淺談純氧曝氣快速消除河流黑臭的工程效果及河道影響因素

摘 要：純氧曝氣技術(shù)在河流治理中發(fā)揮著重要作用，在本次研究中，本文重點(diǎn)分析了純氧曝氣快速消除河流黑臭的工程效果與河道影響因素，文章將結(jié)合某條污染河流為研究對象，先介紹了該河流的基本情況，再從純氧曝氣技術(shù)手段，對其河流治理效果與河道影響因素做深入研究。

關(guān)鍵詞：純氧曝氣；河流治理；DO水平

1 引言

環(huán)境污染已經(jīng)成為當(dāng)前社會重點(diǎn)關(guān)注的問題，其中河流污染與百姓的生活息息相關(guān)，直接威脅百姓的身體健康。根據(jù)近幾年我國《中國環(huán)境狀況公報(bào)》所反饋的信息來看，當(dāng)前我國的7大河流域都面臨著不同程度的污染，其中水體黑臭已經(jīng)成為城市水環(huán)境中不容忽視的問題。因此對相關(guān)人員而言，必須要針對當(dāng)前的河流污染的現(xiàn)狀，尋找治理方法，為全面提高環(huán)境質(zhì)量奠定基礎(chǔ)。

2 研究背景

2.1 河流水質(zhì)情況簡介

在本次研究中，選擇一條污染相對嚴(yán)重的城市景觀河流為研究對象，該河流的長度為1236.23m，平均寬度為10.3±0.7m，水深為1.9±0.6m，日常流速為0.053±0.012m/s。通過對這條河流進(jìn)行調(diào)查分析后發(fā)現(xiàn)，河流的DO濃度為0.05mg/L，屬于極低水平；色度達(dá)到30倍，嗅閾值達(dá)到40倍，河流肉眼可見處于發(fā)黑狀態(tài)，臭味清晰可聞。

2.2 技術(shù)工藝

采用全自動制氧機(jī)獲取純養(yǎng)（濃度水平>90%），進(jìn)入快速溶氣器與河流混合，整個混合過程為2-3min，在制成高濃度的過氧飽和富氧水后，通過水利噴嘴，沿著河道底部以推流的方式進(jìn)入水體。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

3.1 河流沿程DO濃度變化

按照上文方法啟動曝氣設(shè)備后，氧氣快速進(jìn)入到試驗(yàn)河流中，隨著試驗(yàn)的深入，發(fā)現(xiàn)水體的DO濃度水平發(fā)生了明顯的改變，具體資料見圖1。

圖 1 試驗(yàn)過程中的DO濃度變化資料圖

根據(jù)圖1所提示的相關(guān)資料可以發(fā)現(xiàn)，在曝氣前，社會的DO濃度水平無線接近于零；而到曝氣2h后，曝氣點(diǎn)附近的水體DO濃度水平就開始快速增長，達(dá)到了15mg/L，這與之前相比發(fā)生了明顯的改變，但是在距離曝氣點(diǎn)600m以外的位置，其DO濃度水平依然沒有變化。隨著曝氣時間增長，可以發(fā)現(xiàn)水體的DO水平都得到了進(jìn)一步的改善，其中最高濃度水平達(dá)到了20mg/L，末端水體的DO濃度水平也也接近10mg/L。這一結(jié)果說明，在采用曝氣法之后，能夠有效改善水體的DO濃度水平。

在關(guān)閉曝氣設(shè)備后，根據(jù)圖1的相關(guān)內(nèi)容可以發(fā)現(xiàn)，從14h開始，試驗(yàn)河流的DO濃度曲線開始變化，其濃度水平開始出現(xiàn)明顯的下降，尤其是靠近曝氣口附近由于缺乏溶劑氧的補(bǔ)充，導(dǎo)致其濃度水平逐漸下降為0。

3.2 純氧曝氣對河流水體顏色變化的影響

從實(shí)驗(yàn)過程中可以發(fā)現(xiàn)，在純氧曝氣過程中，水體的顏色會發(fā)生十分明顯的變化。在對試驗(yàn)水體實(shí)施曝氣之前，整個水體基本呈現(xiàn)出墨黑色，并且具有強(qiáng)烈的惡臭味；在純氧曝氣后，200m范圍內(nèi)的水體顏色沒有發(fā)生明顯變化，并且出現(xiàn)了大量的細(xì)膩氣泡；但是在這個過程中，水體氣味發(fā)生明顯改變，惡臭氣味的現(xiàn)象得到明顯改善；在200m-400m的范圍內(nèi)，水體的顏色開始得到改善，逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)椤盎揖G色”，此階段的水體顏色依然為過渡狀態(tài)；當(dāng)距離超過400m之后，發(fā)現(xiàn)水體的顏色已經(jīng)基本恢復(fù)正常，但是依然以“灰色”為主。

