黑臭水體一直是水環(huán)境的一個(gè)嚴(yán)重問(wèn)題，水體灰黑惡臭影響了廣大城鄉(xiāng)居民的生活質(zhì)量。大量工業(yè)廢水匯入河流，導(dǎo)致水體發(fā)生黑臭現(xiàn)象，水生態(tài)系統(tǒng)也在面臨巨大的挑戰(zhàn)�，F(xiàn)階段，黑臭水體的治理主要包含3種方法，物理法、化學(xué)法和生物法。物理法是指利用材料物理特性的方法，例如利用碳吸附的物理特性，及其用網(wǎng)來(lái)吸附某些固體物質(zhì)，zui終達(dá)到凈化的作用�；瘜W(xué)法是指通過(guò)一系列的化學(xué)變化，例如酸堿中和，酸性物質(zhì)過(guò)高，可以通過(guò)添加堿性制劑來(lái)平衡水體酸堿度。當(dāng)廢水中包含有害物質(zhì)時(shí)，可以通過(guò)添加另一反應(yīng)物與之產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，生成不溶于水的物質(zhì)或無(wú)害物。例如硫酸銅CuSO4，就可用氫氧化鋇Ba(OH)2來(lái)反應(yīng)，生成物都為不溶物，即達(dá)到了處理的作用。生物法，很多植物、藻類本身帶有凈化水體的能力，通過(guò)本身微生物的降解，可以和黑臭水體中的有害物質(zhì)進(jìn)行分解，zui終達(dá)到治理黑臭水體的作用。物理法和化學(xué)法對(duì)黑臭水體短期內(nèi)能達(dá)到良好效果，但均無(wú)法從根本上有效治理。生物法治理黑臭水體周期較長(zhǎng)，對(duì)一些特定的工業(yè)廢水中的重金屬離子不可以有效降解。所以單一的方法治理黑臭水體，均不能達(dá)到長(zhǎng)期有效的治理，其效果也存在缺陷。所以，務(wù)必根據(jù)河流水質(zhì)的本身特點(diǎn)，制定不一樣的治理方案，多種治理工藝相結(jié)合，達(dá)到水質(zhì)凈化的目的。
大沽排水河為天津市西青區(qū)代管二級(jí)排水河道，起于三孔閘，止于西青津南交界，全長(zhǎng)24.02km，堤頂高程3.5～6.0m，河底高程-0.2～-0.53m，上口寬20～25m，下口寬8m，邊坡比1:2，河底坡降1/20000，設(shè)計(jì)水位2.7m，設(shè)計(jì)體積流量8m3/s。河道來(lái)流水體水質(zhì)指標(biāo)較低，入境后，指標(biāo)升高再降低，但仍為GB3838－2002劣V類，氨氮含量、高錳酸鹽指數(shù)、COD較高。周邊養(yǎng)殖廢水排放問(wèn)題后果非常的嚴(yán)重，且存在雨污合流和管網(wǎng)盲區(qū)問(wèn)題。
采取分級(jí)處理黑臭水體。一級(jí)采用孔板式細(xì)格柵，沉砂池和沉淀池進(jìn)行初步柵渣、沉砂和污泥處理；二級(jí)采用生物膜-膜反應(yīng)裝置（復(fù)合MBR）裝置處理。讓其zui終達(dá)到GB3838－2002的V類水標(biāo)準(zhǔn)。
1、水質(zhì)指標(biāo)
1.
