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(shè)中不可忽視的一個(gè)方面，在溝渠環(huán)境保護(hù)管理新制度應(yīng)用中的新應(yīng)用措施在哪些方面呢，應(yīng)該如何來(lái)促使現(xiàn)在環(huán)境工程建設(shè)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(jī)污染物的超標(biāo)或水中氮、磷營(yíng)養(yǎng)元素含量較多造成藻類(lèi)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(jī)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(yán)重的溝渠污染問(wèn)題,涴市鎮(zhèn)各個(gè)村都采取了一些措施,總結(jié)起來(lái)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(guò)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(jiǎn)單和保守的方式,主要是針對(duì)淤泥過(guò)多污染不太嚴(yán)重的河流,用大型挖掘機(jī)械將已被污染的溝渠中的污泥、垃圾、樹(shù)枝雜物等從溝渠中清理出來(lái),清出物堆放在河流旁邊的空地上。從成效上來(lái)看,實(shí)行這種模式后,溝渠中的水在一段時(shí)間內(nèi)會(huì)逐漸恢復(fù)清澈,異味減輕并且曾經(jīng)一度放棄該水源為飲用水來(lái)源的村民又重新喝上了變得較為清澈的水,但是隨著時(shí)間的推移特別是經(jīng)歷了秋冬季枯水期以后,到來(lái)年的時(shí)候溝渠中的水又變得渾濁起來(lái),而且還伴有臭味,水花生再次瘋長(zhǎng),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(gè)渠道的污染從表面上看又恢復(fù)到治理前的情況。如紅花村1號(hào)支渠2009年4月進(jìn)行清淤治理,水質(zhì)一度改善,但2010年9月下旬即開(kāi)始出現(xiàn)黑臭現(xiàn)象。對(duì)清淤模式的分析溝渠有一定的自?xún)糇饔?當(dāng)其接納污物后,在自然沉降、有機(jī)物生物降解、稀釋作用、復(fù)氧作用(溶解氧濃度的恢復(fù))、日照等諸多作用的聯(lián)合影響下使水中的BOD、DO恢復(fù)到原來(lái)的水平。由上面對(duì)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(jī)物污染,故水體自?xún)粢陨�物降解為主。溝渠底泥以硝化污泥為�?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(jì))、磷(以P2O5計(jì))、鉀(以K2O計(jì)),同時(shí)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(méi)有改變其物質(zhì)組成。雖然暫時(shí)減輕了水體的自?xún)魤毫?但這些淤泥是不穩(wěn)定的,其中不僅含有大量的有機(jī)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(jī)物在微生物的作用下會(huì)繼續(xù)腐化分解[3],時(shí)間一長(zhǎng),分解產(chǎn)生的各種污物會(huì)伴隨雨水重新進(jìn)入水體,造成二次污染。清淤模式主要是依靠挖掘機(jī)來(lái)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(tái)(班),以目前市場(chǎng)價(jià)格3000元?臺(tái)-1(班)計(jì)算,約需要投入的資金為153萬(wàn)元。

　　環(huán)境論文：《環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)》報(bào)道領(lǐng)域：主要為環(huán)境化學(xué)、環(huán)境地學(xué)、環(huán)境毒理與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)、環(huán)境修復(fù)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(jì)與環(huán)境管理等。讀者對(duì)象：主要包括環(huán)境科學(xué)與工程領(lǐng)域科研或管理機(jī)構(gòu)的科學(xué)家、工程師，以及高等院校相關(guān)專(zhuān)業(yè)的教師、研究生。

