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我國景觀水處理技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀,技術(shù)總結(jié)與設(shè)計原則

發(fā)表時間:2016-11-15 10:17

景觀水通常指用于視覺觀賞的水體,通常分為兩類:一類是自然水景,像天然的湖泊、河流等;另一類是人工水景,像噴泉、人工湖、城市小型河道等,都是露天地表水,自凈能力非常低,并且非常容易受到污染。

景觀水處理是以較低的投資成本和運行費用,改善和保持景觀水質(zhì)、使其達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的工程措施;景觀水通常包括池塘、人工湖、流經(jīng)城市的小型河道等,景觀水治理需因地制宜、綜合治理,常用的方法包括物理法、生物法和生態(tài)法。假設(shè)沒有污水排入,景觀水主要面臨以下幾種主要污染因素

1.雨水地表徑流所帶來的地表和土壤中的有機(jī)物和氮磷元素(地表雨水污染程度相當(dāng)于生活污水);2.大氣降塵所帶來的外來有機(jī)物和氮磷元素;3.湖泊本身不斷衍生死亡的生物群落積累而成的有機(jī)物等;4.夏季高溫時太陽暴曬導(dǎo)致藍(lán)藻大量爆發(fā)。

景觀水處理在我國是個新行業(yè),真正產(chǎn)生需求只是最近幾年的事,而且市場相對較小。缺乏專業(yè)的治理公司和研究人員是該領(lǐng)域的痼疾。面對眾多雜亂無章的治理方法,只有經(jīng)過大量實踐驗證成功的技術(shù)才可以相信。成功案例越多,運行時間越長,就越值得信賴。我國真正成功可行的景觀水治理技術(shù)還很少,相反,大多數(shù)治理技術(shù)效果糟糕,或者仍處于探索試錯階段,甚至有些存在重大缺陷。

景觀水處理設(shè)備原理

1.呼吸溶氧—增加水體溶解氧、鮮化、活化

模擬自然界的瀑布水流方式,根據(jù)氧轉(zhuǎn)移原理提高含氧總量,在水流過程中降低液膜厚度,加速氣、液界面的更新、增大氣、液面的接觸面積。也就是說充分水流細(xì)分,增大水流與空氣的接觸面積,在空氣中充分曝氣,使得水中富含溶解氧,同時水中的氨氣、二氧化碳等有害氣體從表面溢出。因為氧化還原作用是水體凈化的重要作用,水中的熔解氧可以與污染物發(fā)生激烈的化學(xué)反應(yīng),由此去除水中的有害物質(zhì)。根據(jù)水質(zhì)檢測,處理后水中的溶解氧保持著飽和狀態(tài),使水始終鮮化、活化。


2.水力浮選—去除水體中有機(jī)無機(jī)物質(zhì)

通過具有呼吸功能(即曝氣)作用,使水體產(chǎn)生了大量泡沫。產(chǎn)生泡沫的原因是水中的皂類和蛋白質(zhì)類物質(zhì)充當(dāng)起泡劑,也就是氮、磷、油脂、蛋白質(zhì)、葉綠素和陰離子合成劑等。當(dāng)夾雜著泡沫的原水流到過濾層上時,由于泡沫比水輕,所以浮在水面以上,設(shè)備內(nèi)部壓力極小,濾層采用粒徑較小、比較大的天然反復(fù)合濾料,泡沫不能通過下面濾層,只能浮在表面。當(dāng)泡沫越積越多時只能通過“呼出管道”排出,或者當(dāng)濾罐反沖洗時,泡沫隨著水流被沖走,此過程使水中發(fā)炮的各種有機(jī)無機(jī)物質(zhì)得到較徹底地清除。

3. 重力微壓精濾—高效截留懸浮固體顆粒

通過多層反復(fù)合天然濾料將“呼”不出、“浮”不去的固體微粒截留在安滲井原理設(shè)計的精濾層中。濾層粒徑與原水中分散顆粒,它們之間是相吻合的。由于這種分層過濾的特點所致,甚至可以達(dá)到細(xì)菌的去除率90%以上。眾所周知,大腸桿菌的粒徑是0.5u,換句話說這種復(fù)合濾層可以去除0.5u以上的所有顆粒對0.5u以上的藻類同樣可以得到有效的去除。

