治已刻不容缓。从国外经验来看。世界各国为了保护地下水资源,出台了一系列法律。比如美国,1972年通过的《洁净水法》、1987年的《水质量法》、1991年的《国家监测系统》等等。除了法律,美国在一些具体的保护水资源的措施方面也规定得非常具体。以水井为例,美国要求水井必须离开化粪池系统、动物饲养场和地下储物罐等污染源若干英尺,水井的拥有者必须在井口周围保持一个50英尺的清洁区,让所有有害物质远离水井等等。
然而,治理地下水污染,并非易事。地下水不同于地表水,一旦污染物进入合水层,治理难度极大。除了资金成本,还有一个时间成本。地下水埋藏在地下一定深度内,缺氧、温度低、无光照、流动缓慢、水交替周期长,一旦受到污染,污染物、水和介质问的相互作用过程很复杂,恢复周期长。因此,加强地下水污染防治,关键在“防”。
国务院常务会议强调“保护优先、预防为主、防治结合”,侧重点在“防”,需要在以下几个方面进行综合处理。
加强开展地下水饮用水源环境安全保障工作加快地下水饮用水水源保护区调整、划定和建设工作,尽快开展多尺度地下水型饮用水源的污染防治区划工作,确定地下水污染重点治理区、重点防控区及一般保护区,并定期严格地开展地下水饮用水水源环境执法检查督察。
严格控制污染地下水的城镇和工业污染严格防止污废水管网渗漏,控制城镇生活垃圾对地下水的影响。对于已污染地下水的城镇生活垃圾填埋场,要及时开展顶部防渗、渗滤液引流、地下水修复等工作;加强重点行业环境监管,对于造成地下水严重污染事件的企业,依法予以关停。
控制农业面源对地下水污染对由于农业面源导致地下水“三氮”超标的地区,特别是粮食主产区和地下水污染较重的平原区,大力推广科学施肥,积极引导和鼓励农民使用生物农药或高效、低毒、低残留农药,进行种植业结构调整与布局优化。
积极开展地下水污染修复 筛选典型地下水饮用水源区和地下水污染问题突出的工业场地,积极开展污染场地地下水污染修复试点工作,切断废弃钻井、矿井等地下水污染途径,防止污染物通过废弃井进入地下水。
建立健全地下水环境监管体系完善地下水环境监测网络,形成地下水环境监测评价体系和信息共享平台;制定地下水污染防治应急措施,形成地下水污染突发事件应急预案和技术储备体系,加强地下水环境保护执法监管。
华北是重灾区
在华北平原,40年前深水机井还是个稀奇东西,一些人称其为“洋井”。但短短40年后,200万口机井遍布整个华北的田间地头。有资料显示,华北地下水超采量达1200亿立方米,相当于200个白洋淀的水量。地下水位不断下降,一个世界上最大的地下水降落漏斗区已经在华北形成。
权威机构提供的数据显示,我国地下水开采总量已占总供水量的28%,北方地区65%的生活用水、50%的工业用水和33%的农业灌溉用水来自地下水。中国农业科学院在北方5省20个县集约化蔬菜种植区的调查显示,在800多个调查点中,50%的地下水硝酸盐含量因过量用氮超标。
第十二届中国科协年会上,由中国地质调查局组织进行的《华北平原地下水污染调查评价》显示,不用任何处理直接可以饮用的地下水资源(Ⅰ~Ⅲ类水)只占24.24%,经适当处理可以饮用的地下水资源(Ⅳ类水)也只占25.05%。
近年来,河北省农村多地发生因饮用地下被污染的井水而罹患怪病的情况,秦皇岛市卢龙县卢龙镇夹河滩村近2500人中毒,百分之七八十的村民陆续得了一种“怪病”。这种病,表现为浑身起小红疙瘩,奇痒无比,用药后逐渐消失但很快复发,反反复复无法根除。
“三氮”污染 日趋严重
