蘭州市柳溝河氮磷含量分析及處理方案的優(yōu)化

摘 要：該研究對(duì)黃河一級(jí)支流柳溝河下游河段水體定期取樣分析，結(jié)果表明，氨氮（NH3-N）和總磷（TP）全年超標(biāo)；采用A2/O工藝進(jìn)行污水脫氮除磷處理，結(jié)果表明，當(dāng)水力停留時(shí)間（HRT）控制在6.5～7h時(shí)，NH3-N和TP的去除率可以達(dá)到78%～86%和83%～87.3%，達(dá)到了柳溝河下游河段污水排放或中水回用的要求。

關(guān)鍵詞：化學(xué)需氧量；氨氮；總磷；A2/O工藝

中圖分類號(hào) X522；X832 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2017）09-0088-03

蘭州市柳溝河發(fā)源于南部興隆山脈的菜子山，原屬于黃河一級(jí)支流，近年來(lái)受區(qū)域氣候及當(dāng)?shù)赜盟康挠绊懀鴾虾酉掠魏佣纬Ｄ陻嗔鳎瑔适Я嗽械乃蚬δ埽蔀橹苓吂さV企業(yè)、居民的排污渠[1，2]。柳溝河污水流量大，顏色深、氣味難聞[2]，其污水在納入黃河之前未進(jìn)行任何處理，造成黃河水質(zhì)污染加劇，對(duì)下游的人、畜飲水造成嚴(yán)重影響[3-4]。為此，本研究通過(guò)定期、定點(diǎn)在柳溝河排污渠河段采樣分析，查明了水體各污染因子的含量，并針對(duì)超標(biāo)的水質(zhì)項(xiàng)目提出了優(yōu)化處理方案，以期為黃河蘭州段的水質(zhì)狀況的改善提供現(xiàn)實(shí)的指導(dǎo)作用。

1 水質(zhì)監(jiān)測(cè)方案的制訂

以前期調(diào)查為依據(jù)，制定合理的水質(zhì)監(jiān)測(cè)方案，主要包括監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的類型及方法、采樣點(diǎn)位及采樣方法、采樣時(shí)間及頻率以及樣品的預(yù)處理方法。

1.1 測(cè)定項(xiàng)目及測(cè)試方法 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目包括物理型指標(biāo)、化學(xué)型指標(biāo)兩類。水質(zhì)指標(biāo)及其方法見(jiàn)表1。為保證分析測(cè)定過(guò)程中數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度，實(shí)驗(yàn)做3個(gè)重復(fù)。

1.2 采樣點(diǎn)位、采樣頻率及采樣方法 采樣點(diǎn)選擇在排污量較大的柳溝河橋下游100m處，選擇硼硅玻璃容器盛裝水樣，使用聚乙烯塑料長(zhǎng)把勺淺水采樣法采集瞬時(shí)污水樣。采樣頻率為2016年1—12月，每月采集1次（中旬），共12次。

1.3 樣品的預(yù)處理 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的預(yù)處理方法按照表1中涉及的測(cè)定步驟進(jìn)行[5-7]，其中測(cè)定氨氮含量的水樣采用絮凝沉淀法處理水樣，測(cè)定六價(jià)鉻含量的水樣測(cè)定采用鋅鹽沉淀分離法[5]進(jìn)行水樣預(yù)處理。

1.4 污染因子處理工藝優(yōu)化 水質(zhì)分析后篩選出的超標(biāo)因子采用A2/O工藝進(jìn)行處理，優(yōu)化工藝運(yùn)行參數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 pH及電導(dǎo)率 水體酸、堿度通過(guò)改變污染因子的物理、化學(xué)、生物轉(zhuǎn)化介質(zhì)環(huán)境而影響其存在形式、毒性、降解速度，因此pH測(cè)定是水質(zhì)分析中最重要、最常見(jiàn)的必測(cè)項(xiàng)目之一。實(shí)驗(yàn)分析表明（圖1），柳溝河污水pH全年在8.05～9.19波動(dòng)，水質(zhì)呈弱堿，在5月份水體pH達(dá)到全年最大值（9.19），超出國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)，其他月份pH排放均未超標(biāo)。電導(dǎo)率可以間接的反映水體中無(wú)機(jī)離子含量，對(duì)柳溝河下游河段水體的電導(dǎo)率分析表明（圖2），其值全年變幅在2.96～5.98mS/cm，說(shuō)明水體中無(wú)機(jī)離子含量相對(duì)穩(wěn)定。

