生活污水在某矿山公园绿化中的应用.pdf

5 2 有色冶金节能 口环保与综合利用 生 活 污 水 在 某 矿 山 公 园 绿 化 中 的 应 用 高泽芬 黄三 勇 ( 金 川集 团服 务分公 司生产 室 ，甘 肃 金 昌 7 3 7 1 0 0 ) 摘要 采用沉 淀 +曝气生物滤池 ( B A F )+消毒 的方 法处理生 活污水 ， 达到 了城 市绿化用 水标 准 ， 采 用处 理后 的污水对 矿山公园进行绿化 ， 获得了较好的节能减排和综合利用效果 。 关键词 矿 山绿 化 ； 污水处理 回用 ；生态修复 ；节能减排 中图分类号 X 7 0 3 文献标识 码B 文章编号 1 0 0 8 5 1 2 2 ( 2 0 1 2 ) 0 3 0 0 5 2 0 4 Ap p l i c a t i o n o f S a n i t a r y S e wa g e i n a Pa r k La nd s c a p e o f M i n e GAO Ze f e nHUANG Sa n y o n g Abs t r a c t：Us i n g t h e me t h o d s o f pr e c i p i t a t i o n，b i o a e r a t i o n f i l t e r a n d d i s i n f e c t i o n t o t r e a t t h e s a ni t a r y s e w a g e，i t r e q u i r e d t h e wa t e r q u a l i t y s t a nd a r d f o r u r b a n l a n d s c a pe T he t r e a t e d s e wa g e wa s us e d i n t h e pa r k o f mi n e，i t a c h i e v e d g o o d e f f e c t s o f e n e r g y s a v i n g，e mi s s i o n r e d u c t i o n a nd c o mp r e h e n s i v e u t i l i z a t i o n Ke y wo r ds：mi n e l a n ds c a pe；s e wa g e t r e a t me n t ；e c o l o g i c a l r e s t o r a t i o n；e n e r g y s a v i n g a n d e mi s s i o n r e d u c t i o n 我国水资源贫乏 ， 环境保护 、 水 污染 防治 、 合理 进行 污废 水 利用 已成 当务 之 急 。中水 回用 不但 可 以 节约用水 ， 而且可 以一定程度 防止水体污染。尤其 在北方一些 以矿 山开采为经济基础的资源型城市 ， 矿 山 的开 采 破 坏 了原 有 的 生 态 、 植 被 ， 造 成 水 土 流 失 ， 加重 了水资源的紧缺 ， 利用生活废水进行处理后 回用于被开垦矿 山的绿化， 不但可修复生态环境 ， 而 且可节约珍贵的水资源 ， 污水 回用 的价值就显得更 加 重要 。 1 矿 山绿化基本情 况 某矿区海拔高度为 1 5 0 01 8 0 0 m。年降水量 1 2 0 1 6 4 mm， 年均蒸发量 2 3 5 4 m m， 蒸发量是降水量 的 1 7倍， 最大相对湿度 3 2 ， 年平均风速 2 3 m s ， 最 大 风速 2 5 m s ， 以西 北风 为 主 ， 年 平均 气温 1 0 7 ， 最高气温 4 0 ， 最低气温 一2 3， 年最大冻土深度 收稿 日期 2 0 1 20 30 5 作者简介 高 泽芬 ( 1 9 6 2一) ， 女 ， 甘肃 人 ， 大 专 ， 给 排 水工 程师 ， 长期从事环保及 生活小 区绿化工作 。 