中国是地方病流行较为严重的国家,地方病分布广,病种多。地方病与环境地质因素密切相关,这些病绝大多是喝了有问题饮用水特别是地下水而导致的。数据显示,我国118个大中城市近年来的地下水监测统计结果指出,较重污染的城市占64%,轻污染的城市占33%。在区域上,我国地下水“三氮”(是指化肥中的氨氮、亚硝酸盐和硝酸盐中的氮)污染突出,主要分布在华北、东北、西北和西南地区。淮河以北10多个省份约有3 000万人饮用高硝酸盐水;海河流域受污染的地下水资源量占地下水资源总量的 62%;农村约有3.6亿人喝不上符合标准的饮用水。目前,我国地下水污染呈现由点到面、由浅到深、由城市到农村的扩展趋势,污染程度日益严重,城市的水源地也面临污染威胁。令人遗憾的是,因水致病的地区民众明知道水有问题,但没有办法,总不能渴死吧。真应了那句成语叫:“饮鸩止渴”。
四川省阿坝藏族羌族自治州的一些牧民,被顽固的大骨节病困扰着,长年忍受着病痛折磨。在当地,很多还是一家人全都罹患大骨节病,并因病致贫,不幸陷入贫病交加的深渊。大骨节病是一种典型的地方病,一般认为是与饮用水中富含较多腐蚀酸有关。
前车之鉴 触目惊心
当然,因地下水污染酿成严重后果的不只是我们,在孟加拉国,目前有近6 600万人的饮用水受砷污染,超过孟加拉国总人口的40%。
1998年,政府对距离首都达卡东南17千米索纳港乡的25 048口水井进行了水质检测,发现62%的井水受到砷污染。索纳港乡井水的平均砷含量超过每升2毫克,是孟加拉国制定的每升0.05毫克标准的40倍,是世界卫生组织制定的每升0.01毫克标准的200倍。
据估计,在孟加拉国南部地区,每10个成人中就有一个因为砷中毒引起的癌症死亡,如膀胱、肺以及其他内部器官的癌症。孟加拉超过1/5的死亡与砷中毒有关。其影响远远超过切尔诺贝利核电站泄漏事件。
据该国环保官员介绍说,为了使居民远离肮脏、疾病丛生的地表水,使用洁净的地下水,孟加拉国政府在国际援助机构的帮助下,于上世纪70年代开始在全国各地打了数百万口深层管井,成功降低了孟加拉国人民患水生疾病的死亡人数。但是随着时间推移,使用这些深层管井的居民,开始出现砷中毒症状。后经相关专家调查发现,孟加拉国土壤深层水源的砷含量过高。
防治结合 重在行动
城市急剧扩张是我们地下水污染加剧的首要原因,根据全国环境统计公报(2008年),全国城市生活污水处理率57.4%,大量未经处理的城市生活污水通过化粪池、排污河渠入渗等方式污染地下水。2007年全国城市生活垃圾中无害化处理率为62%,在运行的935座垃圾填埋场中,超过1/3没有防渗措施,垃圾渗滤液污染地下水,甚至威胁到地下水饮用水水源的安全。
工业固体废物处置利用率低,2008年我国大约2亿多吨的工业固体废物未能及时综合利用或处置。铬渣和锰渣堆放场渗漏造成的地下水污染事件时有发生。石油化工行业的勘探、开采、生产等对地下水水质产生显著影响。我国单位耕地面积的化肥投入量是世界平均用量的2.8倍;单位面积用量是世界平均用量水平的3倍。大量化肥和农药通过地表径流入渗、土壤渗透等方式污染地下水,造成地下水“三氮”(硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、氨氮)和有机污染。
地下水污染具有隐蔽性、延时性和不可逆性等特点,一般不会造成突发性环境事件,但一旦造成恶果,其影响基本不可逆。而且非突发性的事件很难受到曝光和重视,所以由于地下水污染造成的危害事例很少受到报道,而且由于地下水污染物的渗入是一个缓慢的过程,普通民众没有能力独立验证地下水污染与其遭受到的负面影响之间的关联性。因治理投入巨大,且与政绩、GDP等毫无关联,所以,我国地下水污染的难题一直得不到应有重视。
