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采用过氧化钙对黑臭水净化的效果分析

发表时间：2020/10/10 来源：《基层建设》2020年第17期作者：王莹莉

[导读] 摘要：近年来,过氧化钙因其强氧化性和高释氧性被应用到诸多领域，过氧化钙不仅能够提高黑臭水体的溶解氧,同时对黑臭底泥中磷的释放有一定的抑制作用，通过向黑臭水体中投加过氧化钙,研究对水体中氮的去除效果,以及对黑臭水体溶解氧的改善效果。

        北京国道通公路设计研究院股份有限公司北京市 100161
        摘要：近年来,过氧化钙因其强氧化性和高释氧性被应用到诸多领域，过氧化钙不仅能够提高黑臭水体的溶解氧,同时对黑臭底泥中磷的释放有一定的抑制作用，通过向黑臭水体中投加过氧化钙,研究对水体中氮的去除效果,以及对黑臭水体溶解氧的改善效果。本文以过氧化钙净化试验，给出试验分析的全过程、核心成果以及主要数据；再以试验分析为基础，进行重点理论的梳理总结；最后提出综合治理，为河道黑臭水体治理工作的优化提供帮助。
        关键词：过氧化钙；黑臭水体；综合治理
        随着我们国家经济和人民生活质量得到空前的发展和提高，城市化的规模也逐渐扩大，人口越来越多，各类污水排放量与日俱增。随之而来的是，大量没有经过处理的生活污水以及工业废水排入水体，给城市河道带来了大量的污染负荷，导致河道水质恶化，出现季节性或者终年性的黑臭现象。消除城市的黑臭河道，改善城市河道环境，已经成为了当前备受关注的重大事务之一，对提高居民生活质量、促进社会经济发展有着极其重要的意义。
        一、黑臭水体的原因和机理
        黑臭是水体受到了污染，呈现出来的一种较为极端的状态。在感官上，黑色的水体会有引起人恶心和厌恶之感的刺激性气味气体。在形成机理上，由于缺氧或者厌氧，水体中的有机物会发生一连系列物理、化学和生物的反应。其中水体中DO不足，是造成水体黑臭的直接原因，而某些污染物的超标排放，则是引起水体黑臭的根源所在。在水体黑臭的许多讨论和研究中，大多数的专家认为，黑臭水其实是一种生物化学的现象。好氧微生物会对有机污染的自然水体进行好氧分解，当其耗氧速率大于水体的其复氧速率，会使水体的DO浓度降低，导致水体缺氧。有机物的在缺氧环境中会被厌氧微生物分解，产生硫化氢、胺、氨和其他的一些易挥发的带有刺激性气味的小分子化合物，使得水体发臭。与此同时同时，还会形成MnS、FeS等一些黑色的物质，在沉淀物中产生的一些CH4、N2和H2S等难容于水的气体，在上升的过程中，则会把少量的污泥带入上覆水相中[1]，以上都是导致水体发黑各种原因。
        二、试验
        1、试验准备。试验所用过氧化钙纯度为75%，应用激光粒度进行力度分析，确定质量浓度标准值为0.0158%，满足试验要求，经过10次分析获取粒度中值，结果为12.339μm，满足试验要求，粒度范围为0.299～42.589μm，满足试验要求，表面积平均为0.989m2/g，满足试验要求。获取某河黑臭水体为分析对象，获取样本，对理化性质进行评估测定，所获平均结果如表所示。

        取样本进行试验，并对试验所获结果进行记录，求取平均值进行分析，利用反复试验的方式，控制分析误差。同时进行对比，了解不同参数下过氧化钙对黑臭水体净化效果的差异。
        2、试验过程。获取样本后，将其置于常规室温环境下，放入无菌瓶中进行短暂封存，完成理化性质测定后，启封。取样本每份200mL，分别向样本中加入0.05g、0.20g、0.50g、1.00g、2.00g过氧化钙。将样本置入避光、阴凉处，保持温度稳定在24～26℃，24h后，取样分析。取样前，轻轻摇晃无菌瓶，使混合液体处于均匀状态，利用水系针头（0.45μm）进行过滤取样，避免杂质干扰，该组为第一组，主要分析过氧化钙用量的影响。第二组试验，要求取若干无菌瓶，分别置入样本，额外投入4.00g过氧化钙，存放条件与第一组相同，分别放置1h、9h、18h、24h、48h、72h后，进行一次样本测定，取样前，轻轻摇晃无菌瓶，使混合液体处于均匀状态，利用水系针头（0.45μm）进行过滤取样，避免杂质干扰。该组主要分析反应时间的影响。第三组强调酸碱度的影响分析，要求取若干无菌瓶，分别置入样本，额外投入4.00g过氧化钙，同时投入1mol/L氢氧化钠，另一份样本中投入1mol/L硫酸雾，将三份样本的酸碱度控制在2.0、9.0和11.0左右的水平，将样本置入避光、阴凉处，保持温度稳定在24～26℃，24h后，取样分析。取样前，轻轻摇晃无菌瓶，使混合液体处于均匀状态，利用水系针头（0.45μm）进行过滤取样，避免杂质干扰，分析酸碱度影响。完成所有样本制备后，检测以纳氏试剂光度法为基准，应用电极法测定混合溶液的酸碱度，溶解氧方面，通过测定仪获取数值。上述参数均进行10次测定，获取平均值，避免误差影响。
        3、试验结果
        （1）过氧化钙投入量的影响。以第一组试验的测定平均值为基础，分析过氧化钙投入量对黑臭水体净化效果的影响，所获试验数据如表所示。