1 5 m， 全年 E l 照 时数 2 1 9 52 6 2 7 h ， 无 霜 期 1 5 0 d 。 属典型温带内陆荒漠气候 ， 干旱少雨 ， 风大沙多， 自 然植 被稀 少 ， 水 资 源极度 缺 乏 。 矿区的地形 自西南 向东北倾斜 ， 由西 向东断续 延伸逐渐降低 ， 属剥蚀构造低 山地形 。浅山一 盆地一 冲积洪积扇构成了矿山复合型的地貌特点。由于地 质条件复杂 ， 矿体埋藏深浅不一 ， 矿岩破碎严重 ， 构 造 断裂纵 横交 错 ， 因 此 采 用 了露 天 和井 下 两 种 采 矿 方式 。露 天开 采完 全 改 变 了原 始 的地 貌 ， 形 成 面积 近 1 0 0万 m 的深 凹 型露天 矿坑 和 由剥 离废 石 、 井 下 采矿废渣重新铺筑 的2 2 0万 m 的石渣山。 本 次绿 化 主 要针 对 矿 区石渣 山进 行 ， 一 期 项 目 的总绿化面积 5 O万 m ， 有效绿化面积 1 O万 m 。绿 化水源来 自附近的生活小 区污 、 废水 ， 小区污、 废水 经 过处理 达 标后 由水泵 输送 至 石渣 山最 高处 的高位 水池 ， 由高位 水池 通 过 管 网依 靠 重力 将 水 送 至 各 个 绿 化 区域 。 较 陡 的山坡采 用 鱼鳞坑 的形式 ， 挖 坑换 土 ， 株行 距 因 山势而 定暂 以沙 枣种 植 为 主 。缓 坡 ( 1 5 。 左 右 ) 以等高线为准 ， 推成梯 田或小平台， 然后筛换土进行 成 行栽植 ， 株 行距 为 4 m 6 m， 以垂 柳 、 刺 槐 、 白榆 2 0 1 2年 6月第 3期 生活污水在某矿山公园绿化中的应用高泽芬 黄三勇 5 3 为 主 。地 面平整 开 阔 ， 筛 换 土及 浇水 较方 便 ， 采用 成 行种植 ， 山脚下以杨树在主， 公路边 以白榆、 刺槐为 主 。 2 绿化用水量及 污水 水质 根 据地 区实 际 的气候 情 况及 绿化 部 门多 年 的运 行 经验 确定 绿 化 用 水 量 指 标 为 4 i n m a ， 有 效 率 绿 化 面积 1 0万 m ， 绿 化 日用 水量 约 1 4 8 2 i n 。考 虑 到 附 近 生 活 小 区 每 天 最 多 只能 提 供 7 5 0 1T I 生 活 废 水 ， 故采 用 每天 分 区域进 行 绿化 浇水 。生 活小 区污 、 废 水水 质见 表 1 。 表 1 生 活 小 区 污 、 废 水 水 质 Iff l- g L 3 污水处理 3 1 工艺 流程 生 活 污 水 经 过 三 级 处 理 后 达 到 杂 用 水 水 质 指 标 ， 回用 于 绿化 。经 过 近几 年在 山上 绿化 的试 验 ， 垂 柳 、 云杉 、 白榆树种成活率达到 9 0 以上 。 采用沉淀 +曝气生物滤池( B A F )+消毒的方法 处 理 ， 是 目前 国 内较 普遍 和 成熟 的一 种工 艺 流程 ， 基 本 工艺 流程 见 图 1 。 圈 1污 水 处 理 流 程 图 3 2 曝 气 生物滤 池 特点 曝 气生 物滤 池 ( B i o l o g i c a l A e r a t e d F i l t e r ) 是 上 世 纪 9 0年代初在欧美发展起来的一种新型污水处理 技术 。开始采 用 三 级 处 理 ， 后 发 展 成 直 接 用 于 二 级 处理 ， 自9 0年代初在 欧洲建 成第一座 污水处理 厂 后 ， 目前 世界 上 已有 3 5 0 0多 座 大 大 小 小 的污 水 处 理厂 应用 了这 种 技术 。 随着研究 的深入 ， 曝气生物滤池工艺 由单一性 向综合性发展 ， 可替代 活性污 泥法和接触 氧化法 。 