用过氧化钙控制城市河道底泥嗅味物质及氮磷释放试验研究

水利水电技术第43卷2012年第8期用过氧化钙控制城市河道底泥嗅味物质及氮磷释放试验研究王熙1，孙飞云2”，董文艺2’4(1．华南师范大学化学与环境学院，广东广州510006；2．哈尔滨工业大学深圳研究生院，广东深圳518055；3．深圳市城市废弃物公共技术服务平台，广东深圳518055；4．深圳市水资源利用和环境污染控制重点实验室，广东深圳518055)关键词：底泥；污染物释放；嗅味控制；过氧化钙中图分类号：)(52文献标识码：A文章编号：1000．0860(2012)08—0066．041引言2研究方法近10多年来，随着我国城市规模迅速扩大，社会经济飞速发展，城市人口急剧增加，我国城市河流面临严重挑战，很多河流出现不同程度水环境污染、生态退化等问题，甚至在一些河流出现黑臭问题。自1997年以来，深圳河流水质的平均水平一直处于持续恶化的状态，2003年平均水质甚至超出标准近3倍。在1996—2004年间，河流底质污染程度增加倍数分别为：龙岗河流域2．66倍、深圳河流域3．47倍、茅洲河流域3．3l倍。由于河流水的流动特性，河流生态比较容易波及整个流域。河流底泥作为河流水环境的重要组成部分，它的污染与水体的污染息息相关。底泥是进入水体的各种营养物、污染物质的主要蓄积场所，也是水生生态系统中物质、能量循环的重要环节。底泥污染物的释放及其耗氧导致水体溶解氧(DO)下降，随着水体Do的下降，水体中有嗅味物质生成⋯，也会增加水体中的营养元素心]，对水体的景观生态都有严重影响。近年来，底泥化学控制中常用的化学药剂是硝酸钙，它能够提高水体溶解氧、氧化有机物[3]并抑制底泥磷的释放H。J，去除水体黑臭现象MJ，但采用硝酸钙进行原位修复会导致上覆水体总氮浓度的增加，可能引起水体发生富营养化o7|。因此研究底泥污染物的释放特征及其控制技术对水体修复有重要的意义，本文则以深圳市新州河底泥为研究对象，研究了底泥氮磷及嗅味物质的释放特征及投加过氧化钙的控制效果。底泥采样点位于深圳市xz河支流人海口处。泥样用洁净的密封袋带回实验室在4．0℃的冷藏柜中储藏待用。2．1底泥污染物静态释放试验试验装置为自制的有机玻璃反应器，内径254rr瑚，高450姗，并在反应器纵向设置5个采样口，距泥～水界面分别为0、5cm、15cm、25cm、35cm。试验前用空气泵对自来水预充氧使初始D0含量大于8叫L，新鲜底泥完全混合后的加入反应器内，底泥高度为5cm。然后用虹吸法加人预充氧的试验水样调整水样高度为40cm，总水量为20L，加水样时应尽量避免底泥扰动。拧紧带有密封圈的反应器瓶盖在室温条件下进行释放试验。试验用底泥取自深圳市Xz河。2．2底泥污染物释放化学控制试验(1)预防性投加。当底层D0低至1mg／L时，加入过氧化钙(Ca0：)，根据此时水体中的D0浓度及目前水体的耗氧速率计算所需过氧化钙的投加量。(2)应急性投加。所有上覆水体D0低至1mg／L时，加入过氧化钙(CaO：)，根据此时水体中的tD0浓度及目前水体的耗氧速率计算所需的过氧化钙投加量。在试验过程中每天测定所设5个采样口处的DO，收稿日期：2012—05．30基金项目：深圳市龙岗区2012年专家提升计划。作者简介：王熙(1983一)，女，博士，讲师。肌纪rR鄂o“懈4d研d埘PD雠，E增加卵一馏％Z钳ND．8万方数据并由采样口采集25～40mL水样，测定氨氮、硝氮、亚硝氮、总氮、总磷、2一甲基异茨醇(2一MIB)、土臭素；其中氨氮、硝氮、亚硝氮、总氮、总磷采用国标方法进行监测，2一MIB、土臭素采用固相微萃取‘81进行监测。3结果与讨论3．1预防性投加的控制效果溶解氧与污染的释放有显著的相关性，过氧化钙能与水缓慢作用释放氧气并能产生絮凝作用增加水体的透明度p1。3．1．1D0变化特征在0～10d期间，底泥迅速消耗底层水体的DO，底层水体DO由8．5mg／L下降至1m∥L，此时底部进人厌氧阶段，第10天加入CaO：后，上覆水各层DO迅速上升至5mg／L以上；在其后的7d内上部15～35cm水层DO均保持在6mg／L以上，而下部0～5cm水层DO则在上升后迅速被消耗至0．25mg／L以下；之后上层水体的DO也开始迅速下降，表明Ca0，已消耗完(见图1)。■咖g＼球琏靛图1化学控制试验DO变化由图1可以看出，投加caO：能够持续维持上部水体的D0水平；但是由于底泥耗氧速率太快和氧的纵向传质，下层水体的D0维持时间较短。3．1．2嗅味物质控制效果而在caO，供氧试验中，直至供氧结束(18d)后，随着上覆水逐渐进入厌氧状态才有嗅味物质释放，如图2所示。投加caO：后，嗅味物质浓度几乎为0，直至第18天，可能是O：被消耗完嗅味物质开始形成，浓度逐渐上升。这说明投加过氧化钙，即可适当的维持水体DO，从而能够有效地控制嗅