2.2 非金屬無(wú)機(jī)物含量分析 氮和磷是水體富營(yíng)養(yǎng)化的2個(gè)主要貢獻(xiàn)元素，取樣對(duì)氨氮（NH3-N）和總磷（TP）進(jìn)行了分析（圖3）。由圖3可以看出，柳溝河污水NH3-N含量年變化在28.5～95.9mg/L波動(dòng)，全年均排放超標(biāo)（25mg/L），其中在5月份達(dá)到最大值95.9mg/L，超標(biāo)污水排放標(biāo)準(zhǔn)2.8倍。TP的含量年變化在2.21～6.51mg/L（圖4），均超出國(guó)家污水排放標(biāo)準(zhǔn)（0.3mg/L），且12月至次年3月，含量均在6mg/L上，超標(biāo)19倍以上。污水若不經(jīng)過(guò)處理而直接排入黃河，容易造成黃河蘭州段河體兩岸藻類過(guò)度繁殖，水體的透明度降低，水質(zhì)變差。

2.3 有機(jī)化合物含量分析 化學(xué)需氧量（CODcr）是間接的反映水中有機(jī)化合物含量的綜合性指標(biāo)。由圖5可以看出，CODcr只有在3月份超標(biāo)（600mg/L，超標(biāo)0.2倍），其他月份中均達(dá)到了排放標(biāo)準(zhǔn)，這一結(jié)果較其他年份偏低[2]，表明水體中有機(jī)物排放量呈下降趨勢(shì)；從季節(jié)變化上進(jìn)行分析（圖6），水體中有機(jī)物含量呈現(xiàn)春季最高，冬季最低的變化趨勢(shì)。

2.4 污染因子的處理方案優(yōu)化 通過(guò)上述水質(zhì)分析可知，柳溝河水體中的氨氮（NH3-N）和總磷（TP）全年超標(biāo)。針對(duì)以上水質(zhì)超標(biāo)因子，實(shí)驗(yàn)室采用脫氮除磷中最有效、且簡(jiǎn)單易行的A2/O工藝，并針對(duì)工藝中水力停留時(shí)間（HRT）對(duì)去除率的影響進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究（圖7）。由圖7可知，水力停留時(shí)間（HRT）對(duì)NH3-N和TP的去除效果不同。增加HRT有利于提高NH3-N的去除率，卻在HRT>7h后顯著降低了TP的去除率。綜合考慮HRT對(duì)以上2個(gè)污染因子的去除效果，供試水樣在A2/O工藝中宜控制HRT在6.5～7h，可使NH3-N和TP的去除率分別達(dá)到78%～86%和83%～87.3%。

3 結(jié)論與討論

蘭州市柳溝河隸屬于黃河一級(jí)支流，但近年來(lái)受到區(qū)域氣候及周邊用水量的影響，致使在榆中縣和平鎮(zhèn)以下斷流，在其河段以下成為周邊廠礦、居民的排污渠，水域功能喪失，同時(shí)污水未經(jīng)處理直接排入黃河，加劇了黃河蘭州段下游水質(zhì)污染。研究中取樣分析了柳溝河下游污水河段的全年水質(zhì)，研究表明無(wú)機(jī)物中的氨氮和總磷全年超標(biāo)，化學(xué)需氧量（CODcr）僅在3月超標(biāo)，其余月份均能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，其含量隨季節(jié)變化呈現(xiàn)春季最高，冬季最低的趨勢(shì)。試驗(yàn)中采用A2/O工藝對(duì)污水進(jìn)行脫氮除磷處理，當(dāng)設(shè)定水力停留時(shí)間為6.5～7h時(shí)，可以有效去除水體中的氨氮和總磷，達(dá)到排放或中水回用的要求。針對(duì)柳溝河全流域存在的化學(xué)污染現(xiàn)狀，今后要在進(jìn)一步對(duì)水體進(jìn)行物理性指標(biāo)、生物學(xué)指標(biāo)綜合分析后，提出合理可行的流域治理方案及措施。

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（責(zé)編：張宏民）