另外,“特大城市承载力研究”显示,在城市化过程中,由于城市人口膨胀、汽车增加、工业发展等原因,使得城市资源紧张、环境恶化。中国每增加单位GDP的废水排放量比发达国家高4倍,单位工业产值产生的固体废弃物比发达国家高10多倍。中国单位GDP的能耗是日本的7倍、美国的6倍,甚至是印度的 2.8倍。
关键词:石油化工;土建结构;防渗设计;环境融合
中图分类号: F407.22文献标识码: A
引言
在石油化工土建结构的具体设计过程中,不同的方案不仅可以反映出方案设计者的技术水平,更是对其眼光长远度的具体映射,比如土木建筑结构本身所蕴含的文化底蕴以及其对周边环境的影响程度。在规范立项、编制过程中,通过对石化工程特点的分析、易渗漏部位的现场调查和渗漏原因分析及对各种防渗方案的计算、分析和对比,逐步确定了石化工程防渗设计的原则和地面、地下管道、污水池、污水检查井和阀门井等的防渗设计方案。
一、石化工程的特点
对污水池来说,池中常年存有不小于2m的污水,大于危险废物填埋场中渗滤液的积存高度。通过以上对比可发现,在对地下水造成污染的可能性方面,石化工程的一些部位(如污水池)比危险废物填埋场大,而一些部位(如地面)又比危险废物填埋场小,因此,不同部位应采取不同的防渗方案;危险废物填埋场中渗滤液常年积存于防渗层上,而石化工程只有在发生事故或有跑冒滴漏时,才会有污染物积存到地面上,且事故发生时也能够及时发现和处理,污染物积存于地面上的时间很短;危险废物填埋场是永久性的,而石化工程中的设备、管道、污水池等是有设计使用年限的,达到设计使用年限后需更换或检测合格后方可继续使用。
二、进行土木建筑结构设计过程中的重点以及防渗原则
(一)、构造要求和计算取值的细节运用
1、与02规范相比,如今使用的混凝土结构设计规范(GB50010-2010)对混凝土耐久性的要求更加重视,鉴于混凝土保护层的厚度直接影响到混凝土结构的耐久性,我们可以得出规范在混凝土保护层厚度上面又有多增加。举例说明:混凝土保护层厚度计算由原来的受力钢筋外缘改为构造钢筋外缘。基础范围内混凝土保护层因为容易与水或腐蚀性物质进行接触,厚度增加得更多,但实际情况中腐蚀屡见不鲜,究其原因,除了施工精度外,在于设计人员忽略了新规范中的数据变化,导致混凝土耐久性不过关造成的,因此,必须提高设计人员的思想认识,做到设计过程严格遵照新规范实行。
(二)、地下水污染防治原则
保护环境以防止地下水受到污染,是石油化工新建项目必须坚持的基本原则。地下水污染防控设计是依据环评报告及其批复文件的要求,对地下水在防渗工程、监测方案、应急处置等方面进行污染防控,完成地下水污染预防的防渗设计及施工,以满足环保“三同时”的要求,确保项目顺利通过环保验收。针对新建石油化工项目可能发生的地下水污染,防治措施要按照“源头控制、末端防治、污染监控、应急响应”相结合的原则,从污染物的产生、防渗、扩散、应急响应进行全程控制。
采取主动防渗设计,新建石油化工装置对于生产工艺的选择、设备、管道设计等方面尽量避免对环境造成污染,在工艺路线的选择上应选用国内外先进的环保生产工艺技术,减少污染源的生产:在管道及设备的设计中,通过对管道及设备的连接方式、密封方式、材质比选,提高管道压力等级和腐蚀裕度,加强对管道、设备防腐处理等措施,减少污染物排放,从源头上控制污染物的泄、渗、漏,以降低产生污染的风险。防止和降低污染物的跑、帽、滴、漏,以将污染物泄露的环境风险事故降低到最低程度;管线敷设尽量采用“可视化”原则,即管道尽可能在地上敷设,做到污染物被“早发现、早处理”,减少由于埋地管道泄露而造成的地下水污染。
三、地面防渗方案
根据对石化工程的特点、易渗漏部位和原因的分析,最终确定石油化工防渗工程设计的原则为“在设计使用年限内不对地下水造成污染”,即在防渗层的设计使用年限内,污染物不能透过防渗层渗透到地下水中,这个标准虽然比较高,但可根据达西定律进行量化计算,具有较好的可执行性。石化工程的占地面积比较大,地面防渗方案的选择会对防渗工程的费用产生较大影响。