4.氯液脈沖消毒—殺滅水體中殘留細(xì)菌,提高水體自身免疫能力

所謂水的免疫功能,是水中必須含有微量長效殺菌因子0.30.5mg/L的余氯。它能有效的扼制水中病菌和病毒的繁衍增長,扼制藻類和藻類孢子的繁殖,長效殺菌因子被稱作水的免疫力,它是水質(zhì)不變壞的根本保證。

5.自動排泄功能—排出截留面上被攔截雜質(zhì)

原水穿過濾層,水中雜質(zhì)被攔截,濾層阻力增大,造成水位上升,當(dāng)水位上升到一定高時,按流體力學(xué)原理自動排泄、自動沖洗、自動恢復(fù)過濾,濾料自行排列復(fù)位。沖洗強(qiáng)度32L/m2.s,沖洗歷時2min,達(dá)到濾后水質(zhì)(濁度),<0.14mg/L

景觀水處理設(shè)備設(shè)計思路

1、機(jī)房設(shè)計面積小、土建省

傳統(tǒng)的設(shè)計思路,要解決的問題多,投入也大。因為傳統(tǒng)式的壓力罐設(shè)備需要放在地下,設(shè)計壓力罐多,占地面積大,機(jī)房就大,放在地下,帶來防滲、排水、通風(fēng)、采光等一系列問題,使造價和運轉(zhuǎn)費用相應(yīng)增大。

2、多層精濾、精度高

濾層數(shù)達(dá)七層,最小粒徑為0.25~0.5mm,這些都有效的提高了濾層的含污量和過濾精度,再加上整合了的水里澄清池,使游泳池循環(huán)水處理擺脫投加絮凝劑成為現(xiàn)實。不但大幅度的減輕了操作人員的工作強(qiáng)度和難度,也避免了水質(zhì)變成絮凝劑的水溶液(就是人們常說的泳池水“藥水”,是過量投加絮凝劑導(dǎo)致的,常用絮凝劑多為鋁鹽,投加過多會呈酸性,酸性水會對人體的一些器官產(chǎn)生不良影響)

3、后期運行費用低

不僅初期的投入減少,而且經(jīng)常運營費用也大幅度降低,所節(jié)省的運營費用更為可觀,水處理系統(tǒng)的全部投資,在運營的18~24個月后,即可收回。并且這種全塑水處理系統(tǒng)還無需維護(hù)。不設(shè)平衡池,不設(shè)水泵吸水池,設(shè)備可以放在地平面以上,這樣機(jī)房面積大幅度縮小,機(jī)房就可以節(jié)約數(shù)十萬元。

常用方法與比較


已有的景觀水處理方法大致有生化技術(shù)、氣浮技術(shù)、跌水曝氣、過濾技術(shù)、動植物生態(tài)處理技術(shù)、人工濕地技術(shù)等等。工程上常見的方法包括:循環(huán)過濾法、化學(xué)藥劑法、跌水曝氣法、氣浮法、生態(tài)系統(tǒng)凈化法和生態(tài)系統(tǒng)過濾法。

物理方法

循環(huán)過濾法:依據(jù)物理原理,對景觀水體中的雜質(zhì)與水體進(jìn)行分離,保持水質(zhì)的清潔。此法通常會用投灑化學(xué)藥劑,與水中污染物形成沉淀的方法作為輔助,形成一套治理景觀水體方案。在工程實例中,這種方式對處理含有較多懸浮固體(SS)或泥沙的景觀水體,效果尚好。使用中循環(huán)周期是決定治理效果的重要制約條件,一般如果循環(huán)周期小于48小時,即2天內(nèi)循環(huán)過濾一遍,則水質(zhì)較有保障,超過48小時則水質(zhì)不易保證。如果水體面積較大,有時為了降低成本而不得不延長循環(huán)過濾周期至3~5天甚至更長,往往湖水水質(zhì)不能保證。且該方法對有機(jī)物、藻類的抑制和處理效果不大,加入化學(xué)藥劑易對水體產(chǎn)生二次污染,因此一般循環(huán)過濾技術(shù)只適用于水體面積較小的景觀噴泉水景中。

跌水曝氣法:采用跌水曝氣、噴泉或其他曝氣裝置,向水體中充入氧氣,增加水體溶解氧的含量,以達(dá)到水體凈化目的。單純曝氣只可改善水體黑臭現(xiàn)象,對于抑制藻類、降解有機(jī)污染物、實現(xiàn)水質(zhì)清澈并無明顯處理效果,不是一個完整的治理工藝。

