1、引言
工業發展與城鎮化建設導致大量污水、廢水的排放，致使城市河水富營養化、重度污染，嚴重影響居民生活質量與環境建設，因此，開展黑臭水治理研究乃城市綠化建設工作的重中之重。
目前，我國學者針對城市黑臭水治理的研究工作已大范圍展開。吳瓊認為，城市黑臭水治理是一項需要綜合多學科、多領域共同合進行研究的工作，因為黑臭水的形成與發展是一個多方面共同作用的原因，并進一步詳細分析指出城市黑臭水形成的原因與演化過程，深入討論目前國內常用的各種城市黑臭水防治手段的優、缺點。潘伊等以我國目前城市黑臭水治理研究現狀為研究背景，詳細介紹了城市黑臭水整治的常見類型、原則并總結了城市黑臭水體整治技術的優缺點，并針對不同黑臭水形成原因指出了最適宜的治理方案，為我國城市黑臭水治理工作提高了良好的借鑒效果；余銘銓根據城市黑臭水治理工作經驗及相關資料，分析活水循環技術在黑臭水治理工作中的優點及治理效果，認為活水循環治理技術不僅治理效果卓越，并且能夠有效治理水生態環境；王琨等通過開展2種微生物菌株和3種水生植物對30t流動的模擬黑臭水的處理室內試驗，提出單獨使用微生物和聯合使用微生物及水生植物對黑臭水的治理效果相似，但相對于水生植物而言，微生物處理黑臭水效果更為明顯;微生物菌株能夠通過加速黑臭水中有機物的降解，大幅度改善水體黑臭狀態，生態治理手段能夠長期、健康的有效治理黑臭水。
上述研究表明，各種治理技術均表現出良好的治理效果，但通過水循環等手段治理工作量大、耗資大，生態治理技術則不能快速獲得治理成果，因此，本文以深圳市某片區黑臭河道治理工程為例，旨在通過引入過氧化鈣除污技術進行高效河道治理；對比不同投加量、不同反應時間及不同溫度實驗條件下除磷效率，得出過氧化鈣治理黑臭水最佳方案，以期為我國城市黑臭水治理工作提供良好的范例。
2、研究概況
2.1 河道污水現狀
擬治理黑臭水河道位于深圳市某區內，由于周圍存在密集居民區、大學及工業制造廠的排放污水、廢水現象，雖已經過嚴令禁止，但仍需對該河道污染進行快速、有效治理恢復。借鑒深圳市內其他河道治理情況，發現生態治理、過濾等治理手段不僅治理周期較長且效果不佳，因此決定引入化學除污技術對該黑臭水河道進行治理，經過多重對黑臭水主要成分的研究及對不同方案的對比篩選，擬采用過氧化鈣除污技術對河道黑臭水進行治理，先通過室內及現場試驗對該技術的應用手段及技術效果進行研究。
2.2 研究設計
本次試驗研究對象為深圳市某區河道黑臭水，所取黑臭水樣品均來自該河道水面以下50cm深度處，以保證河水樣品的真實性。樣品采集結束后立即進行密封、遮光，以免外界環境對其有效性造成不合理的干擾，室內進行黑臭水成分檢測工作，得出其主要污染成分為正磷酸鹽，濃度為1.20mg/L，為進一步探討除磷效果，對總磷去除效果同樣進行分析，總磷濃度為2.75mg/L。
通過設計不同投加量比、不同時間及不同溫度下的過氧化鈣黑臭水除污試驗，具體試樣安排及試驗方案設計如下表1所示。
3、結果分析
3.1 投加量影響分析
室溫下先向不同燒杯中置入200mL黑臭水，在按照原試驗設計方案分別投入0g、0.05g、0.2g、0.5g、1.0g、2.0g的過氧化鈣，室溫下遮光靜置一定時間后取出，本次為完全靜置結束即靜置48小時后進行檢測，采集瓶口以下5cm處水樣再次進行磷濃度檢測，處理后的正磷酸鹽及總磷的剩余濃度及去除效率如圖1所示，其中去除效率按式(1)計算得出：
