河道低控源污染截污净化试验研究

安徽黄河水处理科技股份有限公司 吴翔，何婷

黑臭水体治理首先在于控源截污，而河道截污工作复杂且涉及面广，老城区管网老化、雨污混接，部分企业雨污混接、居民环保意识不强随意乱倒垃圾等原因，造成了河道不同程度受到点源和面源污染。

针对该难题，各种截污措施也是层出不穷，如传统的截污管网工程、新型浜河带真空截污措施[1]、原位强化处理措施等，虽然发挥了一定的截污效果，但均存在无法完全截污，实现零污染入河的目标。

本研究对截污不彻底的工程和控源截污不完全的少量污水入河污染问题，提出了在入河排口处沿岸设置线性生态截留净化沟，利用加气混凝土块、交替式AO净化和生态浮岛的协同作用，对入河污染物进行降解和吸附，减轻水体自净压力，达到提供河道水质，水清岸绿的效果。

一、试验场地

试验段河道为某市碧溪河，河道全长1057m，水域面积为15942m2，常水位6.20m，艳阳桥位于碧溪河的中部。艳阳桥周边小区建成年代较久，污水管网和雨水管网布置复杂，且存在混接现象，经过管网改造，从源头进行雨污分流，使得大部分污水被截流。但有些地方人流房屋密集、管道错综复杂、施工场地狭小、周边障碍物多，其改造难度极大[2]。导致截污难以彻底，仍有少量污水入河。经过调研，该排口入河污水量每日变化不定，约在10-20m33/d，入河水质CODcr147.75mg/L，NH3-N9.52mg/L，TP2.05mg/L，TN16.55mg/L。因周边建筑密集，截污改造投入成本较高，综合考虑采用河道末端截污方案，沿河道两岸构建线性生态截流净化沟。将排口污水进行拦蓄收集和消解净化，防止污水直接入河造成污染。

二、试验装置

线性生态截流净化沟装置采用模块化拼装，由加气块填料区及复合型生态浮床组成（见图1）。加气块填料区整体材料密度小于水，漂浮在水面上，上面种植浮水植物，加气块填料本身对水中的磷有吸附作用，降低入河污水中的TP含量。曹杰等[3]对磷在有植被系统和无植被系统湿地空间中的分配进行了研究，表明不管是有植被系统和无植被系统通过基质去除的TP量占TP的比例都大于植物吸收比例，但由于植物的存在通过根际作用，可以更好地提高磷在介质中的沉淀效率。复合型生态浮床下面悬挂生物填料，有利于微生物的附着和生长。分段布置微孔曝气管，使之形成厌氧或好氧环境，相当于交替式AO工艺，促进不同类型的微生物的富集生长，复合型生态浮床上面种植水生植物，利用微生物新陈代谢和水生植物生长吸收的协同作用，对水中的氮、磷等污染物进行吸收和去除，从而实现水体污染物治理与净化的目的。

图1 线性生态截留净化沟装置图(试验安装完成阶段 试验稳定运行阶段)

三、启动和运行

线性生态截流净化沟设施安装完成后，需要等待移栽的水生植物重新生根发芽，恢复生命活力；同时，在线性生态截流净化沟内加入激活的微生物菌剂，并开启曝气系统，使微生物在复合型生态浮床下面的生物填料上附着生长。约30天后，水生植物恢复生命力，复合型生态浮床下面的生物填料上的微生物附着生长挂膜成功。线性生态截流净化沟的截污和净化功能基本具备，经取样检测当氨氮和TP去除率达到70%以上且趋于稳定。

四、试验方法

线性生态截流净化沟，主要由排口起端加气混凝土块区及排口两侧上下游的复合型生态浮床组成的交替式AO区组成。排口污水沿线性生态截流净化沟向两头流动，其中与河道流向相同的部分为顺流段，反之为逆流段。取样点分布详见图2。取样频率为2天1次。在线性生态截流净化沟稳定运行后，从8月21日至29日，对线性生态截流净化沟进行连续定点取样检测，观察不同情况下，线性生态截流净化沟的净化处理效果。

图2 净化沟取样点分布图

五、低控源截污净化效果

污水通过排口进入净化沟后，首先进入加气混凝土块单元，加气混凝土块单元内布置直径5-8cm的加气混凝土块，利用加气混凝土块吸附水中磷的特性，降低入河污水中的TP含量，平均有效去除率达41.42%。之后进入由复合型生态浮床组成的交替式AO处理段，复合型生态浮床下面悬挂生物填料，有利于微生物的附着和生长。分段布置微孔曝气管，使之形成厌氧或好氧环境，促进不同类型的微生物的富集生长，复合型生态浮床上面种植水生植物，通过微生物新陈代谢和水生植物生长吸收的协同作用，对水中的氮、磷等污染负荷进行吸收去除，从而实现水体污染物治理与净化的目的。

