【摘要】在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的大背景下，市內(nèi)河道的污染問題越發(fā)突出。本文以花園河橋至桃源橋工程段為依托，進(jìn)行了污染治理的實(shí)際工程對(duì)比實(shí)驗(yàn)，介紹了太陽能曝氣機(jī)的功能原理，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了研究分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:太陽能曝氣機(jī)能在較大范圍內(nèi)進(jìn)行污染治理;有效提升了DO濃度，均衡了水體內(nèi)氧含量，增大了微生物的活性;顯著降低了水體中COD及TP的含量，有效解決了河道黑臭問題。
【關(guān)鍵詞】太陽能曝氣機(jī);河道污染;治理
在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的現(xiàn)代化背景下，工業(yè)化進(jìn)程明顯加快，城市居民生活水平顯著提高，隨之市內(nèi)河道污染問題逐漸嚴(yán)重，甚至出現(xiàn)黑臭現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了人們的生活。曝氣技術(shù)在國外有了相當(dāng)廣泛的應(yīng)用，因此，有必要對(duì)曝氣技術(shù)進(jìn)行深入研究，用以解決水體污染問題。本文介紹太陽能曝氣機(jī)的工作原理及技術(shù)參數(shù)，并采用實(shí)際工程的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，運(yùn)用理論與實(shí)際工程相結(jié)合的技術(shù)路線，對(duì)河道治理進(jìn)行探討。
1工程概況
花園河是鴨綠江在丹東市段的5條支流之一，源頭位于八道溝里，進(jìn)入丹東市匯入鴨綠江。河畔花園為花園河的花園河橋到桃源橋沿岸的一處居住地，此段屬于花園河中下游，河面寬6～10m，水深1～1.60m，全長1290m，河道呈倒“T”形。雖然河道設(shè)置了截污裝置，但由于緊鄰居住區(qū)，加之周邊群眾生活污水及垃圾排入河內(nèi)，形成黑臭河道，導(dǎo)致水體自凈能力完全喪失。
2太陽能曝氣機(jī)的工作原理及技術(shù)參數(shù)
2.1太陽能曝氣機(jī)工作原理
太陽能曝氣機(jī)是一種漂浮式設(shè)備，主要由泵系統(tǒng)及太陽能動(dòng)力系統(tǒng)組成(見圖1)。在設(shè)備工作時(shí)，泵系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)水體垂直向流動(dòng)，同時(shí)，在水氣交界面形成水平向平流層。經(jīng)過曝氣機(jī)的攪拌作用，可使表層與底部含氧量不平衡的現(xiàn)象得到較好緩解，促進(jìn)河道生物快速發(fā)展，增強(qiáng)水體自凈功能。
2.2太陽能曝氣機(jī)技術(shù)參數(shù)
a.設(shè)備整體概況。設(shè)備整體呈蘑菇形，最寬處達(dá)4.88m，重量達(dá)272.40kg。b.驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。設(shè)備采用直流電供能，運(yùn)用無刷電機(jī)帶動(dòng)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)。c.浮筒系統(tǒng)。由三個(gè)浮筒按正三角形方式排列，各浮筒安裝有漂浮臂，可垂直調(diào)節(jié)浮筒的漂浮狀態(tài)。d.軟管系統(tǒng)。軟管直徑90cm，長1.50m，上部與泵系統(tǒng)相連，下部與引水口相連。e.傳動(dòng)裝置。主要由馬達(dá)、葉輪、套管等組成。其中，馬達(dá)上安裝有配套可拆卸組件，葉輪控制球形物的擺動(dòng)情況，套管用于傳動(dòng)軸和墊片的保護(hù)。f.流量。主要擾動(dòng)水流量為11.20m2/min，周圍感應(yīng)區(qū)流量為26.30m2/min，總體擾動(dòng)水流量為37.50m2/min。g.電子控制器。由晶體管和保險(xiǎn)絲組成，兩者相互結(jié)合，安裝于耐腐蝕設(shè)施之內(nèi)。h.錨固方法。用不銹鋼鏈將設(shè)備和混凝土塊連接起來。
3實(shí)驗(yàn)方案
3.1實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及采樣分布