1、儀器
表1是大沽排水河不同斷面的水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。結(jié)合大沽排水河水質(zhì)數(shù)據(jù)，計(jì)算綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)Iwq：
式中，X
1、X2由計(jì)算得到，X1為河流總體的綜合水質(zhì)類別，X2為綜合水質(zhì)在X1類水質(zhì)變換區(qū)間內(nèi)所在位置，判斷水質(zhì)等級(jí)只需參考X1，X2就能；X3和X4根據(jù)比較結(jié)果得到，X3為參加綜合水質(zhì)評(píng)價(jià)的水質(zhì)
指標(biāo)中，劣于水環(huán)境功能區(qū)目標(biāo)的單項(xiàng)指標(biāo)個(gè)數(shù)；X4為綜合水質(zhì)類別與水體功能區(qū)類別的比較結(jié)果。
1.2設(shè)計(jì)進(jìn)出口水質(zhì)
由大沽排水河水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)明顯顯而易見(jiàn)，位于精武鎮(zhèn)入境斷面的水質(zhì)相對(duì)zui為嚴(yán)重。以此作為設(shè)計(jì)水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)口處的參照標(biāo)準(zhǔn)，見(jiàn)表2
2、廢水處理工藝及過(guò)程
2.
1、工藝原理
在復(fù)合MBR系統(tǒng)中首先加入填料形成生物膜，和懸浮生長(zhǎng)的微生物共同達(dá)到對(duì)黑臭水體污染物的降解效果，兩者之間的交互作用同時(shí)提升了膜生物反應(yīng)裝置系統(tǒng)的總體的調(diào)整機(jī)制，使復(fù)合MBR系統(tǒng)提升了一定的耐沖擊負(fù)荷能力。在復(fù)合MBR系統(tǒng)中加入填料的目的先要為了提升系統(tǒng)總體的耐沖擊能力，以此來(lái)保障對(duì)黑臭水體的治理效果；再者是通過(guò)添加填料，降低反應(yīng)裝置中懸浮情況下活性的污泥含量，膜不易受到污染，繼而確保了相當(dāng)高的膜通量。
2.
2、工藝過(guò)程
對(duì)黑臭水體水樣采取分級(jí)應(yīng)對(duì)措施：一級(jí)采用孔板式細(xì)格柵、沉砂池和沉淀池進(jìn)行初步柵渣、沉砂和污泥處理，二級(jí)運(yùn)用生物膜-膜生物反應(yīng)裝置處理。具體包括生物膜、曝氣管、曝氣槽、填料及其鼓風(fēng)機(jī)。見(jiàn)圖1。
3、主要設(shè)備及其參數(shù)
該裝置以一體式MBR為基礎(chǔ)。膜組件浸沒(méi)在生物反應(yīng)裝置中，出水需要通過(guò)負(fù)壓抽吸通過(guò)膜單元后排出。體積小，總體性強(qiáng)，工作壓力小，節(jié)能且不堵塞。
1）膜材質(zhì)與組件。采用管式陶瓷膜，密封材質(zhì)為硅橡膠，能有效避免有機(jī)膜的不足，并且化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，抗污染性能強(qiáng)，抗高溫和酸堿，能在惡劣的環(huán)境下使用，機(jī)械強(qiáng)度高度，使用壽命長(zhǎng)。組件構(gòu)造簡(jiǎn)單，12芯，用于中小型的水處理，替換方便，進(jìn)水預(yù)處理要求低，易沖洗。
2）膜類別。采用微濾膜（MF），孔徑為0.1μm，可分離0.2～1μm的大顆粒和大分子物質(zhì)，操作壓力為0.1MPa。
3）鼓風(fēng)機(jī)。曝氣風(fēng)機(jī)采用回轉(zhuǎn)式鼓風(fēng)機(jī)，選用3臺(tái)（1備2用），凈質(zhì)量120kg，風(fēng)量1.09m3/min，頻率50Hz，轉(zhuǎn)速430r/min，功率為1.5kW，排風(fēng)口徑為40mm。
4）格柵。格柵選取孔板式細(xì)格柵，主體材質(zhì)為SUS304，柵隙為6mm，電機(jī)功率為1.8kW，柵前水深1.0m，設(shè)備長(zhǎng)1230mm，設(shè)備寬1000mm，分離效率達(dá)到80%以上。
5）沉砂池。曝氣沉砂池，水平流速6cm/s，寬深比1.2，停留時(shí)長(zhǎng)5min，穿孔曝氣管材質(zhì)為SS304，直徑5mm。
6）沉淀池。斜管沉淀池，斜管孔徑90mm，與水平夾角60°，廢水流速0.6mm/s，表面水力負(fù)荷2.3m3/(m2•h)。
4、運(yùn)轉(zhuǎn)效果
裝放在2018年7月15日開始實(shí)施，自7月15日－9月15日對(duì)進(jìn)、出口斷面水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，歷時(shí)2個(gè)月，監(jiān)測(cè)頻率為2次/周，共監(jiān)測(cè)16組數(shù)據(jù)。COD、TP、NH3-N的zui終消除率見(jiàn)表3。
4.