（一）净化沟逆流净化效果

由图3可知，入河污水进入净化沟内，按河道水流的逆流方向向净化沟6号点流动，到达净化沟2点时，此时污水主要通过加气混凝土块吸附水中磷，降低入河污水中的TP含量，平均有效去除率达41.42%。之后流经由复合型生态浮床组成的交替式AO处理段，在经过2次AO处理段后，到达净化沟4号点时，污染物浓度最低，CODcr为14.69mg/L，NH3-N为1.20 mg/L，TP为0.36 mg/L，TN为 3.09 mg/L。即去除效果率达到最大值，CODcr去除率为90.06%，NH3-N去除率为87.36%，TP去除率为82.46%，TN去除率为81.34%。

图3 净化沟逆流净化效果平均值

而河道水体污染物浓度为：CODcr为 59.59mg/L，NH3-N为3.74 mg/L，TP 为 0.59 mg/L，TN为9.98mg/L。说明，入河污水在经过线性生态截流净化沟的净化处理后，整体污染物浓度水平低于河道本身的污染物浓度，达到了防止污水直接入河，造成河道污染的目的。

异常情况：根据图表的数据显示，净化沟4号点之后，水体污染物浓度逐渐升高，与河道水体的污染物浓度呈现一定的浓度梯度比例。

异常分析：考虑到净化沟内的水流方向为河道水流的逆流方向，且净化沟6号点的出口端未敞开式，为不影响河道行洪断面，没有设置防止河水进入的设施，因此，存在上游河道水体从净化沟6号点的出口端向净化沟内流动的情况，使得河道内的污染物较高浓度与净化沟内的污染物较低浓度发生融合，浓度均化，在净化沟4号点达到水质平衡。

（二）净化沟顺流净化效果

由图4可知，入河污水进入净化沟内，按河道水流的顺流方向向净化沟7号点流动，到达净化沟3点时，此时污水主要通过加气混凝土块吸附水中磷，降低入河污水中的TP含量，平均有效去除率达38.79%。之后流经由复合型生态浮床组成的交替式AO处理段，在经过3次AO处理段后，到达净化沟7号点时，污染物浓度最低，CODcr为43.89mg/L，NH3-N为2.48 mg/L，TP为0.55mg/L，TN为 6.54mg/L。 即去除效果率达到最大值，CODcr去除率为70.30%，NH3-N去除率为74.00%，TP去除率为73.10%，TN去除率为60.50%。

图4 净化沟顺流净化效果平均值

而河道水体污染物浓度为：CODcr为 59.59mg/L，NH3-N为3.74 mg/L，TP为0.59 mg/L，TN为9.98mg/L。说明，入河污水在经过线性生态截流净化沟的净化处理后，整体污染物浓度水平低于河道本身的污染物浓度，达到了防止污水直接入河，造成河道污染的目的。

（三）净化沟顺逆流净化效果对比

由表1可知，净化沟的逆流净化处理效果在各项指标上都优于顺流净化效果。而现场艳阳桥两侧的净化沟的布置相同，外部自然条件如光照、气温等，也相同。分析两者最大的不同之处为流向不同，逆流情况时，污水向西流，会在出口端与河道水体对冲，从而影响水流速度。而顺流则向东流，没有此情况，因此流速不变。在净化沟布置相同的情况下，两侧不同的流速，导致污水在加气混凝土处理段、由复合型生态浮床组成的交替式AO处理段的停留时间不同，从而导致污水的处理效果不同。综上分析，加大顺流净化沟的停留时间，可以提高污染物的去除率。

表1 净化沟顺逆流净化效果对比(单位：mg/L)

六、结论与建议

（1）线性生态截流净化沟逆流净化处理，污染物浓度最低时，CODcr为14.69mg/L，NH3-N为1.20 mg/L，TP为0.36 mg/L，TN为3.09 mg/L。即去除效果率达到最大值，CODcr去 除 率为 90.06%，NH3-N去除率为87.36%，TP去除率为82.46%，TN去除率为81.34%。

（2）线性生态截流净化沟顺流净化处理，污染物浓度最低时，CODcr为 43.89mg/L，NH3-N为 2.48 mg/L，TP 为 0.55 mg/L，TN为 6.54mg/L。 即 去 除 效果率达到最大值，CODcr去除率为70.30%，NH3-N去除率为74.00%，TP去除率为73.10%，TN去除率为60.50%。

（3）河道水体污染物平均浓 度 为：CODcr为 59.59mg/L，NH3-N为 3.74 mg/L，TP为 0.59 mg/L，TN为9.98mg/L。说明，入河污水在经过线性生态截流净化沟的净化处理后，不论顺流和逆流，整体污染物浓度水平低于河道本身的污染物浓度，达到了防止污水直接入河，造成河道污染的目的。

（4）通过净化沟顺流和逆流的净化效果分析可知，对混接排口进行简易的控源截污措施，在有限的时间内进行污染物降解，有效提高河道自净能力。

（5）由于艳阳桥下的入河污水水质水量的不确定性和间歇性，无法准确测算出最适宜的停留时间，这在以后的实验中需要进一步研究和探讨。