采用過氧化鈣對黑臭水凈化的效果分析

梅寶中

（江蘇金海園林生態(tài)科技有限公司，江蘇 連云港 222000）

1 黑臭水體形成原因和治理現(xiàn)狀

1.1 黑臭水體形成原因

對各地黑臭水體形成的原因進(jìn)行分析，人們可以發(fā)現(xiàn)四個方面的核心因素，即點(diǎn)源污染、面源污染、內(nèi)源污染和其他污染。點(diǎn)源污染是最常見的污染方式，帶有長期性破壞的基本特點(diǎn)，包括排放口直排污廢水、合流制管道雨季溢流、分流制雨水管道初期雨水或旱流水硬性和非常規(guī)水源補(bǔ)水等。面源污染往往帶有區(qū)域性特點(diǎn)，包括降水所攜帶的污染、養(yǎng)殖廢水的污染等[1]。

1.2 黑臭水體治理現(xiàn)狀

我國當(dāng)前對黑臭水體的治理成果參差不齊，部分核心城市采用綜合治理的方式，效果較為理想，一些中小城市則存在治理思路、技術(shù)上的缺陷，黑臭水體問題始終無法解決。例如，存在“頭痛醫(yī)頭，腳痛醫(yī)腳”的誤區(qū)，缺少系統(tǒng)治理，造成不少黑臭水體治理一段時間后出現(xiàn)反彈。也有部分城市選取的技術(shù)不當(dāng)，進(jìn)行淤泥清理、投入一些微生物進(jìn)行處理，或者采用工程性思維，加之雨污合流、面源污染等多種因素，即使投入大量資金，仍然難以達(dá)到治理效果。部分城市建設(shè)壓力、經(jīng)濟(jì)活動壓力大，采用招標(biāo)方式進(jìn)行黑臭水體治理，鼓勵低價競標(biāo)，招標(biāo)需求制定過于簡單，也造成黑臭水體問題久拖不決[2]。

2 試驗(yàn)分析

2.1 試驗(yàn)準(zhǔn)備

試驗(yàn)所用過氧化鈣純度為75%，購買自沈陽第一化學(xué)品制造廠，應(yīng)用激光粒度分析進(jìn)行力度分析，確定質(zhì)量濃度標(biāo)準(zhǔn)值為0.015 8%，滿足試驗(yàn)要求，經(jīng)過10次分析獲取粒度中值，結(jié)果為12.339 μm，滿足試驗(yàn)要求，粒度范圍為0.299～42.589 μm，滿足試驗(yàn)要求，表面積平均為0.989 m2/g，滿足試驗(yàn)要求。獲取沈陽市郊某運(yùn)河黑臭水體為分析對象，共獲取20份樣本，對其中10份的理化性質(zhì)進(jìn)行評估測定，所獲平均結(jié)果如表1所示。

表1 某運(yùn)河黑臭水體理化性質(zhì)

取10份樣本進(jìn)行試驗(yàn)，并對試驗(yàn)所獲結(jié)果進(jìn)行記錄，求取平均值進(jìn)行分析，利用反復(fù)試驗(yàn)的方式，控制分析誤差。同時進(jìn)行對比，了解不同參數(shù)下過氧化鈣對黑臭水體凈化效果的差異。

2.2 試驗(yàn)過程

獲取樣本后，將其置于常規(guī)室溫環(huán)境下，放入無菌瓶中進(jìn)行短暫封存，完成理化性質(zhì)測定后，啟封。取5份樣本，每份200 mL，分別向樣本中加入0.05 g、0.20 g、0.50 g、1.00 g、2.00 g過氧化鈣。將樣本置入避光、陰涼處，保持溫度穩(wěn)定在24～26℃，24 h后，取樣分析。取樣前，輕輕搖晃無菌瓶，使混合液體處于均勻狀態(tài)，利用水系針頭（0.45 μm）進(jìn)行過濾取樣，避免雜質(zhì)干擾，該組為第一組，主要分析過氧化鈣用量的影響。

第二組試驗(yàn)，要求取若干無菌瓶，分別置入樣本，額外投入4.00 g過氧化鈣，存放條件與第一組相同，分別放置1 h、9 h、18 h、24 h、48 h、72 h后，進(jìn)行一次樣本測定，取樣前，輕輕搖晃無菌瓶，使混合液體處于均勻狀態(tài)，利用水系針頭（0.45 μm）進(jìn)行過濾取樣，避免雜質(zhì)干擾。該組主要分析反應(yīng)時間的影響。