氣浮生化法:氣浮技術(shù)通過向水中加壓充氧,產(chǎn)生微小氣泡沾附在藻類顆粒和其他水體懸浮物上,并投加絮凝劑絮凝,使藻類顆粒和懸浮物浮至水面,然后用刮板刮去,實現(xiàn)治水目的。能將水中的藻類顆粒和固體懸浮物分離并有效地清除,同時增加水體溶解氧的含量。但對施工方的技術(shù)要求較高,生化是在水中加入生化填料,讓水中的有機(jī)物得到有效分解,以此來去除水中的有機(jī)物。同時氣浮技術(shù)還要求水體循環(huán)。與循環(huán)過濾法一樣,水處理循環(huán)周期也是決定治理效果的重要制約條件,如果循環(huán)周期過長,則效果不易保證。

物理方法的優(yōu)點是對于小水體而言,見效快周期短,缺點是水質(zhì)不能保證,對于藻類、有機(jī)污染物等無法有效清除。如果景觀水體面積很小,可以通過定期補換水的方式來處理,成本低,管理也方便,效果也不錯。

化學(xué)方法

依據(jù)化學(xué)原理,向水中投放化學(xué)藥劑,主要為硝化細(xì)菌和絮凝劑,短期見效,但可能造成二次污染以及魚類的死亡,效果容易出現(xiàn)反復(fù),常用會產(chǎn)生抗藥性。

此方法不推薦,不在特殊情況下最好不要使用。使用化學(xué)方法進(jìn)行水處理的優(yōu)點是見效快,缺點是對生態(tài)環(huán)境會造成二次污染,其經(jīng)濟(jì)成本也相對較高,時間一長,水質(zhì)又難以保障。

生物法


用生物方法來處理景觀水是最科學(xué)的,但也是最復(fù)雜的。

簡單的說,就是模擬生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),對食物鏈中的生物進(jìn)行合理配置,從而使食物鏈中各個生物之間能相輔相成, 使整個生態(tài)系統(tǒng)越來越穩(wěn)定,最終達(dá)到凈化水質(zhì)的目的。一個完整的生態(tài)系統(tǒng)必須要有穩(wěn)定的生產(chǎn)者、消費者、分解者。用生物方法來處理景觀水體,就是模擬自然界中生產(chǎn)者、消費者、分解者的比例。水生植物就是景觀水體當(dāng)中的生產(chǎn)者,水生動物就是景觀水體當(dāng)中的消費者,微生物就是分解者。在實際運用當(dāng)中,會結(jié)合項目本身需求,輔助搭配一些物理技術(shù),以求更好的進(jìn)行景觀水處理。

用生物方法來處理景觀水會涉及到很多學(xué)科,像水生生物學(xué)、微生物學(xué)、水域生態(tài)學(xué)、水產(chǎn)養(yǎng)殖學(xué)等等重點學(xué)科,如何科學(xué)得將各學(xué)科運用到景觀水處理當(dāng)中,已成為景觀水處理設(shè)計規(guī)劃師的參照標(biāo)準(zhǔn)。

運用生物方法來處理景觀水的優(yōu)點是:適用范圍廣,大小面積水體都可以運用,系統(tǒng)穩(wěn)定,無需更換,耗電量低,長期保持清澈;缺點是工程復(fù)雜,技術(shù)性強(qiáng),難度較高,需要專業(yè)隊伍來打造。

工程設(shè)計和實施


循環(huán)過濾法:根據(jù)水體的大小,設(shè)計配套的過濾罐和循環(huán)水泵,并且鋪設(shè)用以循環(huán)景觀水的管路。此法需要在岸邊陸地上建設(shè)機(jī)房,并沿湖岸或水底鋪設(shè)給排水管網(wǎng),需要預(yù)留機(jī)房用地和管網(wǎng)。施工時間一般1~2個月。

跌水曝氣法:依靠水泵實現(xiàn)跌水曝氣,或用噴泉曝氣,設(shè)計與施工較易進(jìn)行。

氣浮加生化法:根據(jù)水體的大小,設(shè)計配套的氣浮機(jī)和循環(huán)水泵。施工時間一般1~2個月,需專業(yè)技術(shù)人員安裝。

生態(tài)系統(tǒng)凈化法:只需將生態(tài)系統(tǒng)所需物品鋪滿池底,無需土建、給排水管線和機(jī)房,厚度不超過10cm,整體美觀,設(shè)計與施工較易進(jìn)行,無大型設(shè)備。

后期操作與運行維護(hù)