        从结果上看，在200mL样本中，投入1.00g过氧化钙时，氨氮去除效率、溶解氧含量基本达到峰值，投入2.00g过氧化钙时，这种变化已经基本稳定。
        （2）反应时间的影响。以第二组试验的测定平均值为基础，分析反应时间对黑臭水体净化效果的影响，所获试验数据从结果上看，反应时间达到48h时，氨氮去除效率、溶解氧含量基本达到峰值，继续进行静置和取样分析，这种变化已经基本稳定。
        （3）酸碱度的影响。以第三组试验的测定平均值为基础，分析酸碱度对黑臭水体净化效果的影响，所获试验数据，从结果上看，酸碱度达到9.0时，氨氮去除效率、溶解氧含量基本达到峰值，酸碱度过低或者过高，氨氮去除效率、溶解氧含量均会下降。
        以三组试验的结果为基础，以样本总量固定不变为约束条件，选取过氧化钙投入量、反应时间和酸碱度作为变量，得出以下核心结果。在样本总量为200mL的情况下，投入1.00～2.00g过氧化钙，可保证净化效果达到最佳，结合重复试验结果，确定最佳用量参数为1.17g；在样本总量为200mL的情况下，反应时间在48～72h，可保证净化效果达到最佳，结合重复试验结果，确定最佳反应时间为49.5h；在样本总量为200mL的情况下，酸碱度在9.0～10.0，可保证净化效果达到最佳，结合重复试验结果，确定最佳反应酸碱度为9.7。
        三、黑臭水体的治理措施
        河道的水环境恶化不仅对城市的生态安全构成了莫大的威胁，同时也对居民的健康生活带来了隐患，所以河道水质的净化和维护，也成为了国家和人民较为关注的重点。目前，黑臭河道化学的治理方法，主要是通过化学沉淀、絮凝和氧化等一些方法，去除黑臭水体中的悬浮物质以及溶解态的氮和磷等，进一步提高河道水体的透明度。常使用的化学药剂有，生石灰等沉淀剂、铝盐和铁盐等絮凝剂以及双氧水等氧化剂。强化絮凝技术是向经过一级处理后的水中，投加化学絮凝剂的方法。从而去除水体中的固体物质以及一些悬浮物质，使得水体中的有机负荷，能够实现短时间内较大幅度的消减。[2]采用强化混凝的方法，对黑臭河道进行处理，同时考察了对河道的处理效果。结果显示，混凝出水的化学需氧量、总有机碳量、色度和浊度的去除效率分别达到了81%、71%、98%和98%，表明强化絮凝对黑臭河道具有较好的预处理效果。通过向黑臭水体中投加过氧化氢、硝酸钙和过氧化钙等一些化学药剂，作为污染物的电子受体，能提高黑臭水体的氧化还原电位，从而改善水体的厌氧环境，同时还能够抑制硫化物的形成，促进水体中污染物质的分解，进一步能够达到修复黑臭河道的目的。
        结论
        黑臭水体的治理是现代社会面临的一个重要课题，该类水体形成的原因较为复杂，治理工作虽然开展已久，但实际效果并不完全理想。本次研究以试验为主要方式，采用过氧化钙对黑臭水进行净化，投入到后续黑臭水体的化学治理工作中，并在此基础上，采用综合治理为河道黑臭水体治理工作的优化提供帮助。
        参考文献
        [1]王永刚,孙长虹.聚硅酸氯化铁的制备及在黑臭水体的应用[J].应用化工，2018，47（8）：16.
        [2]张列宇,王浩,李国文.浅析城市黑臭水体治理与水体改善长效性技术[J].资源节约与环保，2019，（3）：02.
        [3]盛彦清，孙瑞川.河流水体黑臭演化过程及恶臭硫化物的产生机制[J].环境科学与技术，2018，41（3）.