工艺综合 了过滤、 吸附和生物代谢等多种净化功能 ， 具有体积小 、 占地面积省 、 处理效率高 、 出水水质好 、 流程简单 、 操作管理方便以及可省去二沉池等优点。 该技 术在 欧 洲 、 美 国 、 日本 被广 泛地 用 于处 理城 市生 活污 水 和工业 废 水 。该技 术具 有 以下特 点 ： ( 1 ) 较小的池容 和占地面积。曝气生物滤池 的 B O D 容 积 负 荷 大 ， 是 常规 二 级 生 物 处 理 的 51 0 倍 ， 所 以它 的池容 积 和 占地 面 积 只有 常规 二 级 生 物 处理 的 1 1 01 5左 右 ， 同 时在 滤 池 后 不 需 设 二 次 沉淀 池 ， 所 以大大 节 省 了 占地 面积 和 大量 的土 建 费 用 。 高 比表 面积和粗糙 多孔 的粒装填料 ， 可以积 累 高浓 度 的微 生 物 量 ， 微 生 物 含 量 可 达 1 01 5 g L 。 高浓 度 的微 生物量 使 得 曝气生 物滤 池 的容 积负荷 大 大增加 ， 所 以降低 了池容 和 占地面积。在城市 附近 的污 水处 理设 施具 有 很大 意义 。 ( 2 ) 抗 冲击负荷能力强 ， 处理效果稳定 ， 处理 出 水水质好 。由于整个滤池 中分布着较高浓度的微生 物 ， 反应速率高 ， 并可通过控制供气量使滤池中存在 好氧和缺氧环境 ， 使得滤池组合可实现硝化 、 反硝化 和生 物除 磷 。 同时 由于高浓 度 的微 生物 以膜 状存 在 于滤池的陶粒表面， 其本身就耐水量 的冲击 ， 而高浓 度 的 固定 生 物 膜 使 得 滤 速 增 大 而 不 会 使 微 生 物 流 失 ， 所 以对水量、 水质具有较高的抗冲击能力 。 上 向流 曝气 生 物滤 池 工 艺 处理 城市 污 水 ， 其 出 水 s s和 B O D 可保持在 2 0 mg L以下 ， 去 除率 高 ， 满足 国家排放标准的要求 ， 其处理 出水经消毒后还 可作为中水 回用。其 C O D、 B O D平均 出水浓度值可 控制在 4 0 m g L和 1 0 m g L以下， 达到中水回用标准。 ( 3 ) 简 化 处理 流程 。 由于 曝气 生 物 滤 池 的生 物 截流作用 ， 处理后水 中 s s很少 ， 故 不需设置二沉池 和污 泥 回流 泵房 ， 处理 流程 简 化 ， 占地 面积进 一步 减 少 。 ( 4 ) 节 省 基建 费用 、 运 转 费用 。 国 内外 ， 曝气 生 物滤 池工 艺被 广 泛应 用 于各 种 污 水 处 理 ， 包 括 市 政 综合 污水 、 生 活污 水 和工业 废 水处 理 ， 日处理 规模 从 几 百立 方 米 到几 十万立 方米 。 由于该 工 艺具 有流 程 短 、 池 容积 小 和 占地 省 的特 点 ， 基建 费用 大大 低 于常 规二级生化处理。同时， 采用滤池专用曝气系统并 利用粒状填料对气泡 的切割作用 ， 使得滤池总体充 氧效率大大提高， 氧 的利用率 达到 3 0 以上 ， 节省 了大量 能 源消 耗 。填料 为无 机烧 结 材料 ， 经 久耐 用 ， 降低了设备维护费用。 ( 5 ) 自动化 程 度 高 ， 运 行 管 理 简 单 。曝 气 生 物 5 4 有色冶金节能 口环保与综合利用 滤池 具有 很 强 的抗 冲 击 负荷 的能 力 ， 没 有 污 泥 膨 胀 问题 ， 微生物也不会流失 ， 能保持 较高 的微生 物浓 度 ， 因此 ， 日常运行管理简单 ， 处理效果稳定。 随着技术的进步电动阀、 气动阀 、 液位传感 器、 在线溶氧测定仪 、 定时器 、 变频器及微电脑等产品使 用稳定性 ， 保证了系统运行管理 自动化 ， 使本来烦琐 的管理 变得 简单 易行 。 