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      輕觸開關

      太陽能凈化處理河流輕微污染水體研究

      發布日期:2022-04-27 點擊率:133

           

          【摘要】采用太陽能水質凈化系統對北京市亮馬河微污染水體進行了試驗研究。通過對各項水質指標的監測,研究了該系統對河湖微污染水體的處理性能。結果顯示水質凈化系統安裝后,有效改善了試驗區內水體表層富氧、底層缺氧的狀況,緩解了藻類在水體表層大量聚集的現象,表、底層和葉綠素分布日趨均勻。

          【關鍵詞】太陽能、處理、微污染、水體

          河湖微污染水體富營養化的治理一直是一個世界性的難題。利用機械能人為破壞水體的靜水狀態,增加水體溶解氧和流速,強化水體自凈能力,從而改善水質的技術,在國外有所應用,目前在國內應用較少。原因在于水體交換設備多數需要動力源驅動,因運行成本太高,安全可靠性及可維護性較差等因素,應用受到限制;另一類以美國PumpSystem公司設計生產的太陽能水質凈化系統為代表,將渦輪泵系統和太陽能電機系統相結合,完全利用自然能源驅動系統,不需要岸上動力源,近年來在國外微污染水處理領域得到了應用。

          北京市水利科學研究所課題組采用太陽能水質凈化系統對北京市亮馬河微污染水體進行了試驗研究,現將試驗研究情況介紹如下。

          1工作原理

          太陽能水質凈化系統主要工作原理如下。

          (1)通過采用太陽能光電板將太陽能轉化為電能,并利用它帶動高效的渦輪扇產生層狀緩流,從而使得較大范圍內水體產生表面流。

          (2)通過與深層水交換作用相結合,實現較大水域的縱橫向環流,從而增加該區域底層水體的溶解氧,加快微生物的代謝活動,加速水體中N、P等污染物降解的速率,降低污染物負荷。

          (3)通過水體交換作用破壞水中浮游藻類的生活環境,抑制和減少水華藻類的繁殖,從而達到控制水華及緩解水體富營養化程度的作用。

          2試驗方法

          試驗區在河道內布置,選擇北京市亮馬河上段、漁陽飯店以南三岔口水域,面積約1000m2。考慮河道的行洪功能,試驗區內外水體之間不設圍隔,為自然連通狀態。

          2.1試驗裝置

          試驗裝置采用美國泵系統公司(PumpSystemInc)生產的SolarBee125OV12型太陽能水質凈化系統,主要用于城市河湖等小水體。系統由太陽能/電能轉換系統、旋轉裝置、配水系統、浮體、錨定系統組成,因系統內部加裝蓄電池,在不需要岸上附屬設備的情況下可實現24h晝夜運行。

          2.2設備現場安裝

          在試驗區內三岔口的中心位置安裝太陽SolarBee太陽能水質凈化系統(SBL25OV12型)1套。

          系統安裝采用陸上與水上相結合的方式。首先在岸上將太陽能電能轉換裝置、旋轉裝置、配水管及裝置、浮體等組裝完畢,然后推人水中由船只牽引系統到達安裝位置。此時浮體支持系統漂浮在水面上,通過系鏈和水下錨定物固定系統的位置,使系統距離安裝位置不致漂移太遠。

          系統安裝人水后需進行調試,主要調整浮體臂長度使配水盤水平及調整系鏈長度使吸水軟管達到指定位置,見圖1、圖2。

       

      太陽能凈化處理河流輕微污染水體研究1

      圖1:系統組裝后

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      體統調試后

      圖2:體統調試后

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          2.3監測方案

          2.3.1監測目的

          (1)通過對各監測點的連續觀測,了解DO、葉綠素、透明度、COD、TN、TP、NH3-N等指標隨時間的變化規律,考察系統對各指標的作用效果。

          (2)通過斷面上不同深度監測點的設置,了解DO、葉綠素在水中的分布情況,考察系統對2項指標均勻性的作用效果。

         2.3.2監測點布置

          平面設置4個監測點,每個監測點在垂直斷面上各設置3個點,具體如表1所示。

      太陽能凈化河流圖3

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          2.3.3監測項目

          監測項目為水溫、pH、DO、透明度、TP、TN、NH3-N、CODcr、葉綠素-a。水溫、pH、DO采用便攜式測速儀器測定,TP、TN、NH3-N、CODcr等項目采用實驗室測速方法測定。

          3試驗結果分析

          3.1DO變化

          水質凈化系統安裝后,4個監測點在中層和底層水體的DO變化均出現了相似的增長規律。可見,水質凈化系統對于提高中層、底層水體的DO具有一定的作用。

          3.1.1不同深度水體的DO隨時間的變化

          (1)中層水體。4個監測點中層水體的DO初始值為2.4-3.7mg/L,后期多次監測平均值為6-15.5mg/L,北點、中點、東點、西點的增長率分別為274%、399%、381%、317%。可見,隨著時間的延長,中層水體的DO呈逐漸上升的趨勢,說明是水質凈化系統作用的結果。

          (2)底層水體。4個監測點底層水體的DO初始值為0.13-0.21mg/L,后期多次監測平均值為0.54-0.73mg/L,北點、中點、東點、西點的增長率分別為300%、290%、382%、558%。可見,隨著時間的延長,底層水體的DO呈逐漸上升的趨勢,說明是水質凈化系統作用的結果。

       

          3.1.2均勻性比較

          通過比較DO在不同深度水體中的分布情況,來說明系統對改善DO在水中分層現象的作用效果。將各監測點表層與中層、中層與底層水體的DO差值進行平均,用來表征DO在水中的均勻程度,差值越大,說明分布越不均勻;差值越小,說明分布越均勻。

          如圖3所示,隨著時間的延長,各監測點DO的差值平均值均呈現上升、下降、持平、再下降的變化曲線。DO上升應是系統運行初期,水流攪動底泥對DO影響的結果。各點下降幅度類似,第12周時的差值平均值是第2周的0.3-0.6倍,說明DO在水中的分布越來越均勻。

      太陽能凈化河流圖4

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      太陽能凈化河流圖5

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      太陽能凈化河流圖6

       

          3.2葉綠素變化

          水質凈化系統安裝后,在一定區域內營造出了水體的垂直流循<

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