每当夏季,校园人工湖散发出很浓的臭味,请从水污染化学角度说明臭味产生的原因,提出切实可行的治理措施

作者&投稿:浦馥 2025-05-15
城市河道黑臭主要是过量纳污导致水体供氧和耗氧失衡的结果,水体缺氧乃至厌氧条件下污染物转化并产生氨氮、硫化氢、挥发性有机酸等臭恶臭物质以及铁、锰硫化物等黑色物质。生活污水是导致城市河道黑臭的最普遍和最主要的污染源。其他污染源还有:生活垃圾、有机工业废水、合流制管网溢流污水、污水厂尾水、畜禽养殖场粪便污水等。消除城市河道黑臭、改善城市水环境质量,对保障城市人居健康、促进社会和谐与经济持续发展具有极其重要的现实意义。

为了恢复河流的景观功能,对黑臭河流的治理大概包括物理法、化学法、生物法和新的组合工艺等。物理方法主要包括截污、调水、清淤等水利工程,以及机械除藻、引水稀释、人工造流等。经过物理法治理的河流因为河床加深,挖去严重污染的淤泥,会对减轻河流的臭味起到良好的作用,截弯取直会增强河流的冲污能力。但是物理法方法需要建造大型的构筑物,费用较高,也受到当地水利水文条件的限制,适应性比较差,而且物理法并不能够从根本上解决河水黑臭的问题。

河道曝气生态净化系统以水生生物为主体,辅以适当的人工曝气,建立人工模拟生态处理系统,以高效降解水体中的污染负荷,改善或净化水质,是人工净化与生态净化相结合的工艺。同济大学的谌伟等以受污染河道的黑臭水体为研究对象,比较了三种曝气方式(低强度连续曝气、间歇曝气和高强度连续曝气)对水体的修复效果,分析了低强度曝气技术的可行性。结果表明,对于流量较小的缓速滞流河道,长期采用低强度曝气可达到降低污染负荷、消除水体黑臭的效果;以氨氮去除率达98%为控制指标,低强度曝气能耗仅为高强度连续曝气的6.25%和间歇曝气的17.24%,大大降低了曝气经济成本。

化学方法如化学试剂除藻,加入铁盐促进磷的沉淀,加入石灰脱氮等方法。但由于化学试剂的投加量大,成本较高,此种方法在黑臭河流治理的应用中并不多见。

生物方法在河流黑臭治理中的应用十分广泛,主要有人工湿地处理、水生植物恢复、生物修复等。其中生物修复技术在国内外黑臭河流治理中的应用最为广泛。生物修复就是利用特定的生物(包括土著或外源微生物以及植物等)在一定的条件下进行消除或富集环境污染物,从而达到对被污染的环境进行恢复的生物过程。由于生物修复技术具有环境友好、生态节能的优点,是一种低投资、高效益、运行操作方便灵活的水体污染治理技术,因此生物修复是最具发展前景的黑臭河流主体修复技术。

为了进一步探索华南地区高负荷污水流量和潮汐状况下的黑臭河涌生物治理技术,广州市白云区朝阳涌进行了黑臭水体生物修复试验,在预处理后,试验分三个阶段进行,分别包括底泥生物氧化,水体生物修复,河涌生态恢复。通过生物治理,消除了上游预处理河段水体黑臭现象,使中下游自然潮汐状况下水体洁净好氧。

治理河流黑臭的新工艺如底泥的生物氧化、悬浮填料移动床、组合生物修复技术、生态浮床等。新技术其实是原有物理、化学和生物技术的发展、组合和延伸。这些方法各有利弊,要根据具体情况,特别是水体污染状况及污染物的种类加以选择利用,发挥各种方法的长处,才能取得较好效果。

建立水质黑臭指数关系式。方宇翘和裘祖楠等通过对上海地区苏州河出现的黑臭现象进行研究应用嗅阔值和主要环境因素的相关分析,提出城市河流的黑臭是COD、NH3-N、DO与水温等多因素引起的。应用多因子参数,建立的水质黑臭指数关系式,能判别城市河流中黄(灰)绿无臭、藏褐微臭、黑臭、深黑恶臭4个类型级别。应用建立的黑臭指数关系式,对上海地区河流进行了实测检验,正确率达97%。

影响生物修复的因素包括污染物的可利用性。污染物的种类、浓度、存在形式等都是影响微生物降解性能的重要因素。不同的污染物对微生物来说具有不同的可利用性,例如自然界中存在的绝大多数有机污染物都可以被微生物利用并降解,而大部分人工合成的大分子有机污染物不能够被微生物利用并降解。重金属在污染环境中往往以不同的形式存在,其不同的化学形态对微生物的转化和固定都会产生很大的影响。

预防水体黑臭的水质指标。南开大学的胡国臣和王忠等选择了与水体黑臭生化过程有关的一些参数,进行了现场和模拟试验测定研究,结果证明DO、BOD5、硫酸还原菌数等,与水体黑臭具有较好的相关性。水体黑臭与不黑臭的临界指标为:CH=21.5,DO=1.8mg/L,N=2000个/ml,BOD5=14mg/L。

发展趋势和研究前景。曝气/微生物/人工湿地组合工艺处理黑臭河水。原位生态修复技术作为一种高效、经济、实用的治理方法近年来被广泛应用于受污染河流的治理。李捍东、朱健等结合河北省东部某黑臭河流治理工程开展了原位生态修复中试研究,通过2个月的运行(2008年7月10日—9月10日),取得了组合工治理黑臭河流的翔实数据。组合工艺对COD的去除效果稳定而良好,在稳定运行阶段进水COD变化很大(396~610mg/L),但最终出水的COD<40mg/L,对COD的去除率约为90%,曝气/微生物/人工湿地中试系统的出水NH3-N<2mg/L,TP<0.4mg/L,满足《地表水环境质量标准》中V类水质的要求。

组合生物技术对黑臭水体净化修复。金承祥、孙建军等在2005年通过将曝气充氧、功能性微生物菌剂和耐污型先锋水生植物及生物促生剂进行组合,应用于上海市中心城区典型黑臭水体净化与生态恢复小试实验。研究结果表明,组合技术对黑臭水体污染净化和生态修复的效果明显优于单一技术,最佳的组合方案为“曝气充氧+投加功能性微生物菌剂+投加生物促生液+放养水生植物”,10d后水体的主要污染物含量大大降低,COD、BOD、NH3-N和TP的净化率分别可达77%、91%、93%和76%。同时,浮游藻类生物量降低而多样性指数显著升高,微生物生态向清洁水体型演替。在组合技术应用过程中,各种单项技术在发挥了各自功效的同时获得了协调、共生。

生物净化槽在黑臭河流中的应用。高尚等人将人工湿地技术与生物接触氧化法相组合的生物净化槽应用于上海市中心城区黑臭河水净化。试验结果表明,生物净化槽对系统中BOD5、COD、NH3-N和TP的平均去除率分别为37.0%,34.8%,34.7%,26.7%,去除率高于单一的填料净化槽。


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