城市硬质化河道水体复氧技术研究

摘要

城市硬质化河道存在水体自净能力弱、耗氧有机污染物浓度高、水体黑臭等问题，这些问题与水体缺氧密切相关，针对这些问题，本文通过研究水生植物光合作用、微孔曝气技术、水力跌水三种复氧技术的影响因素、复氧效果及对硬质化河道水体中污染物的去除效果，合理安排微孔曝气、水力跌水、水生植物光合作用三种复氧技术的不同布设方式，提出微孔曝气/水力跌水/水生植物光合作用协同复氧技术。在此基础上，通过比较微孔曝气/水力跌水/水生植物光合作用协同复氧技术不同布设方式的经济性，为硬质化河道水体复氧技术在实际工程中不同条件下采用的布设方式提出建议，为硬质化河道的水污染净化提供技术支持。
　　本文的主要结论有：
　　（1）四种本土沉水植物轮叶黑藻、金鱼藻、苦草、狐尾藻在自然光照条件下通过光合作用对水体具有复氧效果，对水体的复氧效果顺序依次为轮叶黑藻>苦草>金鱼藻>狐尾藻；轮叶黑藻、金鱼藻、苦草、狐尾藻对水体氨氮具有较好去除率，轮叶黑藻去除水体氨氮效果最好；这四种水生植物对水体COD的去除效果不明显，水生植物的生长状况影响着水生植物对水体污染物的去除效果。
　　（2）通过微孔曝气复氧实验室对比试验，得出水体中DO含量达到稳定值所需曝气时间与曝气强度呈负相关，与曝气水深呈正相关；曝气点处水体DO均能在4h内达到6mg/L以上；微孔曝气对水体的复氧效果在纵向上不存在分层现象，在横向上对水体复氧效果逐渐递减，对水体COD、氨氮去除效果在纵向上不存在分层现象；微孔曝气对硬质化河道水体中COD、氨氮去除率较低；在水深为0.3m-0.7m范围内，曝气强度为200L/(m2·h)时，微孔曝气在连续运行及间歇曝气（曝气40 min，静止20min，交替进行）运行条件下，能够在3h内将水体DO提升到6mg/L以上，满足复氧目标需求；微孔曝气在最不利水深0.7m条件下间歇运行时，停止曝气后水体 DO随时间逐渐降低，降低速率为0.0249mg/(L·min)。
　　（3）不同跌水高度（0.2m、0.4m、0.6m）、跌水流量（50L/h、100L/h、150L/h）、跌水深度（0.2m、0.4m）条件下，经过一级水力跌水复氧后溢流面下游0.25m和溢流面下游0.75m处水体的DO增加量整体较小，缺氧水体经过一级水力跌水复氧后水体中DO不能达到6mg/L的目标，复氧效果不理想，为提高其复氧效果，需考虑设置多级水力跌水。水力跌水措施对硬质化河道水体的复氧效果整体上与跌水高度、跌水流量、跌水深度呈正相关，与进水DO浓度呈负相关。水力跌水复氧措施对氨氮、COD去除效果较差。
　　（4）在微孔曝气、水力跌水、水生植物光合作用复氧效果研究的基础上，得出使水体DO达到6mg/L以上的五种复氧布设方式：微孔曝气复氧技术(方式A)、水力跌水复氧技术(方式B)、水力跌水-微孔曝气-水生植物组合方式(方式C)、微孔曝气-水力跌水-水生植物组合方式(方式D)、水力跌水-水生植物组合方式(方式E)。并从微孔曝气时间长短上比较各种布设方式的经济性，为硬质化河道水体复氧技术在实际工程应用中的运行方式提出建议。

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1绪论

1.1 研究背景

1.2 河道水体复氧技术研究现状

1.3 研究目的与意义

1.4 研究对象与研究内容

1.5 技术路线

2水生植物光合作用复氧能力试验研究

2.1 试验材料与方法

2.2 水生植物光合作用在静态河水中的复氧与去污能力分析

2.3 水生植物光合作用在动态河水中的复氧能力分析

2.4 本章小结

3 微孔曝气技术复氧能力试验研究

3.1 试验材料及方法

3.2 微孔曝气复氧效果静态清水试验结果与分析

3.3 微孔曝气复氧效果动态河水试验结果与分析

3.4 本章小结

4 水力跌水复氧能力试验研究

4.1 试验材料与方法

4.2 水力跌水复氧能力试验结果与分析

4.3 本章小结

5 硬质化河道水体复氧技术布设方式研究

5.1硬质化河道水体复氧技术方式布设

5.2五种布设方式微孔曝气时间经济性分析

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果

致谢