循環(huán)過濾法:過濾裝置涉及到很多機(jī)械電器設(shè)備,需要專業(yè)人員進(jìn)行操作和養(yǎng)護(hù)管理,景觀水體中出現(xiàn)的藻類具有粘性,會造成設(shè)備的堵塞,需定期進(jìn)行反沖洗。過濾出的垃圾需要清理,一般需要人工操作。

化學(xué)藥劑法:投放化學(xué)藥劑后,池內(nèi)生成很多沉淀下沉,需經(jīng)常清理池底。

跌水曝氣法:曝氣裝置較易操作,但因該法對水體藻類與懸浮污染物無明顯控制作用,需要專職人員對水面藻類進(jìn)行打撈清理,操作較為繁復(fù),同時需定期對水體進(jìn)行更換,才可保持水質(zhì)清潔,此法在運行階段操作較為繁復(fù),將消耗大量人力與財力。

氣浮生化法:氣浮產(chǎn)生的浮渣是高濃度垃圾(把水體污染物直接提取出來),雖然可以全自動化控制,按理應(yīng)該進(jìn)行無害化處理,現(xiàn)狀都是直接沖入污水管,實際上是一種污染轉(zhuǎn)移,給城市污水處理廠增添負(fù)荷。

生態(tài)系統(tǒng)凈化法:設(shè)備運行可依靠微電腦控制箱操作,小巧簡單,設(shè)置完成后無需人管理。水中污染物被微生物轉(zhuǎn)化分解為氮氣、水、二氧化碳等,不會產(chǎn)生二次污染。


綜合以上各方面比較,較之循環(huán)過濾法與曝氣法,生態(tài)系統(tǒng)凈化法治理水質(zhì)更加全面,對景觀水體存在的主要問題,如水體流動性差,混濁,色度高,藻類泛濫等都可在一定程度上解決。同時,無土建施工,無機(jī)房管網(wǎng),不影響水面景觀,能防止或延緩水面結(jié)冰,能養(yǎng)殖觀賞魚,滿足人們對景觀水的需求。運行操作簡便,費用較低。

景觀水處理設(shè)計原則

一.統(tǒng)一協(xié)調(diào)

景觀水處理的統(tǒng)一協(xié)調(diào)指的是在景觀水處理營造時需要考慮與所在環(huán)境空間的景觀特質(zhì)相適應(yīng),相互依托。作為城市景觀水處理并不是獨立存在的,它與周邊環(huán)境息息相關(guān)的。在景觀水處理設(shè)計時,要注意統(tǒng)一性表現(xiàn)水處理應(yīng)用形式、觀賞特性、色彩表現(xiàn)形式等等。

二.目的明確

景觀水處理有許多應(yīng)用形式,不同的主題體現(xiàn)不同的特色。所以在處理時,要明確景觀水處理的目的,即應(yīng)該考慮一下景觀水處理的意義是什么?地點是公共場所還是私人產(chǎn)所,是否要考慮兒童等等。

三.位置恰當(dāng)

并不是所有的地方都是適合景觀水處理的。在設(shè)計規(guī)劃的時候,要充分考慮地形、氣候特點、環(huán)境條件等等因素,否則會給景觀水處理帶來難以克服的阻礙。

四.安全可靠

景觀水處理中的水道的防滲漏,水池的深淺設(shè)計等等都要杜絕各種潛在的不安全隱患,尤其要注意對兒童的保護(hù)。

五.風(fēng)格獨特

景觀水處理設(shè)計時要強(qiáng)調(diào)地方性,要注意地方的文化和技術(shù)交流,不要照搬照抄其他地方的水處理設(shè)計,不能忽略了本地的環(huán)境特點與民族文化的內(nèi)涵。

六.量力而行

景觀水處理展現(xiàn)的形式豐富多彩,隨著科技的發(fā)展,各種聲音光線等元素融入到景觀水處理當(dāng)中。在設(shè)計不能一味求新,還要考慮后期的維護(hù)和運行費用等等。所以在進(jìn)行景觀水處理前要通過全盤仔細(xì)的分析,考慮各方面因素及財政后,在選擇有實力的公司進(jìn)行。

七.其他多方面考慮

其他應(yīng)綜合考慮的因素:景觀水處理后會對當(dāng)?shù)丨h(huán)境方面產(chǎn)生什么影響,景觀水處理中涉及到水景景觀是觀賞性的還是互動的,景觀水處理過程中水源的補充等等。

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