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美华集团姚澄宇:大陆首个应用砾间接触氧化法

更新时间:2020-07-14 05:21点击:

  10月28日,以“让黑臭水体治理在产业中落地”为主题的2015(首届)环境施治论坛上,美华环境工程(上海)有限公司技术总监姚澄宇带来了砾间接触氧化法的技术应用分享,为与会者介绍了大陆首个应用该技术的嘉兴市某开发区河网水质改善项目的进展情况。

  以下为美华环境工程(上海)有限公司技术总监姚澄宇发言内容:(根据现场发言整理,未经本人审阅)

  非常荣幸在2015(首届)环境施治论坛上,跟大家分享美华集团在大陆和台湾做的一些非常有趣的案例和一些相关的工程技术。这些工程技术,我们称之为砾间接触氧化法,这一技术已经有大量的工程应用案例。非常高兴这个技术目前已经在大陆有了第一个工程案例——嘉兴市某开发区河网水质改善项目。

  美华集团是一家美国工程咨询和技术机构,我们在这个行业内做的还算不错,基本每年在行业内的排名都能排在世界前列。砾间工艺应用于河道水质直接净化,也是砾间在大陆的第一个项目应用。

  目前,河道水体修复常用的技术包括,生态调水、清淤疏浚、河道曝气、人工湿地、人工浮岛、生态护岸、药剂投加等各种各样的技术手段,这些技术手段也非常有效。但是应用下来,大家会发现在很多方面,有的技术依托于很多的资源和一些边界条件的限制。比如生态调水,这个技术非常简便,见效非常快,但是很明显生态调水要求当地有非常丰富的外界水资源。而目前在国内很多地方,大量丰富的外界水资源应该是很难获得的资源条件。所以,目前这样的手段运用不恰当,效果有所欠缺。

  今天重点跟大家交流一下人工湿地技术,目前国内用的也非常多。因为生态手段低能耗、运行维护简便,应用后大家会一个感受,人工湿地占地面积非常大。另外一个让人头疼的是很难操控,运行效果欠稳定,容易受到雨季、特别是冬季等季节性影响,会影响人工湿地的处理效果。目前,开发或者研究一些生态型接触氧化技术已经成为行业目前的研究热点。

  在大陆的第一个砾间工程位于浙江省嘉兴市,这个项目本身是一个地产开发项目,项目占地面积比较大,占地11.4Km2,位于嘉兴市河网地区。嘉兴市河网水质比较差,虽然还算不上黑臭水体,但基本在劣V类水体。规划区内部水系相对独立,根据规划,外水进入内部水系前先经过充分的水质净化。整个河网地带进水是从片区西面向片区补水,出水在片区的东部,在进入这个片区之前,会通过四个人工湿地系统对水体进行净化,在人工湿地系统之前会搭建一个砾间工法,一期工程处理规模:7333m3/d。

  在这个项目的前期研究阶段,公司做了两个方案的比选:方案一,砾间处理单元,后置表面流人工湿地。方案二,水平潜流,后置表面流人工湿地。

  在处理效率上,方案一远远高于方案二的技术。第二,有机物去除能力。方案一远远好于方案二。重要的是在工艺稳定性上,砾间技术好于湿地技术。此外,砾间技术占地面积非常小,因为技术本身的效率非常高。工程造价和运行费用两个方案是比较接近的,操作维护也很简单,生态景观效果方面,两个方案各有所长,在应对外界气候变化上,通常砾间是地下化的设置,在冬天不容易受到外界的影响,效果更为理想。

  这是公司对设计水质做了一些分析,水质明显较差。出水水质也可以看到,除了氨氮可以达到地表四类水以外,包括有机物、COD等基本可以达到地表三类甚至二类水质。通过砾间工艺以后,整个污染物去除效果是非常理想的,后面会接引一个表面流人工湿地。表面流人工湿地在这样的项目中,更大程度上是考虑了生态功能和景观功能的强化,因为在水质方面砾间工艺已经可以达到非常好的效果。这个项目目前已经建设完成,目前正在做调试和试运行。我们用了台湾的两个砾间工程做对比,一个是南湖砾间,一个是江翠砾间,通过数据显示效果都不错。