曝气生 物滤 池 系统 可 以根 据进 水水 质及 水量 方 便 地调 整反 应 曝气 时 间的长短 ， 控 制溶 解氧 的浓 度 ， 使 处理 水达 标排 放 。 ( 6 ) 脱氮 除磷 效 果好 。通 过 不 同功 能 的 滤池 组 合 ， 使滤池在除碳 的同时可进行硝化 和反硝化。其 原 理是 通 过滤 池造 成 缺 氧 、 好 氧 的生 物 环境 去 除一 般有机物和悬浮固体 的同时， 还能去 除营养物质一 氮和 磷 ， 因为 氮和 磷 是 维 持水 生 物 生 长 的 主要 营 养 物 ， 其 脱 除效果 主 要取 决 于供 氧 条 件 和 曝 气 与非 曝 气 阶段 的 比例 。 在生 物 除磷过 程 中 ， 当微生 物处 于厌 氧环 境 时 ， 短链脂肪 酸被 吸收到细胞 内部并被转化为多聚一 p - 羟 基 丁酸 ( P HB ) 内贮 物 ， 细 胞 内的 聚合 磷 酸 盐 则 被 转换并以磷酸盐的形式释放到周围环境 中。 当微 生 物 处 于好 氧 环境 时 ， 细 胞 大 量 吸 收磷 酸 盐 并形 成胞 内聚合磷 酸盐 ， 吸 收镁 和钾 盐物 质 ， 在厌 氧 条件 下形 成 的 P HB物质 在好 氧 阶段得 到 降解 。 ( 7 ) 受气 候 、 水量 、 水 质 影 响 小 。 由于 大量 的微 生 物生 长在 粒状 填 料 粗糙 多孔 的 内部 和 表 面 ， 一 方 面微 生物不 会 流失 ， 即使 长 时 间 不 运 转 也 能保 持 其 菌种 ， 其运行管理非常简单 ， 如长时间停止不用后再 使 用 ， 其设 施可 在 几 天 内恢 复 正 常 运 行 ； 另 一 方 面 ， 高浓度的微生物量使得滤池对气候水量 、 水质 的波 动具 有较 强 的适 应性 。 3 3污水 处理 指标 本工 艺 由于鼓 风 曝气气 流 的加温 及 高浓度 微 生 物 的代谢 作用 产生 的生 物 能 ， 对 源 污 水 具 有 增温 作 用 ， 在我 国北 方地 区冬 季 实 际运 行 情 况 证 明 可 满 足 正 常运行 并取 得 良好 处 理效 果 。经过 处 理后水 质 完 全符 合 城 市 杂 用 水 水 质 标 准( G B T 1 8 9 2 0 - 2 0 0 2 ) 城市绿化用水标准 ， 详见表 2 。 表 2城市绿化用水标准 单位 ： mg L 4 绿化树种选择 解决绿化用水后 ， 树种 的选择 同样重要。经过 多年的实践 ， 造林树种 防风林选择新疆杨 、 二 白杨 ， 行道 种植 刺 槐 、 白榆 ， 造林 水 源地 种植垂 柳 、 国槐 、 红 花 槐 ， 小景 点种植 花灌 木 、 垂柳 、 桧柏 、 云 杉 及少量 果 树 等 。 垂 柳 、 云 杉 、 白 榆 成 活 率 最 高 ， 可 达 9 4 9 8 ， 枣树 、 苹 果 树 成 活 率 最 低 ， 仅 为 1 0 一3 6 ， 见表 3 。 表 3苗木成活率及存活率 单 位 ： 树 种 沙枣 新疆杨 白榆 垂柳 苹果梨 云杉 枣树 成活率 次年成活率 9 O 9 0 7 6 7 4 9l 9 0 9 4 9 l l O 8 3 6 32 2 0 1 2年 6月第 3期 生活污水在某矿山公园绿化中的应用 高泽芬黄三勇 5 5 5 生态修复 的效益 5 1生 态效 益 矿 山绿 化 ， 绿 化 现 场 8年 的绿 化 带 已经 郁 闭 。 绿化 带 间隙 土地 的 土 壤 结 构 已相 对 稳 定 ， 地 表 已 无 明显 冲蚀 痕迹 ， 生 态 已成 良性 循环 状态 。 矿 山绿 化 带 植 被 覆 盖度 逐 年 增 加 ， 经 处 理后 污 水灌溉 ， 自然植被也得 以恢复 ， 其 中野生灌木数量 、 种类 亦 比非 绿化 自然 山地 增多 。 由于矿山的山体绿化 ， 随着树木的郁闭， 对矿山 小气候 环 境作 用 显 著 ， 空 气 湿 度 、 含 氧 量 增 加 ， 粉 尘 量大幅度下降。