(一)、黏土防渗层的要求
渗透系数不大于1×10-7cm/s,厚度不小于1.5m,顶面宜设厚度不小于200mm的砂石层,目的为防止黏土防渗层失去水分导致干缩裂纹,影响防渗效果,同时可起到污染物导流和收集作用。黏土防渗层要求较高,主要因为黏土防渗层的设计使用年限是按长期考虑的,如与防渗主体使用年限相同,达到使用年限更换防渗层时就需全厂大开挖,换填新防渗层,难度大、费用高。
(二)、钠基膨润土防水毯防渗层
防渗层做法为:100mm混凝土加300mm砂石垫层加针刺覆膜法钠基膨润土防水毯。钠基膨润土防水毯只有在水饱和状态、一定压力下才能起到防渗作用,因此其上需设一定厚度的砂石层和混凝土层,在干燥气候条件下,由于降雨不足以使钠基膨润土防水毯保持饱和状态,且石化工程泄露的介质又不能使干燥的钠基膨润土防水毯水化,防渗层就起不到防渗作用,因此,在气候干燥的地区不得采用钠基膨润土防水毯防渗层。
(三)、地面防渗层选择
根据以上对不同地面防渗层的分析和计算,采用抗渗混凝土防渗层可把地面、防渗层合二为一,既可满足防渗设计原则的要求,又可防止场地土污染,同时又便于维护和检查,且抗渗混凝土的防渗费用较低,因此,一般情况下地面防渗应优先采用抗渗混凝土防渗层。
(四)、抗渗混凝土防渗层
1、抗渗混凝土的相对渗透系数
抗渗混凝土的抗渗性能主要用抗渗等级和相对渗透系数来评价,试验方法分别采用逐级加压法和渗水高度法,抗渗等级和相对渗透系数间可以换算,换算结果见表1。
表1抗渗混凝土的相对渗透系数
2、抗渗混凝土防渗层的要求
混凝土强度等级不低于C20,抗渗等级不低于P6,厚度不小于100mm,基层的压实系数不小于0.9。防渗材料可采用抗渗素混凝土、抗渗纤维(钢纤维或合成纤维)混凝土或抗渗钢筋混凝土。
防渗层厚度的确定
根据SL352—2006《水工混凝土试验规程》混凝土渗透试验中混凝土相对渗透系数的计算公式,推导出的污染物在防渗层中的渗透深度和穿透防渗层所需时间的计算公式如下:
式中:Dm
为渗透深度或防渗层厚度,cm;T为渗透时间或穿透防渗层所需时间,s;H为防渗层上污染物积存高度,cm;Kr为相对渗透系数,cm/s;α为混凝土的孔隙率,一般取0.03。
(五)、裂缝控制和缝的密封
裂缝、缩缝、胀缝、衔接缝是混凝土地面的易渗漏部位,必须采取措施控制裂缝,做好缩缝、胀缝和衔接缝的密封。
为有效地控制裂缝,需按规范要求合理设置缩缝、胀缝,并加强施工养护。当场地可能存在后期沉降时,应采取在混凝土中掺加纤维、抗裂密实剂等抗裂措施,提高混凝土防渗层的抗裂能力。缩缝、胀缝、衔接缝的密封措施为:嵌缝密封料加背衬材料,因道路用硅酮密封胶具有良好的耐候性、黏结性、耐油性和施工性,且具有低模量、高位移能力,已广泛应用于道路和机场,故建议嵌缝密封料采用道路用硅酮密封胶,密封胶宽深比宜为2∶1,因此时密封胶综合性能最佳,密封胶深度宜为6~15mm,为避免密封胶表面产生磨损,密封胶表面应低于地面2~3mm。
设置背衬材料是为了便于密封胶的修整,有效控制打胶深度,并避免三边黏结造成胶体受力不均而破坏,背衬材料应采用防黏结、闭口式、不吸水、可压缩的材料,尺寸应不小于缝宽的1.25倍。
结束语
石油化工土建结构在设计方案选择时,不仅要考虑到其自身安全性、耐久性等基本问题,特别需要考虑到对周围环境的影响,因此在其设计进行不断完善的实践中,设计者要通过不断的尝试,谨小慎微,使土建结构设计对环境的影响降至最低。
参考文献
[1]曾奇.土建结构设计漫谈[J].科技信息,2010.7.
