1、太湖等淺水湖泊暴發(fā)的藻源性局部黑臭水體嚴重威脅飲用水安全和湖泊生態(tài)系統(tǒng)，快速大面積復氧是控制黑臭水體形成及應急處置的技術關鍵。本論文在人工復氧控制黑臭水體試驗研究的基礎上，集成了曝氣接觸復氧、揚水筒等技術優(yōu)勢，研發(fā)了一種適宜淺水湖泊人工復氧的的升流循環(huán)復氧裝置，通過構造和運行參數(shù)的優(yōu)化研究，大幅度提升了該裝置的復氧及溶解氧擴散能力;并通過性能研究、氧傳遞研究及fluent模型研究，分析了該裝置對黑臭水體的復氧性能及參數(shù)優(yōu)化潛力，為局部黑

2、臭水體應急處置提供了技術支撐和新型復氧裝備。
　　在人工復氧控制湖泊局部黑臭水體影響因素研究中，取藻密度為1.0×109cells/L的太湖藍藻堆積區(qū)富藻水在28℃水溫下進行靜態(tài)模擬試驗，從黑臭水體的發(fā)生、抑制黑臭水體產生和黑臭水體應急處置3個層面進行研究，通過對致臭和致黑物質產生與溶解氧定量關系的解析發(fā)現(xiàn):無復氧條件下藍藻堆積區(qū)富藻水中CODMn、鐵、錳、二甲基三硫醚濃度隨時間持續(xù)升高，6d后水質發(fā)生明顯的黑臭現(xiàn)象;當采用人工復

3、氧維持1.00mg/L以上的溶解氧濃度時，還原態(tài)鐵、錳離子和硫醚等致黑臭物質得到氧化，可有效防止水體發(fā)黑發(fā)臭，并可使已發(fā)生黑臭的水體恢復正常感觀和水質，表明溶解氧是控制水體黑臭問題的關鍵因素，研發(fā)出適宜湖泊的復氧裝置是解決湖泊局部黑臭水體問題的技術關鍵。
　　有鑒于此，本研究團隊研發(fā)了3種適于局部黑臭水體應急處置的升流循環(huán)復氧裝置，其中敞開式帶氣體分割填料的Ⅲ型小試裝置復氧效果優(yōu)于小試裝置Ⅰ和Ⅱ;通過優(yōu)化該設置的釋放頭、增加復氧區(qū)

4、域的高度、使用多面空心球填料、設置最佳長度的曝氣管等構造方面的優(yōu)化提高了該裝置的復氧效果;通過提高進水孔的數(shù)量、采取錯行橫切進水口、增加提升筒直徑等方法，可有效提升該裝置的提水循環(huán)能力和氧擴散能力。在上述研究基礎上建立了該裝置氧傳質模型。
　　在小試裝置基礎上研發(fā)了中試復氧裝置并開展了中試裝置性能試驗研究。研究結果表明，升流循環(huán)復氧裝置具有良好的復氧效率，Ⅲ型復氧裝置可在28h內，使水深1.80m，面積200m2模擬黑臭水體邊緣溶

5、解氧恢復到1.69mg/L，供氧效率26％，復氧對水中CODCr、氨氮等的降解具有促進的作用，該裝置實現(xiàn)了對模擬黑臭水體的應急復氧和處置，研發(fā)的復氧裝置獲得了2項國家發(fā)明專利授權。
　　本研究采用Ⅲ型中試復氧裝置進一步開展了氧傳遞規(guī)律研究試驗，研究表明，升流循環(huán)復氧裝置的氧傳遞規(guī)律為由中心點向四周徑向擴散，氧濃度遞減;縱向溶解氧先由裝置區(qū)向復氧區(qū)水面表層擴散，繼而由表層向水面下層傳遞;表層和中層溶解氧濃度接近，近池底溶解氧升高緩慢

6、。中試裝置實際氧傳遞能力為2.57kgO2/h，氧利用率為34％，其中84.09％的溶解氧參與水中CODCr的降解，15.91％體現(xiàn)為表觀水體氧溶解氧值。
　　采用fluent模型對中試復氧裝置在黑臭水體中的氧傳遞規(guī)律進行了數(shù)學模擬，模擬中試裝置在長寬各100m，深1.80m的黑臭水體復氧時的流態(tài)及區(qū)域復氧性能，模擬結果顯示:復氧裝置速度流場影響半徑為82.50m，呈傘狀速度梯度分布;水中DO分布是一個非穩(wěn)態(tài)過程，模擬顯示中試復氧