核心環(huán)境工程范例溝渠污染防控新戰(zhàn)略方案

　　環(huán)境治理的重要性已是現(xiàn)在工程建設中不可忽視的一個方面，在溝渠環(huán)境保護管理新制度應用中的新應用措施在哪些方面呢，應該如何來促使現(xiàn)在環(huán)境工程建設呢?文章是一篇環(huán)境論文。

　　摘要：河道人工曝氣的理論基礎(chǔ)河道有機污染物的超標或水中氮、磷營養(yǎng)元素含量較多造成藻類異常繁殖,消耗大量的溶解氧,溶解氧不足,厭氧分解產(chǎn)生H2S、NH3、FeS等致黑致臭物質(zhì)造成水體發(fā)黑發(fā)臭。向水中曝氣充氧,使其由缺氧轉(zhuǎn)變?yōu)楦谎跛�體,在溶解氧的作用下,河水中的有機物往往被好氧菌所分解,H2S、FeS、NH3等物質(zhì)被氧化成Fe(HO)3和NO3-等物質(zhì)。

　　關(guān)鍵詞：溝渠污染,環(huán)境工程,環(huán)境論文

　　涴市鎮(zhèn)普遍采用的溝渠污染治理方法分析

　　為了解決日益嚴重的溝渠污染問題,涴市鎮(zhèn)各個村都采取了一些措施,總結(jié)起來分為清淤模式、清淤-沖洗模式及清淤-沖洗-硬化模式。清淤模式清淤模式過程及效果清淤模式是涴市鎮(zhèn)在治理溝渠污染中使用的一種最為簡單和保守的方式,主要是針對淤泥過多污染不太嚴重的河流,用大型挖掘機械將已被污染的溝渠中的污泥、垃圾、樹枝雜物等從溝渠中清理出來,清出物堆放在河流旁邊的空地上。從成效上來看,實行這種模式后,溝渠中的水在一段時間內(nèi)會逐漸恢復清澈,異味減輕并且曾經(jīng)一度放棄該水源為飲用水來源的村民又重新喝上了變得較為清澈的水,但是隨著時間的推移特別是經(jīng)歷了秋冬季枯水期以后,到來年的時候溝渠中的水又變得渾濁起來,而且還伴有臭味,水花生再次瘋長,能覆蓋50%~60%的水面,渠邊的村民不得不又一次放棄使用渠中的水。大概一年半以后,整個渠道的污染從表面上看又恢復到治理前的情況。如紅花村1號支渠2009年4月進行清淤治理,水質(zhì)一度改善,但2010年9月下旬即開始出現(xiàn)黑臭現(xiàn)象。對清淤模式的分析溝渠有一定的自凈作用,當其接納污物后,在自然沉降、有機物生物降解、稀釋作用、復氧作用(溶解氧濃度的恢復)、日照等諸多作用的聯(lián)合影響下使水中的BOD、DO恢復到原來的水平。由上面對污染源的分析可知,涴市鎮(zhèn)境內(nèi)的溝渠污染主要為有機物污染,故水體自凈以生物降解為主。溝渠底泥以硝化污泥為主,成分主要為揮發(fā)性固體、油脂、蛋白質(zhì),纖維素及氮(以N計)、磷(以P2O5計)、鉀(以K2O計),同時還有病原體和各種微生物體。清淤只是改變了淤泥的位置而已,并沒有改變其物質(zhì)組成。雖然暫時減輕了水體的自凈壓力,但這些淤泥是不穩(wěn)定的,其中不僅含有大量的有機物和微生物,而且其環(huán)境適合微生物生存。將這種污泥投放到自然界,其中的有機物在微生物的作用下會繼續(xù)腐化分解[3],時間一長,分解產(chǎn)生的各種污物會伴隨雨水重新進入水體,造成二次污染。清淤模式主要是依靠挖掘機來操作的,若是將涴市鎮(zhèn)境內(nèi)所有的51km支渠清淤一次大概需要的工作量為510臺(班),以目前市場價格3000元?臺-1(班)計算,約需要投入的資金為153萬元。

　　環(huán)境論文：《環(huán)境科學學報》報道領(lǐng)域：主要為環(huán)境化學、環(huán)境地學、環(huán)境毒理與風險評價、環(huán)境修復技術(shù)與原理、環(huán)境污染治理技術(shù)原理與工藝、環(huán)境經(jīng)濟與環(huán)境管理等。讀者對象：主要包括環(huán)境科學與工程領(lǐng)域科研或管理機構(gòu)的科學家、工程師，以及高等院校相關(guān)專業(yè)的教師、研究生。