這一結(jié)果證明，純氧曝氣法對于改善水體顏色與氣味具有重要作用。

3.3 工藝連續(xù)實(shí)施的效果

按照上文所介紹的試驗(yàn)方法，連續(xù)實(shí)施工藝技術(shù)，共得出以下結(jié)論：

（1）調(diào)查結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著試驗(yàn)的深入，河流的DO水平得到了明顯的改善，其中，200m范圍以內(nèi)的水體的DO水平改善情況最為明顯，隨著距離的增加，DO水平開始下降，當(dāng)距離超過1000m之后，DO下降到一個比較低的水平，但是依然保持在2.0mg/L以上，這與試驗(yàn)前（0.05mg/L）相比已經(jīng)得到了明顯的改善。當(dāng)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行到了第48h，發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)河道因?yàn)楹恿髁魉龠^慢而影響了1000m以外河流的DO水平，此時河流的DO水平?jīng)]有達(dá)到2.0mg/L；但是當(dāng)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行到第72h后，水體的DO水平又得到了進(jìn)一步上升。通過這一結(jié)果可以認(rèn)為，在正常的狀況下，采用純氧曝氣技術(shù)能夠有效改善河流環(huán)境。

（2）在實(shí)驗(yàn)之后，發(fā)現(xiàn)河流的顏色、嗅閾值在短時間內(nèi)得到了改變，其中600m以內(nèi)的色度值始終保持在20倍左右的水平，并且更遠(yuǎn)距離的色度值也發(fā)生了明顯的改善，并且當(dāng)試驗(yàn)進(jìn)行到72h后，發(fā)現(xiàn)“灰色”河流所占的比重不斷加大，“墨黑色”河流基本不見。從嗅閾值水平來看，河流的“臭”問題也得到了改善，在實(shí)驗(yàn)的24h，河流的嗅閾值就已經(jīng)明顯下降，當(dāng)?shù)搅?2h后，河流的“臭氣”已經(jīng)基本不見。這一結(jié)果證明，純氧曝氣法有助于改善河流的黑臭問題。

3.4 河道影響因素

在本次實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)，河道因素會影響純氧曝氣法的實(shí)施效果，主要體現(xiàn)在以下幾方面。

（1）河流底泥。在本次實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)，河流呈層流式的推進(jìn)方式，溶解氧在水體深入方向能夠以一個較為均勻的方式分布，在實(shí)驗(yàn)初期，圖1的相關(guān)結(jié)果也證實(shí)，在實(shí)驗(yàn)的24h內(nèi)，水體DO水平的分布方式并不均勻；而隨著實(shí)驗(yàn)的深入，當(dāng)水體底泥對溶解氧的消耗逐漸飽和之后，會讓水體底部的環(huán)境處于一個相對穩(wěn)定的狀態(tài)，加快水體的改善。這一結(jié)果說明，在河流生態(tài)修復(fù)過程中，注意對底泥的處理具有重要意義。

（2）水動力條件。水動力條件也是影響純氧曝氣法效果的重要因素，本次實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)，在實(shí)驗(yàn)過程中，河流表層的DO水平情況要明顯優(yōu)于底層水體，尤其是接近于河流底部的位置，這一點(diǎn)表現(xiàn)的更加明顯。這一結(jié)果證實(shí)，河流的水動力條件影響DO分布，由于河流的中下層水平流速相對緩慢，因此其DO水平要明顯低于上層水平。

4 結(jié)論

純氧曝氣法在快速消除河流黑臭中發(fā)揮著重要作用，其效果穩(wěn)定、見效時間短，因此能夠在更多地區(qū)做進(jìn)一步推廣。在應(yīng)用這個技術(shù)過程中，必須要充分認(rèn)識到水動力條件、河流底泥等因素的影響，為進(jìn)一步提供河流凈化效果奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

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