　　清淤-沖洗模式過(guò)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(jī)將溝渠中的淤泥清理出來(lái),而且淤泥并沒(méi)有運(yùn)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(duì)干凈的水送到渠道中。由于渠道的水頭損失大,而沖洗過(guò)程需要較大的推流速度,所以這一過(guò)程需要用高壓力、大流量抽水機(jī)操作。如此反復(fù)幾次,使渠道中污物減少,進(jìn)入清澈的新水。從成效上來(lái)看,清淤?zèng)_洗模式能使渠道在治理工程完工后立即恢復(fù)潔凈,并且保持較長(zhǎng)時(shí)間,但是污泥腐化分解并遭到雨水沖刷的二次污染問(wèn)題并沒(méi)有解決。如大興垸村1號(hào)支渠2010年4月進(jìn)行清淤-沖洗治理,2011年秋季水量減少時(shí)黑臭現(xiàn)象嚴(yán)重。除此以外,沖洗工程中排出的水,處理不好,又會(huì)給其他地方帶來(lái)污染。對(duì)清淤-沖洗模式的分析清淤-沖洗模式出現(xiàn)第一個(gè)問(wèn)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(gè)對(duì)渠道的沖洗過(guò)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?xún)魤毫?使其快速恢復(fù)了干凈。然而不容忽視的是,在沖洗過(guò)程中,抽出來(lái)的原水和沖洗水并沒(méi)有得到處理,僅是將其移位,其受到污染的性質(zhì)沒(méi)有改變。排入干渠中,若干渠容納能力太小,會(huì)嚴(yán)重降低干渠水質(zhì)。但因?yàn)楣�業(yè)污染貢獻(xiàn)小,該地污水中鮮含重金屬離子,主要成分為有機(jī)物和微生物,故進(jìn)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(wàn)元元沖洗的費(fèi)用,對(duì)涴市鎮(zhèn)總共34條支渠實(shí)行清淤-沖洗模式需投入153+0.2×34=159.8萬(wàn)元。清淤-沖洗-硬化模式清淤-沖洗-硬化模式過(guò)程及效果清淤-沖洗-硬化模式是在清淤-沖洗的基礎(chǔ)上對(duì)溝渠兩岸邊坡進(jìn)行水泥硬化,溝底保持不變,形成標(biāo)準(zhǔn)的梯形斷面。從成效上來(lái)看,這種模式實(shí)施后使渠水立即恢復(fù)了清澈,同時(shí)也讓溝渠看起來(lái)更加整齊,但是筆者發(fā)現(xiàn),時(shí)間一長(zhǎng),溝渠中仍然會(huì)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(lái)源。如同興村2號(hào)渠2010年5月進(jìn)行清淤-沖洗-硬化治理,2010年9月該渠便嚴(yán)重水質(zhì)惡化。對(duì)清淤-沖洗-硬化模式的分析一方面,該模式能夠在一段時(shí)間內(nèi)使封閉、固化渠邊坡上的雜物保持穩(wěn)定,短時(shí)間內(nèi)不會(huì)釋放到水體中,而且在保持渠道通暢方面有一定優(yōu)勢(shì)。另一方面,河岸嚴(yán)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(kāi)來(lái),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?xún)裟芰σ虼讼陆礫4]。若涴市鎮(zhèn)所有河流全部采用這種模式,計(jì)算成本:取河流凈深3m,支渠護(hù)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(dāng)?shù)厮�泥硬化價(jià)格為100元?m-2,得總硬化成本為1581萬(wàn)元,加上清淤-沖洗模式花費(fèi),整個(gè)工程將耗費(fèi)159.5+1581=1740.5萬(wàn)元。

　　對(duì)策———人工曝氣技術(shù)

　　由上述對(duì)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(fù)、費(fèi)用高的問(wèn)題。而國(guó)內(nèi)外在河流污染上已有一些寶貴經(jīng)驗(yàn)———運(yùn)用人工曝氣技術(shù),如美國(guó)為了改善進(jìn)入Chesapeake海灣的Hamewood運(yùn)河的水質(zhì)1989年在河口安裝了曝氣設(shè)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(kāi)始增加;國(guó)內(nèi)于1990年亞運(yùn)會(huì)期間,在北京清河一個(gè)長(zhǎng)約4km的河段中放置了8臺(tái)11.025kW的曝氣設(shè)備進(jìn)行人工充氧,在34d內(nèi)基本消除了曝氣復(fù)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(guó)內(nèi)外實(shí)例,結(jié)合涴市鎮(zhèn)實(shí)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(gè)較密實(shí)的保護(hù)層,該保護(hù)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(kuò)散釋放,從而達(dá)到消除河水黑臭的目的,河水中的溶解氧水平恢復(fù)到3mg?L-1以上,就有可能恢復(fù)水體自?xún)裟芰�。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(jī)污染,且N、P、K營(yíng)養(yǎng)元素含量較高,水生藻類(lèi)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(jī)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(yùn)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(duì)涴市鎮(zhèn)同興村2號(hào)灌溉支渠治理前所做的水質(zhì)監(jiān)測(cè),其余溝渠污染情況與此基本類(lèi)似,根據(jù)國(guó)內(nèi)以往利用人工曝氣技術(shù)處理污染河流實(shí)例,可知僅需要10臺(tái)11.025kW曝氣設(shè)備按批次對(duì)34條溝渠進(jìn)行曝氣復(fù)氧,一共5個(gè)批次,每批次曝氣1個(gè)月,曝氣設(shè)備每日運(yùn)行15h。每批次結(jié)束后,將曝氣設(shè)備轉(zhuǎn)移到另外幾條溝渠中曝氣。如此計(jì)算下來(lái),只需半年的時(shí)間可對(duì)全鎮(zhèn)34條河流分別曝氣復(fù)氧1個(gè)月。方案所用曝氣設(shè)備在目前市場(chǎng)上的價(jià)格約為2萬(wàn)元?臺(tái)-1,一共10臺(tái)設(shè)備,加上安裝費(fèi)、電費(fèi)及其他步驟所需人工費(fèi),34條河流全部治理總耗費(fèi)為10×20000+5×5000+11×15×0.5×10×150+17000=365750元。從經(jīng)濟(jì)上講,將人工曝氣技術(shù)運(yùn)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(fèi)巨大,如清淤-沖洗-硬化模式耗資千萬(wàn)以上,而且效果不佳,污染易反復(fù)。因?yàn)榍宄�底泥過(guò)程中會(huì)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(fēng)險(xiǎn)。(2)河道人工曝氣技術(shù)投資相對(duì)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?yàn)樗�使溝渠中有機(jī)污染物得以充分氧化分解。(3)在當(dāng)前農(nóng)村河流及溝渠污染治理中,應(yīng)謹(jǐn)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(wú)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(dāng)前污染得到治理,要想長(zhǎng)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(chǔ)體制,建設(shè)農(nóng)村污水處理設(shè)施,提高村民環(huán)保意識(shí)。