关键词:环保非政府组织;水环境保护;作用模式
在当前的水环境保护过程中,环保非政府组织贡献出了巨大的力量,这一组织是与政府组织相对的,建立的主要目的是为了对环境加以进一步的保护,并且是非营利性的,构成组织的成员大多都是志愿者,他们从事各行各业,但是都有一颗保护环境的决心,环保非政府组织的简称是ENGO,自从建立以来,至今已经有二十多年了,在成立以后,缓解了政府组织在保护水资源方面工作中的负担,同时进一步发扬扩大了环境保护的理念,对于我国的环保工作的进一步落实具有十分重要的帮助。
1 水环境保护的现状
从我国当前的水环境现状来看,主要存在以下几方面的现状,首先是地下水受到了严重的污染,我国曾经在2013年对地下水污染的情况进行了专门的排查,结果显示在很多企业中,地下水污染的情况都十分严重,这一现象不容乐观,造成这一情况的主要原因在于当地政府对这项工作的漠视,没有引起一定的重视,所以造成地下水污染情况的加剧。除了地下水受到严重污染以外,地表水的污染情况也不容乐观,从现阶段的发展情况而言,我国地表水的污染情况呈现出不均匀的分布,有些地区的程度较轻,有些地区的污染程度相当严重。除此之外,关于水环境的保护意识是相当不足的,这不仅仅体现在企业之中,还包括个人以及政府官员,尤其是相关部门的官员,他们没有起到先锋带头作用,一些企业为了能够获取足够的经济效益而忽视了对治污的处理,人们也没有采取合理的手段对这一情况加以制止,所以长此以往就会造成水环境的保护问题愈发严重。由此可知,要想加强对水环境的治理与保护,不应该完全将责任归结到政府、企业或者是个人身上,这就需要第三方力量的帮助,这样才能积极的发挥应有的力量。
2 我国环保非政府组织在水环境保护中的作用模式
2.1 总体作用与作用模式
在前期阶段的水环境保护中,环保非政府组织主要起到的是预防性的作用,也就是要加强在不同主体面前的教育,让人们产生对环境保护问题重要性的认知,这样就能有效的预防对水环境造成的严重破坏,或者是降低这方面的不良影响因素。与此同时,还能积极的为政府主导的措施起到监督性的作用,防止政府失灵的现象发生,让水环境保护得到更好的发展。在中期的发展阶段,环保非政府组织在这一过程中主要起到的作用是治理,也就是在出现水环境问题以后,该组织起到帮助解决问题的作用。在发生问题以后,积极的与公民一起采取有效的措施解决问题,并且与政府的其他部门合力从根本上解决问题。最后是在后期阶段的发展过程中,当环境问题得到解决以后,环保非政府组织的主要作用是对后续的工作进行监督,预防这类问题的再次发生,综上所述,在总体模式的发展过程中,环保非政府组织所起到的作用可以分为三个阶段,即前期、中期以及后期,并且在不同的时期工作任务也是不相同的。
2.2 不同阶段的ENGO在水环境保护中的作用模式
在不同的发展阶段,环保非政府组织所起到的作用也是不相同的。以初建阶段为例,这一阶段的发展过程中的,主要起到的是参与作用。我国是在上世纪的90年代才建立起这样的组织的,政府起到主导性的作用,并且在民政部门进行注册,在这一发展阶段中,其主要的工作任务是积极的为水环境的保护政策的制定献言献策,并且帮助政府将相应的政策具体落实在工作中,推动相关政策的快速落实,但是在这一过程中的不足之处在于ENGO难以发挥出其自身的价值。
在发展阶段的作用是多元化的。自1994年我国第一个自下而上的环保非政府组织成立以来,我国环保非政府组织也在不断的发展,所起到的作用以及作用的模式逐渐多元化。根据水环境保护参与主体在水环境保护中所发挥作用的大小,可以将其发挥作用的模式分为ENGO参与下的政府主导模式、ENGO参与的综合治理模式和ENGO主导的社会治理模式。而根据各个主体之间的横向关系,可以将其发挥作用的模式分为协商治理模式和网络治理模式。
根据各个参与主体发挥的作用大小不同,从纵向的角度看,ENGO的作用模式主要有以下三种模式:一是ENGO参与下的政府主导模式。ENGO参与下的政府主导模式在我国环保非政府组织的初建阶段就已存在。其主要的参与决策作用仍然存在。但是在现阶段政府主导下的ENGO的作用起到的作用不断扩大。我国第一个环保协会中国环境科学学会分会水环境协会在水污染防控方面发挥着较大的作用。在其召开的年会上,各位专家积极讨论,建言献策,提出了很多有利于水污染治理的建议。这些建议的提出对于我国水环境保护中存在的水污染严重的问题的解决具有很大的指导意义。因此,在发展阶段,ENGO参与下的政府主导模式中ENGO的作用在不断发挥。但是,其主要的作用还只是局限于参与决策,提出建议等方面,相对于纷繁复杂的治理过程,其发挥的作用还是微不足道的。