  砾间技术是一个什么样的技术?砾间归类为现地处理工艺,在国内现地处理工艺有时候称为原位修复技术,生态型原位修复技术。

  现地处理工艺包括一些耳熟能详的技术,我们做了一些分类:植生处理法,土地处理法,接触氧化法,自然型河川。

  砾间工艺属于接触氧化法。砾间技术最初起源于日本,技术的开发初衷是日本工程技术界为了直接改善河川的水质,技术开发的最初灵感也来源于工程技术人员以及一些专家在河川水质的观察过程中,获得的灵感,然后得到启发。通过反复摸索试验,目前该技术已经是非常成熟的工程技术。

  在日本这样的砾间工程,应该超过了百座。砾间技术适用于河川水质的直接净化,另外也可以用于污水直接处理。在台湾更多是用于污水处理厂替代作用,也可以做处理厂尾水深度的净化,还有其他的应用等。

  这是砾间技术的一个典型断面图,砾间技术的核心是砾间,称之为砾间槽,中间的颗粒比较大,形状圆润的砾石,污水从中间通过就会得到非常充分的净化。主要通过三部分净化:物理接触沉淀,生物膜吸附,微生物分解。生物作用需要耗氧,所以在砾间槽底部会铺设曝气管。这样的砾间槽构建是否会造成堵塞现象?一定不会,砾间中间会配置强力排泥机制。砾间另外一个非常大的特点,它通常不设置在地面上,而是完全地下化的设置,地面可以作为休闲娱乐或者绿化景观的作用,所以砾间可以与城市景观绿化、城市景观绿化等充分结合,所以可以达到土地多种利用的目的。

  概括起来,砾间的主要特点包括,处理效果好,适应性强,全地下化、占地少,处理效率高、能耗低,生态性和低碳性,运行维护简便,无臭味、污泥量少,建设周期短、见效快。

  目前江翠砾间是东亚地区最大的一个砾间工程,整个处理规模有28,500CMD,未来这块场地可以处理6万吨污水量。第二是全地下化,上面设计规划了非常漂亮的城市规划景观。

  江翠砾间处理的水来自于哪里?来自图面右侧的合流制,经过处理以后就近排放到边上的河道,处理完的干净水就直接回补地表水。回到项目本身,从右下角中可以看到,江翠砾间去除效率和技术效能非常的好。

  江翠砾间还有一个非常明显的特点,虽然砾间是一个地下化构造,但是人还是可以下去,因为它主要是为了给普通百姓和群众提供生态和环保的教育,一般普通老百姓可能很难理解环境工程到底是什么样的含义,通过这样的观察廊道,老百姓可以切身感受到整个污水处理的过程,也提升了环境保护的意识。这是江翠砾间地表项目的构成,我们在台湾做的砾间工程也不止江翠这么一座,也设计了非常多的其他工程,到目前为止已经有20多个项目,这些工程可以看到设计成完全地下化构造,从屏幕右边中可以看到整个处理的效果。这些项目建设以后,包括江翠砾间建成以后,也获得了社会各界的广泛认同。

  以往的一些常规水体修复技术,虽然各有擅长,但是在很多方面受到边界条件或者自然的限制,所以在处理效果上有进一步提升的空间。砾间工艺对我国来说是比较新的技术,它的特点是效率高,效果好,稳定性和可操作性也是远强一些常规的技术。所以它特别适用于国内中小型河川原位修复领域。砾间工艺进一步拓展了已有的技术手段工作库,在嘉兴的项目也是大陆首次将砾间工艺运用于河川修复的领域,为该领域带来了非常有益的参考价值。

  这是公司在台湾做的一个淡水河整治工程,这个项目历时非常久,淡水河是台湾主要的河流,也是台湾第三大河。这个项目也通过三、四十年的建设做了非常多的事情。近十年来,在台湾政府推动下,在淡水河流域建起了大量现地处理工程。目前水质改善程度非常理想,生态恢复的效果也非常出色。这是目前淡水河的现状。

  这是美华非常有名的代表作,大汉溪生态廊道,经过规划和长时间的建设,在两边建起了大量的绿色湿地,是非常有价值的生态廊道。

  这是美华在大汉溪两岸建成的人工湿地项目的航拍图,浮州人工湿地虽然面积很小,但是承担了很重要的污染物拦截作用,可以理解为砾间和人工湿地组合起到了清道夫作用,大量的污染物在前端被拦截掉,污染负荷变的非常小。

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