由圖1可知，過氧化鈣對黑臭水中磷元素的去除效果明顯，投加0.05g過氧化鈣、靜置48小時后正磷酸鹽與總磷酸濃度分別下降到0.25mg/L、0.90mg/L，去除效果達79.17%、67.27%;投加2.00g過氧化鈣、靜置48小時后正磷酸鹽與總磷酸濃度分別下降到0.01mg/L、0.12mg/L，去除效果達99.17%、96.36%。進一步觀察到，隨著過氧化鈣投加量逐漸升高，濃度-投加量曲線下降趨勢逐漸平緩，去除效率-投加量曲線逐漸增加趨勢亦逐漸平緩，這表明隨著投加量提高，正磷酸鹽及總磷剩余去除效果雖然逐漸增高，但這種增長率逐漸弱化。綜合對比可見，最佳過氧化鈣投放量為0.5g，換算可得單位體積黑臭水最佳過氧化鈣投加量為2.5g/L。
式(2)、式(3)為過氧化鈣與水反應生成溶解于水的氧氣原理機制，由反應機制可見，隨著過氧化鈣投加量的增加，水中生成的堿性物質Ca(OH)2逐漸增多，導致水的pH持續升高，過氧化鈣在堿性溶液中與水發生化學反應的活躍度降低，這也是導致隨著二氧化鈣投加量增大去除效率上升趨勢變緩的內在機理原因。
3.2 反應時間影響分析
在進行不同投加量試驗時同步進行不同時間點的濃度檢測實驗，對應各投加量下第0、1、2、6、12、24、48小時進行濃度測試，限于篇幅，僅對投加量為0.05g及2g情況下正磷酸鹽及總磷的剩余濃度及去除效率進行描述，具體變化規律如圖2、3所示。
由圖2可知，不同投加量下黑臭水除磷效果隨反應時間均表現出逐漸增大的趨勢，這表明反應時間越長，除磷效果越好。同時，與投加量類似的是，隨著反應時間的逐漸增加，除磷效果增長率逐漸減小，過氧化鈣投加量為0.05g條件下24h與48h的除磷效率分別達到76.67%與79.17%;過氧化鈣投加量為2g條件下24h與48h的除磷效率分別達到96.67%與99.17%，除污效果已十分接近。分析認為，這是由于隨著投放的過氧化鈣不斷與水反應消耗，顆粒與水接觸面積減小，反應速度降低;過氧化鈣與水反應造成黑臭水pH值升高，進一步反應被抑制，因此綜上原因，隨著反應時間增長，除磷效果不斷提升增長越來越低。
3.3 溫度效應分析
按設計方案對不同溫度(15℃、25℃、40℃)、不同過氧化鈣投放量(0.05g、0.5g、2.0g)條件下黑臭水靜置48h后除磷效率進行檢測、分析，試驗結果如圖3除磷效率-溫度關系曲線所示。
從整體水平上看(圖3)，除磷效率與過氧化鈣投放量有很大的關系，投放量越大，除磷效果越好。不同過氧化鈣投加量下除磷效率-溫度均呈現先增后減的倒“V”形趨勢，40℃除磷效果較15℃較好。以過氧化鈣投放量為0.5g為例，40℃下正磷酸鹽與總磷去除效率分別為75.25%、70.13%;15℃下正磷酸鹽與總磷去除效率分別為77.12%、75.20%;25℃下除磷效果最優，正磷酸鹽與總磷去除效率分別為87.36%、85.13%。
綜上所述，在過氧化鈣技術治理河道黑臭水工程中使用方案為“投加量2.5g/L+反應時間大于24h+溫度25℃”時，正磷酸鹽與總磷去除效果達到85.32%與83.15%，治理效果優良且成本較低，綜合考慮屬于最佳治理方案。由此可見，引入過氧化鈣技術進行城市黑臭水河道治理，能夠獲得優良的工程效果。
4、結論
為研究過氧化鈣在城市河道黑臭水污染治理中的應用，通過向黑臭水進行不同過氧化鈣投加量、不同溫度、不同反應時間條件下的室內試驗，發現過氧化鈣在黑臭水除磷工作中具有優秀的治理效果，且治理效果隨著過氧化鈣投放量及反應時間的增長不斷提高，但與溫度之間呈倒“V”形曲線關系，25℃下處理效果最佳;綜合考慮得出最佳治理方案為“投加量2.5g/L+反應時間大于24h+溫度25℃”，正磷酸鹽與總磷去除效果達到85.32%與83.15%，治理效果優良且成本較低，為我國城市黑臭水治理工作提供了良好的范例。(來源：深州市龍崗區建筑工務局)