二是ENGO主导下的社会治理模式。ENGO主导下的社会治理模式主要是指在水环境治理的过程中,公民与ENGO共同进行水环境的保护,而在这个过程中,ENGO起着主导作用。在这种治理模式中,参与的ENGO往往是草根组织,这种组织与公民的距离比较近,更加贴近实际,更能提出建设性的建议;也有利于与公民之间形成互动,积极解决水环境保护中出现的问题。其起到的具体作用体现在以下几个方面:首先,宣传教育作用,即在解决问题的过程中身体力行地宣传水环境保护的思想,更易于公民的接受;第二,水环境治理的作用。第三,监督治理的作用。因此,在以ENGO主导下的社会治理模式中,EGNO的作用可以得到充分的发挥,也较有利于水环境的保护。但是相较于政府主导下的治理模式,在执行某些政策的过程中,可能会由于缺少“合法性”而受到障碍。
Y束语
相较于国外,我国的环保非政府组织在水环境保护中的作用并没有得到充分的发挥,发挥作用的模式是造成这种差距的一个重要原因。因此,借鉴国外经验,我国应该积极发挥ENGO的独立作用与合法性,并积极发挥有公众参与的共同治理模式,同时,也应该注意培养ENGO的独立性,尽量改善我国ENGO的挂靠方式。
参考文献
(1.四川省环境保护科学研究院,成都 610041;2.西南交通大学地球科学与环境工程学院,成都 610031;
3.四川水利职业技术学院,成都 611231;4.成都理工大学环境与土木工程学院,成都 610059)
摘要:位于成都市自来水二厂、五厂的饮用水取水源为沙河上游的凤凰河二沟,水质为劣V类,主要污染物为COD(化学需氧量)和NH3-N(氨氮),导致了该沟河水发黑发臭,存在威胁成都市民饮用水安全的隐患。选取成都市凤凰河二沟人工快渗系统(CRI)水污染治理工程,对其处理COD和氨氮的性能进行了研究,为人工快渗系统保障饮用水环境与健康防控的工程设计和运行提供了实际工程借鉴。
关键词 :饮用水环境与健康;人工快渗系统;COD;氨氮;去除性能
中图分类号:X52;X703.2 文献标识码:A 文章编号:0439-8114(2015)16-3911-03
DOI:10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.16.020
收稿日期:2015-05-14
基金项目:四川省科技厅公益性科研院所基本科研项目(2013038-1);四川省留学回国人员科技活动择优资助项目
作者简介:李云祯(1979-),男,河北衡水人,高级工程师,博士,主要从事饮用水保护区划分与规划,饮用水、地下水污染防治与保护研究,(电话)18161211661(电子信箱)55498040@qq.com;通信作者,许文来(1983-),男,江苏泰州人,副教授,主要从事饮用水保护区划分与规划及水污染防治与保护研究,(电话)13551029646。
饮用水安全直接关系着广大人民群众的身心健康和生存[1],成都市作为西部特大中心城市,常住人口1 560万,户籍人口只有1 300多万,其饮用水环境安全与健康关系重大。成都市城北凤凰河二沟流域覆盖了凤凰山以西、成彭路以东的大部分地区,河道宽2~3 m,深2~4 m。由于该区域属城乡结合区,管理难度大、人口成分复杂、卫生条件差、污水偷排现象严重,导致区域环境极为恶劣。同时,由于该区域尚未实现清污分流,无完善的雨、污管网设施,污水利用河系自然收集,常年来,主要污染源为沿途场镇的工业及生活污水。区域内有集居人口10余万、排污企业62家、养殖场16个、屠宰场3个、农家乐5个、沿河搭建棚户建筑物296 m2、沿河固体垃圾1 598 m3、河道淤积物2.54万m3,以及沿途小作坊的生产废水、餐饮废水、灌溉废水及地表径流随沟渠直接排入凤凰河二沟,入河口水质为劣V类,主要污染物为COD(化学需氧量)和NH3-N(氨氮),导致了该沟河水发黑发臭,不仅影响到了成都市的市容市貌,而且还进一步威胁到了其下游沙河(成都市自来水二厂、五厂的取水源)的水质,威胁市民的饮用水安全与健康。因此,凤凰河二沟的水环境治理势在必行。
