黑臭水体一直是水环境的一个严重问题，水体灰黑恶臭影响了广大城乡居民的生活质量。大量工业废水汇入河流，导致水体发生黑臭现象，水生态系统也在面临巨大的挑战。现阶段，黑臭水体的治理主要包含3种方法，物理法、化学法和生物法。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，及其用网来吸附某些固体物质，zui终达到净化的作用。化学法是指通过一系列的化学变化，例如酸碱中和，酸性物质过高，可以通过添加碱性制剂来平衡水体酸碱度。当废水中包含有害物质时，可以通过添加另一反应物与之产生化学反应，生成不溶于水的物质或无害物。例如硫酸铜CuSO4，就可用氢氧化钡Ba(OH)2来反应，生成物都为不溶物，即达到了处理的作用。生物法，很多植物、藻类本身带有净化水体的能力，通过本身微生物的降解，可以和黑臭水体中的有害物质进行分解，zui终达到治理黑臭水体的作用。物理法和化学法对黑臭水体短期内能达到良好效果，但均无法从根本上有效治理。生物法治理黑臭水体周期较长，对一些特定的工业废水中的重金属离子不可以有效降解。所以单一的方法治理黑臭水体，均不能达到长期有效的治理，其效果也存在缺陷。所以，务必根据河流水质的本身特点，制定不一样的治理方案，多种治理工艺相结合，达到水质净化的目的。
大沽排水河为天津市西青区代管二级排水河道，起于三孔闸，止于西青津南交界，全长24.02km，堤顶高程3.5～6.0m，河底高程-0.2～-0.53m，上口宽20～25m，下口宽8m，边坡比1:2，河底坡降1/20000，设计水位2.7m，设计体积流量8m3/s。河道来流水体水质指标较低，入境后，指标升高再降低，但仍为GB3838－2002劣V类，氨氮含量、高锰酸盐指数、COD较高。周边养殖废水排放问题后果非常的严重，且存在雨污合流和管网盲区问题。
采取分级处理黑臭水体。一级采用孔板式细格栅，沉砂池和沉淀池进行初步栅渣、沉砂和污泥处理；二级采用生物膜-膜反应装置（复合MBR）装置处理。让其zui终达到GB3838－2002的V类水标准。
1、水质指标
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1、仪器
表1是大沽排水河不同断面的水质监测数据。结合大沽排水河水质数据，计算综合水质标识指数Iwq：
式中，X
1、X2由计算得到，X1为河流总体的综合水质类别，X2为综合水质在X1类水质变换区间内所在位置，判断水质等级只需参考X1，X2就能；X3和X4根据比较结果得到，X3为参加综合水质评价的水质
指标中，劣于水环境功能区目标的单项指标个数；X4为综合水质类别与水体功能区类别的比较结果。
1.2设计进出口水质
由大沽排水河水质监测数据明显显而易见，位于精武镇入境断面的水质相对zui为严重。以此作为设计水质指标进口处的参照标准，见表2
2、废水处理工艺及过程
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1、工艺原理
在复合MBR系统中首先加入填料形成生物膜，和悬浮生长的微生物共同达到对黑臭水体污染物的降解效果，两者之间的交互作用同时提升了膜生物反应装置系统的总体的调整机制，使复合MBR系统提升了一定的耐冲击负荷能力。在复合MBR系统中加入填料的目的先要为了提升系统总体的耐冲击能力，以此来保障对黑臭水体的治理效果；再者是通过添加填料，降低反应装置中悬浮情况下活性的污泥含量，膜不易受到污染，继而确保了相当高的膜通量。
2.