采用太陽能曝氣機(jī)作為主要治理設(shè)施，治理開始前，首先進(jìn)行河道截留處理。在“T”形三岔口處設(shè)置攔水壩，將整段黑臭河段分為治理區(qū)與原始區(qū)兩部分，在原始區(qū)設(shè)置一個(gè)采樣點(diǎn)，在治理區(qū)設(shè)置三個(gè)取樣點(diǎn)，分別編號(hào)為Y1、X1、X2、X3，其中三個(gè)治理點(diǎn)相隔50m(見圖2)。
3.2對(duì)照組可行性驗(yàn)證
在攔水壩建成后，對(duì)檢測點(diǎn)的污染指標(biāo)進(jìn)行檢驗(yàn)，以驗(yàn)證對(duì)照組的合理性(檢測結(jié)果見下表)。86由表可知，治理區(qū)與原始區(qū)內(nèi)檢測點(diǎn)各污染指標(biāo)濃度相近，其指標(biāo)值均嚴(yán)重超標(biāo)，因此，對(duì)比實(shí)驗(yàn)的可行性良好，能充分驗(yàn)證治理效果。
4研究結(jié)果及分析
經(jīng)過為期3個(gè)月的治理，河道污染狀況已得到明顯改善，各污染指標(biāo)均達(dá)到治理目標(biāo)。
4.1水體內(nèi)DO及COD的治理結(jié)果
經(jīng)過治理之后，DO含量明顯增高，COD含量明顯降低(見圖3、圖4)。圖3DO濃度變化趨勢(shì)圖4COD濃度變化趨勢(shì)由圖3可知，治理區(qū)內(nèi)的三個(gè)檢測點(diǎn)濃度變化趨勢(shì)基本相同，對(duì)于X1、X2、X3、Y1，7月中旬檢測濃度分別為4.70mg/L、5.20mg/L、3.70mg/L、0.50mg/L，相比之下，治理區(qū)DO濃度顯著增高。這充分說明了太陽能曝氣機(jī)在100m范圍內(nèi)作用良好，能夠使水體充分?jǐn)嚢�，有效改善了污染現(xiàn)狀。由圖4可知，治理一段時(shí)間之后治理區(qū)COD濃度相對(duì)于原始區(qū)反而有所上升。經(jīng)分析，原因是太陽能曝氣機(jī)攪拌水體使底部污染物上翻至水面。隨著時(shí)間的增加，COD濃度逐漸下降，最終的X1、X2、X3、Y1，7月中旬檢測濃度分別為37mg/L、35.40mg/L、36.20mg/L、95.30mg/L，此類現(xiàn)象是由于DO濃度增高，增加了水體含氧量，促進(jìn)微生物降解能力，使得COD濃度下降，達(dá)到治理要求。
4.2水體內(nèi)TP及透明度的治理結(jié)果
由圖5可知，隨著時(shí)間的增加，TP濃度呈現(xiàn)出逐步下降的趨勢(shì)，最終達(dá)到0.20mg/L。經(jīng)分析，水溫升高增強(qiáng)了微生物的活性，在一定范圍內(nèi)，水溫與TP的去除成現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系。由圖6可知，水體透明度明顯增大，相比于原始區(qū)，治理區(qū)的透明度提升了2倍之多。
4.3治理效果分析
a.太陽能曝氣機(jī)能較大程度提升DO濃度，加速水體垂直向氧含量均勻分布，使整個(gè)治理區(qū)域DO平衡。通過近4個(gè)月的治理，基本消除了水體黑臭現(xiàn)象，加強(qiáng)了微生物活性。b.太陽能曝氣機(jī)在上游50m及下游50m之內(nèi)的處理效果基本相同。充分證明太陽能曝氣機(jī)能在較大范圍內(nèi)處理水體污染現(xiàn)象。c.經(jīng)過近4個(gè)月的治理，太陽能曝氣機(jī)在較大程度上提升了水體透明度，使其他污染評(píng)定指標(biāo)明顯降低。其中COD、TP的濃度分別降到37mg/L、0.20mg/L，有效降低了水體污染。d.太陽能曝氣機(jī)巧妙地將豎直向與水平向水體流動(dòng)結(jié)合起來，加強(qiáng)了河道底部與水氣交接處水體的對(duì)流，使整個(gè)處理區(qū)水體內(nèi)的氧含量均勻分布，為好氧微生物活性提供動(dòng)力。e.太陽能曝氣機(jī)結(jié)合先進(jìn)的太陽能技術(shù)，有效節(jié)省了能源，同時(shí)將多種污染處理技術(shù)相結(jié)合，達(dá)到較好的治理效果。
5結(jié)語
在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的現(xiàn)代化城市內(nèi)，解決河道污染問題已經(jīng)迫在眉睫。運(yùn)用太陽能曝氣技術(shù)，對(duì)丹東市內(nèi)花園河的花園河橋到桃源橋段進(jìn)行近4個(gè)月的治理，污染問題基本解決，河道生態(tài)基本恢復(fù)。太陽能曝氣機(jī)能在較短時(shí)間內(nèi)改善水質(zhì)，治理效果達(dá)到Ⅴ級(jí)水平。隨著時(shí)間的推移，治理效果并不能再進(jìn)一步提高，下一步可對(duì)微生物治理與曝氣技術(shù)結(jié)合進(jìn)行研究，以更好地達(dá)到預(yù)期治理效果。
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