王建芹

(上海宏波工程咨詢管理有限公司，上海 200000)

0 引言

“城市黑臭水體”是指由于城市污水、工業(yè)廢水、農(nóng)業(yè)面源污染等多種因素導(dǎo)致的水體污染現(xiàn)象[1-3]。黑臭水體不僅對環(huán)境造成了嚴(yán)重的危害，而且對人們的生活和健康也帶來了很大的威脅。曝氣治理黑臭水體污染物及黑臭底泥效果研究是當(dāng)前環(huán)保領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題之一[4-5]。曝氣治理黑臭水體污染物及黑臭底泥效果研究是一項(xiàng)復(fù)雜而又重要的工作。在這個(gè)過程中，我們需要對黑臭水體產(chǎn)生原因及治理技術(shù)方案進(jìn)行深入研究，以便更好地解決這個(gè)問題[6]。為了更好地解決城市黑臭水體問題，生態(tài)環(huán)境部聯(lián)合住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部制定了《城市黑臭水體治理攻堅(jiān)戰(zhàn)實(shí)施方案》[7]。該方案旨在通過加強(qiáng)監(jiān)管、加大投入、加強(qiáng)科技創(chuàng)新等多種手段，全面推進(jìn)城市黑臭水體治理工作[8]。同時(shí)，《“十四五”城市黑臭水體整治環(huán)境保護(hù)行動(dòng)方案》也已經(jīng)出臺(tái)。這些政策文件為曝氣治理黑臭水體污染物及黑臭底泥效果研究提供了重要的指導(dǎo)意義。曝氣技術(shù)通過提供氧氣來刺激水中微生物的生長和代謝，從而降解水中的營養(yǎng)物質(zhì)。同時(shí)，曝氣技術(shù)還能改善水體的水動(dòng)力學(xué)條件，促進(jìn)底泥的氧化分解，從而減輕黑臭底泥的壓力[9]。為探究曝氣治理黑臭水體污染物及黑臭底泥的效果，本文從曝氣量、曝氣間歇時(shí)間和曝氣位置三個(gè)角度對曝氣治理黑臭水體污染物及黑臭底泥效果進(jìn)行研究。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及臭黑水

本實(shí)驗(yàn)所用的實(shí)驗(yàn)裝置，如圖1所示。裝置底部填充有15cm厚的泥土，實(shí)驗(yàn)裝置的高度可調(diào)節(jié)，最低40cm最高70cm，裝置的直徑20cm通過流量計(jì)和空氣壓縮機(jī)以及繼電器控制入水流量。由于蘆葦根系里的細(xì)菌、微生物、細(xì)藻和浮游動(dòng)物可以吸收和過濾水中的有機(jī)物質(zhì)，且蘆葦根系里的吸附劑和離子交換劑可以吸附和去除水中的重金屬離子、磷酸鹽等有害物質(zhì)，因此本文選擇蘆葦根系用于凈化臭黑水。使用的土壤來自河岸，在進(jìn)行烘干曬分后，采用電子秤進(jìn)行土顆粒組成測定發(fā)現(xiàn)其中粘粒占1.8%、粉粒占69%、砂粒占29.2%，采用ST2100Ph計(jì)測定土體的pH值，根據(jù)(LY/T 1237—1999)使用酸式滴定管測定土體中的有機(jī)質(zhì)，根據(jù)三氯化六氨合鈷浸提-分光光度法使用TU-1901紫外可見光分光光度計(jì)測定陽離子的交換量，根據(jù)凱氏法使用酸式滴測定全氮，根據(jù)(LY/T 1228—2015)法使用坐式滴定管測定水解性氮，根據(jù)(Y/T 1232—2015)法使用TU-1901紫外可見光分光光度計(jì)測定全磷和有效磷，土體的理化性質(zhì)的相關(guān)信息見表1。

表1 土體的理化性質(zhì)

圖1 裝置圖

試驗(yàn)使用的臭黑水取自某城市內(nèi)河，通過對該市水樣進(jìn)行檢測，測得的元素含量見表2。

表2 土體的理化性質(zhì)

在曝氣量實(shí)驗(yàn)、曝氣間歇時(shí)間和曝氣位置實(shí)驗(yàn)的進(jìn)水中各污染物的初始含量見表3。

表3 各實(shí)驗(yàn)進(jìn)水時(shí)污染物的初始含量

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

(1)曝氣量試驗(yàn)

曝氣量試驗(yàn)的初始環(huán)境為間歇時(shí)間為0h，曝氣位置為0.5；在高40cm的設(shè)備中進(jìn)行對照組，并模擬進(jìn)水；在實(shí)驗(yàn)組的設(shè)備中種植蘆葦根系的同時(shí)模擬進(jìn)水，共開展18組實(shí)驗(yàn)，待實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，根據(jù)測定水質(zhì)中污染物的濃度確定最佳曝氣量。去除率的計(jì)算公式如下：

(1)

(2)曝氣間歇時(shí)間實(shí)驗(yàn)

曝氣間歇時(shí)間實(shí)驗(yàn)的初始環(huán)境為曝氣位置為0.5，曝氣量為(1)中的最優(yōu)曝氣量；在高40cm的設(shè)備中進(jìn)行對照組，并模擬進(jìn)水；在實(shí)驗(yàn)組的設(shè)備中種植蘆葦根系的同時(shí)模擬進(jìn)水，共開展18組實(shí)驗(yàn)，待實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，根據(jù)測定水質(zhì)中污染物的濃度確定最佳曝氣間歇時(shí)間。

(3)曝氣位置實(shí)驗(yàn)

曝氣位置實(shí)驗(yàn)的初始環(huán)境，曝氣量為(1)中的最優(yōu)曝氣量，曝氣間歇時(shí)間為(2)中的最優(yōu)曝氣間歇時(shí)間；在高70cm水深50cm的實(shí)驗(yàn)設(shè)備中進(jìn)行對照組，并模擬進(jìn)水；在實(shí)驗(yàn)組的設(shè)備中種植蘆葦根系的同時(shí)模擬進(jìn)水，共開展18組實(shí)驗(yàn)，待實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，根據(jù)測定水質(zhì)中污染物的濃度確定最佳曝氣位置。

2 結(jié)果分析

2.1 曝氣量對常規(guī)污染物去除效果的影響

圖2 曝氣量對常規(guī)污染物去除效果的影響

2.2 曝氣間歇時(shí)間對常規(guī)污染物去除效果的影響

圖3 曝氣間歇時(shí)間對常規(guī)污染物去除效果的影響

2.3 曝位置對常規(guī)污染物去除效果的影響

圖4 曝位置對常規(guī)污染物去除效果的影響

3 結(jié)論

本文通過自制的實(shí)驗(yàn)裝置從曝氣量、曝氣間歇時(shí)間和曝氣位置3個(gè)角度對曝氣治理黑臭水體污染物及黑臭底泥效果進(jìn)行研究，得出以下結(jié)論。