2、工艺过程
对黑臭水体水样采取分级应对措施：一级采用孔板式细格栅、沉砂池和沉淀池进行初步栅渣、沉砂和污泥处理，二级运用生物膜-膜生物反应装置处理。具体包括生物膜、曝气管、曝气槽、填料及其鼓风机。见图1。
3、主要设备及其参数
该装置以一体式MBR为基础。膜组件浸没在生物反应装置中，出水需要通过负压抽吸通过膜单元后排出。体积小，总体性强，工作压力小，节能且不堵塞。
1）膜材质与组件。采用管式陶瓷膜，密封材质为硅橡胶，能有效避免有机膜的不足，并且化学性质稳定，抗污染性能强，抗高温和酸碱，能在恶劣的环境下使用，机械强度高度，使用寿命长。组件构造简单，12芯，用于中小型的水处理，替换方便，进水预处理要求低，易冲洗。
2）膜类别。采用微滤膜（MF），孔径为0.1μm，可分离0.2～1μm的大颗粒和大分子物质，操作压力为0.1MPa。
3）鼓风机。曝气风机采用回转式鼓风机，选用3台（1备2用），净质量120kg，风量1.09m3/min，频率50Hz，转速430r/min，功率为1.5kW，排风口径为40mm。
4）格栅。格栅选取孔板式细格栅，主体材质为SUS304，栅隙为6mm，电机功率为1.8kW，栅前水深1.0m，设备长1230mm，设备宽1000mm，分离效率达到80%以上。
5）沉砂池。曝气沉砂池，水平流速6cm/s，宽深比1.2，停留时长5min，穿孔曝气管材质为SS304，直径5mm。
6）沉淀池。斜管沉淀池，斜管孔径90mm，与水平夹角60°，废水流速0.6mm/s，表面水力负荷2.3m3/(m2•h)。
4、运转效果
装放在2018年7月15日开始实施，自7月15日－9月15日对进、出口断面水质进行监测，历时2个月，监测频率为2次/周，共监测16组数据。COD、TP、NH3-N的zui终消除率见表3。
4.
1、COD的消除
装置对COD的消除效果见图2
由图2可以知道，该装置治理的COD有显著下降之势，进口断面为57.13mg/L，通过16次监测后，出口断面COD降为36.61mg/L，消除率35.92%。COD降解速率在第1个月末达到zui大，之后消除效果缓慢，zui终COD稳定在36mg/L左右，达到GB3838－2002的V类水标准。
4.
2、NH3-N的消除
装置对NH3-N的消除效果见图3
由图3可以知道，该装置对NH3-N消除效果与COD消除效果明显不同。进口断面NH3-N的质量浓度8.82mg/L，zui终出口断面NH3-N的质量浓度3.55mg/L，满足最近对NH3-N治理的设计需求。消除率达到59.75%。装置前期对NH3-N消除效果比较明显。
4.
3、TP消除的作用
装置对TP的消除效果见图4。
由图4可以知道，对TP的消除效果近乎线性关系。进口断面TP的质量浓度2.18mg/L，治理2个月后，TP的质量浓度下降到0.48mg/L，满足最近对TP治理的设计需求，消除率达到77.98%。对TP含量数据和监测周期进行解析，可得出的经验公式ρ(TP)/(mg•L-1)=2.248-0.1248x（x为检测次数），有关系数R2=0.9755。
5、结论
针对河流黑臭水体，采取分级应对措施。一级处理工艺采用孔板式细格栅，沉砂池和沉淀池进行初步栅渣、沉砂和污泥处理。二级处理工艺运用生物膜-膜反应装置（复合MBR）处理黑臭水体。
zui终大沽河排水主要污染物COD和NH3-N、TP的质量浓度由zui初的57.13mg/L和8.8
2、2.18mg/L分别下降到36.61mg/L和3.5
5、0.48mg/L，zui终消除率分别达到35.92%和59.75%、77.98%。满足初期设计出口水质指标，CODzui终达到GB3838－2002的V类水标准。长期以此治理黑臭水体，有希望达到V类水标准。
本设备体积小、总体性强、工作压力小且节能[10]。若采用超滤膜，选取更大型号的设备，对水体的治理效果将尤为显著。但运用生物膜技术治理黑臭水体，膜易受污染，且造价昂贵，所以作为城市治理污废水仍未得到推广与普及。所以，还要做更深入的研究。
作者：赵鹏，孙书洪
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