黑臭河道生物修复中3种不同增氧方式比较研究

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生态环境 2005, 14(6): 816-821 Ecology and Environment E-mail: editor@

基金项目:广东省科技计划项目(2003A3040402)

作者简介:李开明(1964-),男,研究员,硕士,主要从事水环境研究。E-mail: kmli@ 收稿日期:2005-06-15

黑臭河道生物修复中3种不同增氧方式比较研究

李开明

1, 2

,刘 军3,刘 斌3,江 栋2,刘思明3

1. 武汉大学水利水电学院,湖北 武汉 430072;

2. 国家环境保护总局华南环境科学研究所,广东 广州 510655

3. 广州市恒兆环境生物工程有限公司,广东 广州 510300

摘要:利用叶轮式曝气机、水车式曝气机、射流式曝气机等3种不同曝气方式的曝气设备进行了黑臭河涌曝气试验。研究表明,不同增氧方式对黑臭河道水体增氧效率不同,水车式曝气机、叶轮式曝气机均可在黑臭河道下游形成一段绿色水面,水车式曝气机下游变绿河段长度为15.7 m ,叶轮式曝气机下游变绿河段长度为6.3 m ,射流式曝气机不能形成明显的绿色水面。无论是河道水体增氧效果、CODcr 、NH 3-N 去除效果,还是河道菌—藻生态系统的建立、自净能力的启动,水车式增氧机均优于其它两种增氧机,而且存在投资少、安装维护方便、运行费用低等优点。适应于河道窄、水流缓、截污难度大的城郊中小型黑臭河道的治理。

关键词:黑臭河道;河道曝气;叶轮式曝气机;水车式曝气机;射流式曝气机

中图分类号:X522 文献标识码:A 文章编号:1672-2175(2005)06-0816-06

河道黑臭是我国城市河网的普遍现象[1],溶解氧含量不足是水体黑臭的根本原因。水体复氧直接影响到水中有机污染物的迁移、扩散、降解直至整个水体的自净过程[2, 3]。河道曝气增氧是城市河涌水体复氧的重要方式,曝气方式和曝气设备的选择对城市黑臭河涌治理具有重要意义。为了探索适应于华南地区黑臭河涌治理的曝气增氧设备及技术,我们于2003年6月5日—2003年9月5日在广州市朝阳涌现场,对3种不同曝气方式的曝气设备进行了黑臭河涌曝气试验。

1 河道概况及试验过程

1.1 河道概况

朝阳涌位于广州市白云区,全长1500 m ,宽6 m 。主要污染为上游工业废水和生活污水,近十年来全河道一直处于黑臭状态,我们于2002年对该河涌进行了治理,并取得良好效果,但其上游100 m 河段仍处于黑臭状态[4, 5]。 1.2 试验方案

取朝阳涌上游黑臭河段,从渡槽处开始进行曝气增氧试验,采用功率相同的三种不同增氧方式的增氧机(均为1.50 kW ),叶轮式曝气机、水车式曝气机为国产富地牌,射流式曝气机为意大利生产,其型号、功率、增氧量等指标见表1。其充氧能力

按增氧机清水充氧性能测定(SC/T6009-1999),参数由生产厂家提供。

试验在2003年6月5日—2003年9月5日期间进

行,试验期间,天气一直晴朗,温差1~2 ℃。试验在同一地点进行,3种增氧机试验条件基本一致。 1.3 取样点

在渡槽前、增氧机下游5、10、15、20 m 各设置一个取样点,进行各项指标测试(图1)。

1.4 测定项目及方法

1.4.1 理化指标测定及方法

DO :采用上海产溶解氧测定仪,于每天上午11:00现场测定[6]。透明度:采用自制塞氏盘进行测定,于每天上午11:00现场测定[6]。pH :采用上海产笔式pH 计,于每天上午11:00现场测定

[6]。NH 3-N :

表1 增氧机类别及各项技术参数 Table 1 Aerator type and Technique parameter

增氧机类别 产地

型号

功率/kW 增氧能力/(kg·h -1)水车式增氧机 国产 Sc -1.5 1.5 2.59 叶轮式增氧机 国产 Yl -1.5 1.5 2.3 图1 试验河段1~5#取样点示意图 Fig. 1 1~5# Site sketch map

李开明等:黑臭河道生物修复中3种不同增氧方式比较研究 817

采用纳氏比色法进行测定[6]。COD cr:采用重铬酸钾法测定[6]。TN:采用凯氏定氮法测定[6]。TP:采用分光光度法测定[6]。温度:采用常规温度计直接测试。

1.4.2 生物学指标测定及方法

细菌总量:采用平板培养法[7, 8]。微型动物:用吸管吸取1滴(约0.05 mL)水样,在血球计数板上直接进行活体观察并计数[3]。浮游藻类:将水样用鲁哥氏碘液固定,用显微镜观察鉴定并计数,每样点计数3次,数量取3次之和,藻类鉴定的最小分类单位为属[9]。Chla测定:按《湖泊富营养调查规范》进行[9]。

2 试验结果与分析

2.1 不同增氧方式增氧机对河涌水体影响

随着增氧机的使用,不同增氧机下游水体相继出现了颜色变化,水车式增氧机下游一段河涌第3天即开始变绿,随着时间的推迟,变绿河段长度越来越大,至第8天达到最高值15.7 m;叶轮式增氧机效果稍差,第4天即开始变绿,至第6 d达到最高值6.3 m;射流式增氧机对下游水体变绿没有明显的效果(图2)。

2.2 不同增氧方式增氧机对河涌水体溶解氧影响

水体缺氧是河道黑臭的根本原因,选择适当的增氧方式是城市黑臭河道生物修复的重要技术环节,水体中溶氧主要取决于水中藻类放氧量、大气复氧、水体有机污染生化耗氧量、底泥耗氧量等因素,河道水体溶氧增加有助于河涌微生物区系由厌氧向好氧转化,好氧微生物区系的建立刺激河道藻类生长,并形成河道水体藻类自然复氧机制,消除水体黑臭。6月5日前,河涌一直维持黑臭状态,水体溶解氧0.3 mg/L左右,只是暴雨后溶解氧才略有上升。经过增氧机的增氧,河涌溶解氧迅速提高,并在增氧机下游形成一段肉眼可见的富氧区,但随着河水向下游流动,由于底泥耗氧,水体溶氧逐步降低,一段距离后水体恢复黑臭。不同的增氧机对河道的增氧效果是不同的,水车式增氧机增氧效果明显,运行3 d后,其下游河段水体变白变绿,并形成逐步升高最高点然后降低的氧变化曲线,水体最高溶氧达5 mg/L;叶轮式增氧机效果其次,其氧变化曲线和水车式增氧机基本相似,但其最高溶解氧为4.2 mg/L,低于水车式增氧机;射流式增氧机对河道水体增氧效果差,无明显氧变化曲线(图3~5)。

图3 水车式增氧机处理各样点DO变化

Fig. 3 DO changes on different site by paddlewheel aerator

图4 叶轮增氧机处理各样点DO变化

Fig. 4 DO changes on different site by impeller aerator 图2 不同增氧方式增氧机处理效果

Fig. 2 Different aerator treatment efficiency

图5 射流式增氧机各样点DO变化

Fig. 5 DO changes on different site by Injector aerator

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