　　清淤-沖洗模式過程及效果涴市鎮(zhèn)的清淤-沖洗模式的第一步工作與清淤模式一樣,都是使用挖掘機將溝渠中的淤泥清理出來,而且淤泥并沒有運走,依然放在溝渠岸邊,只是在清淤完成后把渠道中原有的污水全部抽出,或澆灌農(nóng)田,或排入干渠中稀釋,或直接排到空地上讓其下滲,然后從干渠中抽取相對干凈的水送到渠道中。由于渠道的水頭損失大,而沖洗過程需要較大的推流速度,所以這一過程需要用高壓力、大流量抽水機操作。如此反復幾次,使渠道中污物減少,進入清澈的新水。從成效上來看,清淤沖洗模式能使渠道在治理工程完工后立即恢復潔凈,并且保持較長時間,但是污泥腐化分解并遭到雨水沖刷的二次污染問題并沒有解決。如大興垸村1號支渠2010年4月進行清淤-沖洗治理,2011年秋季水量減少時黑臭現(xiàn)象嚴重。除此以外,沖洗工程中排出的水,處理不好,又會給其他地方帶來污染。對清淤-沖洗模式的分析清淤-沖洗模式出現(xiàn)第一個問題的原因與清淤模式相同。由于清淤-沖洗模式在清淤后,有一個對渠道的沖洗過程,在快速水流的作用下,渠道中的遺留雜物得到了相比于清淤模式更好地清理,而且以干凈水取代污染水,減輕了處理后溝渠的自凈壓力,使其快速恢復了干凈。然而不容忽視的是,在沖洗過程中,抽出來的原水和沖洗水并沒有得到處理,僅是將其移位,其受到污染的性質(zhì)沒有改變。排入干渠中,若干渠容納能力太小,會嚴重降低干渠水質(zhì)。但因為工業(yè)污染貢獻小,該地污水中鮮含重金屬離子,主要成分為有機物和微生物,故進行農(nóng)田澆灌可以起到改善土壤結(jié)構(gòu),提高農(nóng)作物產(chǎn)量的效果。若是有大片空地,利用土地滲濾法也能收到良好的效果。在清淤模式的基礎(chǔ)上,加上每條溝渠約0.2萬元元沖洗的費用,對涴市鎮(zhèn)總共34條支渠實行清淤-沖洗模式需投入153+0.2×34=159.8萬元。清淤-沖洗-硬化模式清淤-沖洗-硬化模式過程及效果清淤-沖洗-硬化模式是在清淤-沖洗的基礎(chǔ)上對溝渠兩岸邊坡進行水泥硬化,溝底保持不變,形成標準的梯形斷面。從成效上來看,這種模式實施后使渠水立即恢復了清澈,同時也讓溝渠看起來更加整齊,但是筆者發(fā)現(xiàn),時間一長,溝渠中仍然會像前2種模式一樣出現(xiàn)漂浮物增加、水的色度變大、發(fā)臭的現(xiàn)象。很快沿岸村民便放棄了使用渠中水作為飲用水來源。如同興村2號渠2010年5月進行清淤-沖洗-硬化治理,2010年9月該渠便嚴重水質(zhì)惡化。對清淤-沖洗-硬化模式的分析一方面,該模式能夠在一段時間內(nèi)使封閉、固化渠邊坡上的雜物保持穩(wěn)定,短時間內(nèi)不會釋放到水體中,而且在保持渠道通暢方面有一定優(yōu)勢。另一方面,河岸嚴重硬化之后,原始河岸表面被封閉,土壤與水體的關(guān)系割裂開來,隔絕了河道中的生物、微生物與大地的接觸,自然生存環(huán)境發(fā)生變化,河流的天然自凈能力因此下降[4]。若涴市鎮(zhèn)所有河流全部采用這種模式,計算成本:取河流凈深3m,支渠護岸傾角75°,則全鎮(zhèn)所有溝渠硬化總面積為3/sin75°×51000=1.581×105m2,當?shù)厮�泥硬化價格為100元?m-2,得總硬化成本為1581萬元,加上清淤-沖洗模式花費,整個工程將耗費159.5+1581=1740.5萬元。

　　對策———人工曝氣技術(shù)