第三組強(qiáng)調(diào)酸堿度的影響分析，要求取若干無菌瓶，分別置入樣本，額外投入4.00 g過氧化鈣，同時投入1 mol/L氫氧化鈉，另一份樣本中投入1 mol/L硫酸霧，將三份樣本的酸堿度控制在2.0、9.0和11.0左右的水平，將樣本置入避光、陰涼處，保持溫度穩(wěn)定在24～26℃，24 h后，取樣分析。取樣前，輕輕搖晃無菌瓶，使混合液體處于均勻狀態(tài)，利用水系針頭（0.45 μm）進(jìn)行過濾取樣，避免雜質(zhì)干擾，分析酸堿度影響。

完成所有樣本制備后，檢測以納氏試劑光度法為基準(zhǔn)，應(yīng)用電極法測定混合溶液的酸堿度，溶解氧方面，通過測定儀獲取數(shù)值。上述參數(shù)均進(jìn)行10次測定，獲取平均值，避免誤差影響。

2.3 試驗(yàn)結(jié)果

2.3.1 過氧化鈣投入量的影響

以第一組試驗(yàn)的測定平均值為基礎(chǔ)，分析過氧化鈣投入量對黑臭水體凈化效果的影響，所獲試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2所示。

從結(jié)果上看，在200 mL樣本中，投入1.00 g過氧化鈣時，氨氮去除效率、溶解氧含量基本達(dá)到峰值，投入2.00 g過氧化鈣時，這種變化已經(jīng)基本穩(wěn)定。

2.3.2 反應(yīng)時間的影響

以第二組試驗(yàn)的測定平均值為基礎(chǔ)，分析反應(yīng)時間對黑臭水體凈化效果的影響，所獲試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表3所示。

表2 過氧化鈣投入量的影響

表3 反應(yīng)時間影響

從結(jié)果上看，反應(yīng)時間達(dá)到48 h時，氨氮去除效率、溶解氧含量基本達(dá)到峰值，繼續(xù)進(jìn)行靜置和取樣分析，這種變化已經(jīng)基本穩(wěn)定。

2.3.3 酸堿度的影響

以第三組試驗(yàn)的測定平均值為基礎(chǔ)，分析酸堿度對黑臭水體凈化效果的影響，所獲試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表4所示。

從結(jié)果上看，酸堿度達(dá)到9.0時，氨氮去除效率、溶解氧含量基本達(dá)到峰值，酸堿度過低或者過高，氨氮去除效率、溶解氧含量均會下降。

3 試驗(yàn)總結(jié)

以三組試驗(yàn)的結(jié)果為基礎(chǔ)，以樣本總量固定不變?yōu)榧s束條件，選取過氧化鈣投入量、反應(yīng)時間和酸堿度作為變量，得出以下核心結(jié)果。

表4 酸堿度的影響

在樣本總量為200 mL的情況下，投入1.00～2.00 g過氧化鈣，可保證凈化效果達(dá)到最佳，結(jié)合重復(fù)試驗(yàn)結(jié)果，確定最佳用量參數(shù)為1.17 g；在樣本總量為200 mL的情況下，反應(yīng)時間在48～72 h，可保證凈化效果達(dá)到最佳，結(jié)合重復(fù)試驗(yàn)結(jié)果，確定最佳反應(yīng)時間為49.5 h；在樣本總量為200 mL的情況下，酸堿度在9.0～10.0，可保證凈化效果達(dá)到最佳，結(jié)合重復(fù)試驗(yàn)結(jié)果，確定最佳反應(yīng)酸堿度為9.7。

4 治理建議

以試驗(yàn)結(jié)果為基礎(chǔ)，建議在后續(xù)黑臭水體的治理中，強(qiáng)調(diào)綜合治理、做好源頭管理、建立長效機(jī)制，具體推行方式如下。

4.1 強(qiáng)調(diào)綜合治理

研究發(fā)現(xiàn)，采用化學(xué)治理雖然能夠完成黑臭水體的凈化，但只能做到表面問題解決，在污水治理的過程中，不存在實(shí)驗(yàn)室的理想環(huán)境，投入過氧化鈣等化學(xué)物質(zhì)后，反應(yīng)期間，城市污水、工業(yè)廢水依然會持續(xù)排入，必然導(dǎo)致凈化質(zhì)量下降[3]。在此基礎(chǔ)上，建議通過行政法規(guī)進(jìn)行行為約束，建立治理邊界框架，再推行具體的治理計(jì)劃。例如，各地可以對境內(nèi)黑臭水體的基本態(tài)勢進(jìn)行分析和收集，了解黑臭水體總面積、分布情況、酸堿度和總?cè)莘e等信息，核算過氧化鈣的總量，完成準(zhǔn)備工作。之后以較為明確的指令，限制廢水的無節(jié)制排放，并通過建立專業(yè)廢水、污水處理廠的方式，對各類污染源的行為進(jìn)行限制，必要時可給予行政處罰。在此期間，投入過氧化鈣等進(jìn)行處理。