矿山局部小气候明显改善。 自然植被的增加 ， 使矿 山环境 面貌 大为 改观。 未绿 化 山坡水 土 保 持 很 差 ， 土 壤 冲蚀 严 重 。而 已绿 化矿区山坡岩石土壤结构相对稳定 ， 水 土流失现象 也得 到 了改善 ， 有 效 控 制 了 造 成 生 态 恶性 循 环 状 况 的根 源 。矿 区生态 环境 显著 改 善 ， 一 些 昆虫 、 鸟类 数 量增加 ， 生态逐步走向 良性循环 ， 开始 向现代 化“ 生 态 矿 山” 迈 进 。 5 2 社 会 效益 人 工 促 进 矿 山 的生 态 良性 循 环 ， 不但 对 于 保 证 矿工及家属的身心健康 ， 促进企业发展意义重大 ， 而 且 普通 市 民也是 受益 匪 浅 。原本 尘土 飞扬 的渣 山变 成树木葱郁 的公园 ， 市 民闲暇之余三五成群登高望 远 ， 在绿色的环境 中放 松心情 ， 提高人 民的幸福 指 数 。利 用矿 山 的改 造 可 以带 动 一 些 工业 旅 游 项 目， 增加当地的财政收入 。同时环境的改善将极大的提 高城 市 的竞 争力 ， 吸 引 更 多 的人 才 以及 项 目在 城 市 落户扎根 ， 将会推动整个城市 的发展。 目前， 绿化区 周 围住宅 小 区 的房 价 大 幅提 高 ， 这 也 是社 会 效 益 的 一 个 最直 接 的体 现 。 5 3节 能减排 效 果 绿化 需水 量 7 5 0 m d ， 按 照 每 年进 行 9个 月 的 绿 化 ， 每月 按 3 0天计 算 ， 利用 生 活污 、 废水 进行 绿 化 每 年可 节 约新 水用 量 2 0 2 5万 m ， 节 约 新水 的 同时 也 减少 了污水 的排 放 ， 节 能减 排 及 资 源 综 合 利 用 效 果 显著 。 6结语 环境是人类生存 的根本 ， 在开采资源 的同时应 该 注意 开采 资 源后环 境 的恢 复 。生活 污水 回用 于矿 山公园的生态修复是一种很好的形式 ， 值得大力 的 推 广 。该工 程 已于 2 0 1 0年 正式 投入 运行 ， 迄 今 南 面 的山坡及矿山道路已绿树成行 。 参 考文 献 1 代宏文 矿 山废地复 垦与绿 化 M 北京 ： 中国林业 出 版 社 ， 1 9 9 5： 1 9 42 0 4 2 林亲铁 ， 廖柏 寒 ， 杨 仁斌 废 弃 矿 山土地 、 水 体综 合研 究进展 J 生态学报 ， 2 0 0 0 ， 1 ( 6 ) ： 79 3 孙翠玲 ， 顾万春 ， 郭 玉文 废 弃矿 区生态 环境恢 复林业 复垦技 术 的研 究 J 。 世 界 林 业 科 学 研 究 ， 1 9 9 9 ， 2 1 ( 5 )： 6 87 1 4 孙立达 ， 朱金 兆 水 土保持 林体 系综 合效 益 研究 与评 价 M 北京 ： 中 国科学技术 出版社 ， 1 9 9 5 5 卫智军 ， 李青 丰 ， 贾鲜 艳 ， 等 矿 业废 弃地 的植 被 恢复 与重建 J 水土保持学报 2 0 0 3 ， 1 7 ( 4 ) ： 1 7 21 7 5 6 林 齐 ， 李冬 ， 林 阳， 等 曝气 生物 滤池 升级 改造 中深度 脱 氮的试验研究 J 给水排水 ， 2 0 1 1 ， 3 7 ( 8 ) 4 7 5 2 7 马军 ， 邱立平 曝气生 物滤池 及其 研究 进展 J 环 境 工 程 ， 2 0 0 6， 2 0( 6) ： 71 2 8 曾中平 曝气生物滤 池处理城 市污水 的工程 设计体 会 J 西南 给排水 ， 2 0 0 8 ， 3 0 ( 6 ) ： 1 9 2 4 9 孙颖 ， 雷兆 武 曝气 生物 滤池 工艺 再生 水 厂工 程改 造 J 中国给水排水 ， 2 0 0 9 ， 2 5 ( 2 0 ) ： 5 3 5 5