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近年来,我国多数城镇河道因治理不善长期处于黑臭污染,严重危害河道周边居民的身体健康及影响区域社会和谐发展,十三五规划已将“生态文明建设上升为国家战略”,为我国城镇黑臭水体的治理与修复提出明确的目标与要求。生态修复被认为是最有前景、最安全和最高效的水体原位修复技术,而充足的水体溶解氧(DO)是生态修复污染水体的关键因素。过氧化钙(CaO2)是一种能在潮湿或遇水环境下释放氧气的化合物,被广泛运用于环境修复领域,然而粉末状CaO2在使用过程中存在反应迅速、易团聚和氧利用率低等缺点。为了满足黑臭水体对DO的高效性、安全性和长效性要求,本文拟以CaO2为释氧源,沸石为填充剂,腐植酸钠(Na-A)为包埋剂,制备了一种能显著减缓CaO2释氧速率、提高DO利用率和提升修复效果的安全缓释型复合释氧剂(ORC)。 为初步确定ORC释氧性能及筛选最佳释氧配比,实验采用自制密封装置,对各实验组投加有效CaO2质量为0.0078 g的不同物料配比ORC进行释氧研究。结果表明,CaO2和沸石质量比为1∶1、固化温度为100℃、Na-A溶液质量分数为2%条件下制备的ORC具有最佳的释氧性能。 为考察ORC对黑臭水体的修复效果,采用模型对底泥耗氧(SOD)过程进行模拟实验,从动力学角度考察底泥耗氧过程并通过线性拟合相关数据及分析底泥耗氧过程。实验结果显示,△ρ(DO)在0~2 h迅速增大,而2h之后曲线上升缓慢,将第2h设为还原性物质耗氧和生物耗氧的分界点并对耗氧曲线进行线性拟合,得Ksi=2.88 mg/(L·h),Ksii=0.37 mg/(L·h),通过反应式计算出30d内该河涌底泥耗氧量为38.31 g/m2。 在黑臭上覆水修复实验中,考察了ORC投加质量为5 g(即560 g/m2沉积物)、7.5 g(即840 g/m2沉积物)、10 g(即1120 g/m2沉积物)对上覆水30 d的修复效果,实验结果表明,ORC能有效增加DO含量和提升水体ORP,在ORC投加质量为560 g/m2时,试验上覆水DO含量和ORP在第30d分别维持在1.32mg/L及42 mV的好氧状态,上覆水TP和COD去除率达到90.11%和63%,表明ORC能有效改善上覆水水质。 在黑臭水体底泥磷修复实验中,考察了ORC投加质量为5g、7.5g、10g时修复底泥磷的效果。结果表明,ORC能够有效抑制底泥磷的释放,促进各形态磷向底泥富集,在实验初期,当ORC投加质量为10 g,底泥磷的抑制效果显著优于ORC投加质量为5 gORC,体现了ORC缓释氧特性及DO对底泥磷的抑制效果,实验结束时,ORC对底泥可交换态磷(Ex-P)、铁磷(Fe-P)、自生钙磷(ACa-P)以及有机态磷(Or-P)均有良好的抑制作用,而碎屑态磷(De-P)、铝磷(Al-P)和闭蓄态(Oc-P)等受ORC影响很小。