　　由上述對3種模式的分析可知,涴市鎮(zhèn)溝渠污染治理所采取的3種模式普遍存在污染反復、費用高的問題。而國內(nèi)外在河流污染上已有一些寶貴經(jīng)驗———運用人工曝氣技術(shù),如美國為了改善進入Chesapeake海灣的Hamewood運河的水質(zhì)1989年在河口安裝了曝氣設備,使底層水溫和溶解氧得以增加,并使河道內(nèi)的生物量開始增加;國內(nèi)于1990年亞運會期間,在北京清河一個長約4km的河段中放置了8臺11.025kW的曝氣設備進行人工充氧,在34d內(nèi)基本消除了曝氣復氧段的臭味,BOD去除率約60%,曝氣區(qū)的DO從0上升到5~7mg?L-1,曝氣區(qū)鄰近區(qū)域的DO上升到4~5mg?L-1[5]。為此筆者根據(jù)國內(nèi)外實例,結(jié)合涴市鎮(zhèn)實際情況提出用河道人工曝氣技術(shù)治理溝渠的方案。而Fe(OH)3沉淀在水底沉積物表面形成一個較密實的保護層,該保護層在一定程度上減弱了上層底泥的再懸浮,并減少底泥中污染物向上的擴散釋放,從而達到消除河水黑臭的目的,河水中的溶解氧水平恢復到3mg?L-1以上,就有可能恢復水體自凈能力。人工曝氣技術(shù)治理涴市鎮(zhèn)溝渠的可行性分析涴市鎮(zhèn)渠道水主要受養(yǎng)殖排放和農(nóng)業(yè)排放的影響,絕大部分是有機污染,且N、P、K營養(yǎng)元素含量較高,水生藻類大量繁殖消耗大量的溶解氧,造成水體發(fā)黑發(fā)臭。等物質(zhì),還能激發(fā)好養(yǎng)菌活性,分解水中的有機物。從技術(shù)上講,作為將污水處理中曝氣池與氧化溝結(jié)合的工藝,河道人工曝氣技術(shù)可以很好運用到?jīng)鹗墟?zhèn)污水渠道水治理中。結(jié)合松滋市環(huán)保局對涴市鎮(zhèn)同興村2號灌溉支渠治理前所做的水質(zhì)監(jiān)測,其余溝渠污染情況與此基本類似,根據(jù)國內(nèi)以往利用人工曝氣技術(shù)處理污染河流實例,可知僅需要10臺11.025kW曝氣設備按批次對34條溝渠進行曝氣復氧,一共5個批次,每批次曝氣1個月,曝氣設備每日運行15h。每批次結(jié)束后,將曝氣設備轉(zhuǎn)移到另外幾條溝渠中曝氣。如此計算下來,只需半年的時間可對全鎮(zhèn)34條河流分別曝氣復氧1個月。方案所用曝氣設備在目前市場上的價格約為2萬元?臺-1,一共10臺設備,加上安裝費、電費及其他步驟所需人工費,34條河流全部治理總耗費為10×20000+5×5000+11×15×0.5×10×150+17000=365750元。從經(jīng)濟上講,將人工曝氣技術(shù)運用到?jīng)鹗墟?zhèn)溝渠治理中是完全合理的。

　　結(jié)論

　　(1)目前涴市鎮(zhèn)治理溝渠的3種模式不僅花費巨大,如清淤-沖洗-硬化模式耗資千萬以上,而且效果不佳,污染易反復。因為清除底泥過程中會帶走大量的土著微生物,從而破壞水生生態(tài)系統(tǒng),并有可能產(chǎn)生其他的生態(tài)風險。(2)河道人工曝氣技術(shù)投資相對節(jié)省許多,甚至不到3種模式中最省的1/4;其治理效果卻要好許多,因為它使溝渠中有機污染物得以充分氧化分解。(3)在當前農(nóng)村河流及溝渠污染治理中,應謹慎采取以清淤為基礎(chǔ)的處理方式,而是更多地考慮采用已經(jīng)比較成熟的河流人工曝氣技術(shù)。(4)無論是以清淤為基礎(chǔ)的治理方式還是人工曝氣技術(shù),都只能讓溝渠的當前污染得到治理,要想長期保持農(nóng)村溝渠的整潔干凈還需要健全農(nóng)村垃圾收儲體制,建設農(nóng)村污水處理設施,提高村民環(huán)保意識。