随着人工快渗系统(CRI)污水处理工艺的日益完善及其在受污染河流治理方面的巨大优势,CRI系统在工程上得到了一定的推广和应用,尤其是在中国南方地区已有大量成功的工程实践,目前仅在深圳地区已投入运行了近10座CRI系统,成都投入运行的有3座,且系统运行稳定,出水水质良好,维护管理方便[2]。2007年4月,成都市最大的人工生态污水治污工程——凤凰河二沟水污染治理示范工程竣工,并投入运转使用。凤凰河二沟污水治理主体工程为CRI系统,辅以人工湿地系统,可处理污水2万t/d。受污染河水通过地下管道流入近1.5万m2的CRI系统,通过CRI系统处理,污水被净化为清水流。凤凰河二沟CRI系统水污染治理示范工程为保障饮用水安全与健康防控提供了有力的支撑。但长久以来,对已建成的CRI工程运行效果缺乏综合分析和系统的研究,这不利于CRI技术的进一步推广和应用[3-5]。本研究选取成都市凤凰河二沟CRI系统水污染治理工程,对其处理COD和氨氮的性能进行研究,旨在为CRI系统保障饮用水环境与健康防控的工程设计和运行提供实际工程借鉴。
1 CRI系统去除COD和氨氮监测数据
为研究成都市凤凰河二沟CRI工程处理COD和氨氮的性能,2014年6~12月,分别在凤凰河二沟进入CRI系统工程前100 m处快渗池出水口处进行了实地监测,统计结果见表1。
2 CRI系统对COD去除性能分析
由表1可知,CRI系统进水COD浓度为141.16~200.13 mg/L,CRI系统对于COD的去除效率为79.11%~88.59%,平均去除效率为84.99%,CRI系统出水COD浓度为20.08~31.82 mg/L,出水COD平均浓度为25.82 mg/L,达到了《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中的一级标准中的A标准。
由图1可知,CRI系统进水COD浓度变化波动较大,而CRI系统出水COD浓度波动却较小,出水水质稳定。当污水流经CRI系统滤料时,有机物首先被滤料和系统内的生物膜截留吸附,在微生物的作用下有机物被分解吸收和利用。在CRI系统中,滤料对有机物的吸附和截留作用只是起一个缓冲剂的作用,真正对有机物进行降解去除的是系统内生存的微生物,CRI系统对COD具有较高的去除效率,说明系统内微生物丰富且具有较高的活性。
3 CRI系统脱氨氮性能分析
由表1可知,CRI系统进水氨氮浓度为24.52~37.15 mg/L,CRI系统对于氨氮的去除效率为90.51%~96.16%,平均去除效率为92.67%,CRI系统出水氨氮浓度在1.07~2.67 mg/L之间,出水氨氮平均浓度为2.28 mg/L,达到了《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中的一级标准中的A标准。由图2可知,氨氮进水浓度均界于20~40 mg/L范围内,经人工快速土壤渗滤系统处理之后,出水的氨氮浓度均低于5 mg/L,去除效率达到了90%以上,去除效果良好。
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通过对成都市凤凰河二沟污水生态工程处理COD和氨氮的分析表明,该工程选择CRI系统治理凤凰河二沟河水取得了较好的环境效应。成都市凤凰河二沟CRI系统对于COD的去除效率为79.11%~88.59%,平均去除效率为84.99%;氨氮的去除效率为90.51%~96.16%,平均去除效率为92.67%;该CRI系统出水中COD浓度为20.08~31.82 mg/L,出水COD平均浓度为25.82 mg/L;氨氮出水浓度为1.07~2.67 mg/L,出水中氨氮平均浓度为2.28 mg/L。COD和氨氮的去除效率很高,出水已经满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)中一级A标要求,为保障成都市沙河饮用水安全与健康防控提供了有力的支撑。总体而言,污染物在一定的浓度范围内,CRI系统出水水质相对稳定,说明系统具有较强的抗负荷冲击能力。CRI系统进一步改进时,要着重考虑通过改变快渗池滤层结构、滤料组成和运行方式等提高系统对TN(全氮)和TP(全磷)的去除效果。
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