1、COD的消除
裝置對(duì)COD的消除效果見(jiàn)圖2
由圖2可以知道，該裝置治理的COD有顯著下降之勢(shì)，進(jìn)口斷面為57.13mg/L，通過(guò)16次監(jiān)測(cè)后，出口斷面COD降為36.61mg/L，消除率35.92%。COD降解速率在第1個(gè)月末達(dá)到zui大，之后消除效果緩慢，zui終COD穩(wěn)定在36mg/L左右，達(dá)到GB3838－2002的V類水標(biāo)準(zhǔn)。
4.
2、NH3-N的消除
裝置對(duì)NH3-N的消除效果見(jiàn)圖3
由圖3可以知道，該裝置對(duì)NH3-N消除效果與COD消除效果明顯不同。進(jìn)口斷面NH3-N的質(zhì)量濃度8.82mg/L，zui終出口斷面NH3-N的質(zhì)量濃度3.55mg/L，滿足最近對(duì)NH3-N治理的設(shè)計(jì)需求。消除率達(dá)到59.75%。裝置前期對(duì)NH3-N消除效果比較明顯。
4.
3、TP消除的作用
裝置對(duì)TP的消除效果見(jiàn)圖4。
由圖4可以知道，對(duì)TP的消除效果近乎線性關(guān)系。進(jìn)口斷面TP的質(zhì)量濃度2.18mg/L，治理2個(gè)月后，TP的質(zhì)量濃度下降到0.48mg/L，滿足最近對(duì)TP治理的設(shè)計(jì)需求，消除率達(dá)到77.98%。對(duì)TP含量數(shù)據(jù)和監(jiān)測(cè)周期進(jìn)行解析，可得出的經(jīng)驗(yàn)公式ρ(TP)/(mg•L-1)=2.248-0.1248x（x為檢測(cè)次數(shù)），有關(guān)系數(shù)R2=0.9755。
5、結(jié)論
針對(duì)河流黑臭水體，采取分級(jí)應(yīng)對(duì)措施。一級(jí)處理工藝采用孔板式細(xì)格柵，沉砂池和沉淀池進(jìn)行初步柵渣、沉砂和污泥處理。二級(jí)處理工藝運(yùn)用生物膜-膜反應(yīng)裝置（復(fù)合MBR）處理黑臭水體。
zui終大沽河排水主要污染物COD和NH3-N、TP的質(zhì)量濃度由zui初的57.13mg/L和8.8
2、2.18mg/L分別下降到36.61mg/L和3.5
5、0.48mg/L，zui終消除率分別達(dá)到35.92%和59.75%、77.98%。滿足初期設(shè)計(jì)出口水質(zhì)指標(biāo)，CODzui終達(dá)到GB3838－2002的V類水標(biāo)準(zhǔn)。長(zhǎng)期以此治理黑臭水體，有希望達(dá)到V類水標(biāo)準(zhǔn)。
本設(shè)備體積小、總體性強(qiáng)、工作壓力小且節(jié)能[10]。若采用超濾膜，選取更大型號(hào)的設(shè)備，對(duì)水體的治理效果將尤為顯著。但運(yùn)用生物膜技術(shù)治理黑臭水體，膜易受污染，且造價(jià)昂貴，所以作為城市治理污廢水仍未得到推廣與普及。所以，還要做更深入的研究。
作者：趙鵬，孫書洪
