浅水型升流循环复氧技术研究

摘要

富营养化水体蓝藻水华大规模暴发后，产生的大量藻类、藻类残体与富含污染物的底泥，在厌氧条件下快速发酵分解，产生恶臭物质，在风向、温度等气象条件及水流、水深等水文条件的综合作用下，暴发的蓝藻进一步堆积腐烂，最终在局部区域形成呈团状并不断流动扩散的黑臭水体，水体从湖面到湖底通体稠黑，溶解氧浓度极低，有机物浓度极高，严重污染水体。
　　本研究针对太湖黑臭水体溶解氧极低、发生区域面积大、水深较浅等特征，研发一种具有复氧效能高、适合浅水型湖泊大面积水体复氧装置。通过对浅水型升流循环复氧装置的构造设计及小试研究，确定其优化构造因子和各设计参数，并建立曝气区氧传质模型；开展浅水型升流循环复氧装置对模拟黑臭水体复氧效果的中试研究，评价其对黑臭水体的复氧效果，最终形成具有实用价值的太湖大规模黑臭水体高效复氧装置。
　　浅水型升流循环复氧装置小试清水实验通过对装置构造特性、中心上升筒顶部释放头形状、曝气量、曝气区域高度、填料类型、曝气管长度这六个装置构造形式和构造参数进行优化实验，得出该装置最佳充氧性能设计参数。该实验研究表明：1、拥有敞开式曝气区和填料的小试装置c复氧效果优于装置a和装置b，KLas分别高出179％和51％，其他复氧指标均有所提升；2、装置中心上升简顶端不设置释放头能增加装置复氧效果；3、曝气区高度的增加可以提高装置的复氧效果，但提高的幅度逐渐减缓。4、加大进气量可以提供高装置的复氧效果，但动力效率降低；5、装置使用多面空心球填料填充曝气区域可以更好的提高装置复氧能力，KLas分别高于鲍尔环和球型填料20％和71％；6、曝气管长度应按照1.0m3/m·h设置时装置有最好的复氧效果。
　　浅水型升流循环复氧装置小试清水实验通过对中心上升筒进水面积、中心上升筒进水孔位置、中心上升简直径这三个装置构造形式和构造参数进行优化实验，得出该装置最佳提水性能设计参数。该实验研究表明：1、增加气量可以增加装置提水能力，但气量的过度增长会使集气室迅速填满，气弹难以形成，致使提水效率下降；2、保证中心提升筒强度的情况下，提高进水面积可以减小进口局部阻力，可以提高复氧装置的提水能力；3、中心上升筒进水孔位置越高，装置提水能力越好；4、扩大中心上升筒直径可以提升装置的提水效果，但是中心上升筒的扩大会导致集气室减小，形成的气弹减小，致使装置提水效果下降。
　　浅水型升流循环复氧装置中试黑臭水体实验表明：1、装置运行28小时后可以迅速提升实验黑臭水体溶解氧水平，使DO达到1mg/L；2、中试实验装置可以较好的去除黑臭水体中的CODcr；3、中试实验装置对TP的去除影响不大；4、中试实验装置对NH4+-N有一定去除效果。