考慮到不可控因素的影響（如降水、土壤腐殖質(zhì)破壞等），擬在過氧化鈣標(biāo)準(zhǔn)用量的基礎(chǔ)上增加5%，實(shí)現(xiàn)更具效果的黑臭水體凈化。兩日后，由人員進(jìn)行檢測，了解黑臭水體凈化態(tài)勢，如果仍不理想，則進(jìn)行二次凈化。如凈化效果理想，則利用周邊條件，嘗試將黑臭水體匯入河流、湖泊中，使其成為“活水”，避免黑臭情況二次發(fā)生。

4.2 做好源頭管理

完成初步的綜合治理后，還要求各地以治理結(jié)果的保持為第一要務(wù)，做好源頭管理，限制點(diǎn)源污染、面源污染、內(nèi)源污染和其他污染。電源污染的限制，強(qiáng)調(diào)找到污染的“點(diǎn)”，如生活污水的排放，要求針對排放原因進(jìn)行分析，部分居民可能由于老城區(qū)排水不暢，將污水倒入河流中，當(dāng)?shù)乜缮暾堖M(jìn)行工程改造，完善污水排放系統(tǒng)，并與污水處理廠取得連接，降低來自點(diǎn)源的污染破壞。

面源污染的控制，應(yīng)重視進(jìn)行范圍性調(diào)查。例如，針對養(yǎng)殖場污水，當(dāng)?shù)毓ど滩块T應(yīng)聯(lián)合環(huán)境部門，進(jìn)行養(yǎng)殖場污染情況的綜合調(diào)查，擬定合理的控制標(biāo)準(zhǔn)，并向養(yǎng)殖場提供處理技術(shù)和方案。對于滿足污染控制標(biāo)準(zhǔn)的企業(yè)，準(zhǔn)予繼續(xù)經(jīng)營；對于不滿足污染控制標(biāo)準(zhǔn)的養(yǎng)殖企業(yè)，要求整頓，直到其技術(shù)條件支持污染控制。內(nèi)源和其他污染的控制，同樣遵循“對癥下藥”的基本原則，使黑臭水體凈化結(jié)果得到保持。

4.3 建立長效機(jī)制

長效機(jī)制的建立，以法律法規(guī)為基礎(chǔ)，為執(zhí)行監(jiān)督為方式，以周期評估為優(yōu)化途徑。要求在完成黑臭水體的處理后，頒布法律法規(guī)，對一些可能導(dǎo)致污染的問題、因素、行為給予明確，包括懲處標(biāo)準(zhǔn)。完成法規(guī)法規(guī)的擬定和頒布后，環(huán)境部門、工商部門、民政部門等聯(lián)合進(jìn)行區(qū)域檢查，了解各企業(yè)、居民小區(qū)對法律法規(guī)的認(rèn)識程度、執(zhí)行效果，同步對過氧化鈣是否存在二次污染的情況進(jìn)行評析，生成報告，處理不法行為、解決污染問題。以執(zhí)行監(jiān)督所獲結(jié)果為基礎(chǔ)，進(jìn)行年度/半年度工作評估，了解當(dāng)前階段工作的成績、指出問題，尋求在下一階段內(nèi)改正。如過氧化鈣使用量過大，應(yīng)重新評估用量，避免二次污染。

5 結(jié)論

黑臭水體的治理是現(xiàn)代社會面臨的一個重要課題，該類水體形成的原因較為復(fù)雜，治理工作雖然開展已久，但實(shí)際效果并不完全理想。本次研究以試驗(yàn)為主要方式，采用過氧化鈣對黑臭水進(jìn)行凈化，總結(jié)其作用機(jī)制和最佳工作參數(shù)，可以作為參考，投入到后續(xù)黑臭水體的化學(xué)治理工作中，并在此基礎(chǔ)上，給出綜合治理、源頭管理等可行建議，為各地黑臭水體治理工作的優(yōu)化提供幫助。