东莞运河莞城段尾水治理方案探讨

东莞运河莞城段尾水治理方案探讨

1生物生态及生物合成过程有足够水平的水体溶解氧是维持生态系统健康与平衡的基本因素。河水中的溶解氧主要来源于大气复氧和水生植物的光合作用,其中大气复氧是河流中溶解氧的最主要来源。河流中的溶解氧主要消耗于有机物的好氧生化降解、氨氮的硝化、底泥的消耗、还原性物质的氧化、水生生物和植物生长等化学、生化及生物合成等过程中。如河流中的耗氧量大于复氧量,河流的溶解氧将会逐渐下降乃至消耗殆尽。骤低水平的溶解氧会减少常栖生物的生存、生长和繁殖,引致恶臭,并破坏景观。曝气复氧就是不断将空气注入水中,或利用机械搅拌作用使空气中的氧溶解于污水中,利用水体的自净作用,避免缺氧河水变臭,简单地说就是给河流充氧。河流曝气复氧在污水截流管道和污水处理厂建成之前能改善河流水质、增加水流速度、防治泥沙的淤积及水体发黑、发臭,在河流治理完成后可作为对付突发性河道污染的应急措施。曝气复氧技术作为一种河流污染治理措施,以其低廉的投资与运行费用,良好的治理效果在国外得到了大量运用。国内在北京清河、重庆桃花溪、上海上澳塘等河道治理中也有小规模运用,目前国内积累的经验和数据不多,主要问题集中在准确的需氧量计算上。2东莞运河概况东莞运河全长103km,其中城市中心区莞城段9km;运河设计引水流量为53m3河流中的需氧量计算模型为3.1文水水质计算法污染河流的需氧量取决于河流的自净作用和现状水质,是河流曝气复氧工程中最重要的设计参数,对工程投资、运行费用和治理效果影响很大。由于我国河流曝气实践较少,目前对于河流需氧量的计算主要有组合推流反应器模型、耗氧特性曲线和水质模型等几种计算方法。1)组合推流反应器模型计算法对河流水文、水质资料要求较少,可根据推流或生化反应的作用原理对相关边界条件做合理简化和假设后,即可计算出各设计河段的需氧量。2)耗氧特性曲线计算法需要利用实验方法对河流各段的耗氧特性曲线进行确定,再根据设计溶解氧浓度和各阶段耗氧量对总需氧量和各曝气点的充氧量进行估算。该方法需要大量的实验室工作,并且实验结果只能反应河流目前的耗氧状况,河流的水质、水量、底泥浓度等条件改变后,需重新进行取样实验。3)水质模型计算法计算河流各段的需氧量和充氧前后的水质,需有经过严格标定的和验证的河流水质模型,且需大量实测水文,水质数据对其进行率定。根据以上三种计算法所需要条件的界定,并结合我们目前掌握的东莞运河的水文、水质资料情况,运河的河道平整、坡降缓慢,水深、流速和流量变化非常小,且水位受人为控制等特点,基本满足推流式反应器的计算条件,因此本文推荐采用组合推流反应器模型计算法计算运河需氧量。3.2污染源入流水质以及复氧量将河道曝气复氧工程近似地看作是多个推流式反应器的串联组,综合考虑还原性物质耗氧、有机物耗氧、硝化耗氧、底泥耗氧和大气复氧、藻类光合作用复氧等作用建立计算模型。有以下假设:1)各污染源只是在各反应器首端集中进入;2)各污染源入流水质,水量不随时间变化;3)各污染源进入反应器后立即与反应器进水混合均匀;4)经河道清淤,底泥无二次污染释放;5)经对河面水藻的捕捞,藻类光合作用复氧量较小不计入本次计算,其复氧量作为曝气复氧工程的富裕氧量。式中,O由上式计算后发现反应器进口的还原物浓度对需氧量大小起决定性作用,还原物氧化的需氧量在总需氧量中的比重很大,同时总需氧量计算数值过大。分析发现式中C3.3计算参数已知:东莞运河水量:Q=2600000m另外,还原性物质(如H3.4每段长为3km的需氧量计算结果将9km的东莞运河莞城段分为三段,每段长为3km,需氧量大致相等,计算结果见表1。由表1得知:东莞运河莞城段经强制性机械曝气后,河流末段BOD4东莞河岸景观对曝气设备的要求目前常用的河流曝气设备有:鼓风机—微孔布气管曝气系统、纯氧增氧系统、叶轮吸气推流式曝气器、水下射流曝气器等,定性比较见表2。东莞运河作为一条横穿东莞城区的景观河有通航要求,除樟村至大王洲桥2km~3km一段两岸有绿地外,其余部分两岸均为道路,在岸边可设置曝气设施的空地较少,周围环境对曝气设施的协调性要求较高,因此要求曝气设备不影响通航、占地面积小、环境协调性好。对比表2,综合考虑安装维修难度、投资与运行成本,工程采用叶轮吸气推流式曝气器。5设备安装河道参照国内外河道治理经验,本方案拟在每500m河道处设置一充氧站,共设置充氧站18个。抽吸充气机充氧动力效率:P叶轮吸气推流式曝气器安装于浮艇上,无须进行土建工作。在岸边将机器组装完毕,并固定于浮艇上,直接推入河道(或借助起吊设备),采用锚固于河底或拉索固定于河堤。安装于水面的机器,根据环境要求进行修饰,比如在浮艇上搭建与环境协调的小屋等。考虑到河道本身的通航功能,设备的布置应以不影响通航为原则,并能够尽量使河道整个断面溶解氧浓度能够保持均匀。根据河道两侧的安装条件,尽量将设备进行对岸交错布置,并且45°角斜向河道中心,避免设备的推流作用对堤坝冲刷,同时使河道断面都能够进行充分曝气。条件不具备的情况下(供电、周边环境等原因),也可两台设备安装于河道同侧,并垂直于河堤方向指向对岸。工程总投资1061.18万元,运行成本为605.5万元/a。6其它河流治理方法1)曝气复氧技术依靠河流自净作用对受中、轻度污染的河流有较好的改善作用,是一种费效比较高的辅助治理方法,可以与其他河流治理方法结合使用。2)组合推流反应器模型计算