黑臭水體一直是水環境的一個嚴重問題，水體灰黑惡臭影響了廣大城鄉居民的生活質量。大量工業廢水匯入河流，導致水體發生黑臭現象，水生態系統也在面臨巨大的挑戰。現階段，黑臭水體的治理主要包含3種方法，物理法、化學法和生物法。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，及其用網來吸附某些固體物質，zui終達到凈化的作用。化學法是指通過一系列的化學變化，例如酸堿中和，酸性物質過高，可以通過添加堿性制劑來平衡水體酸堿度。當廢水中包含有害物質時，可以通過添加另一反應物與之產生化學反應，生成不溶于水的物質或無害物。例如硫酸銅CuSO4，就可用氫氧化鋇Ba(OH)2來反應，生成物都為不溶物，即達到了處理的作用。生物法，很多植物、藻類本身帶有凈化水體的能力，通過本身微生物的降解，可以和黑臭水體中的有害物質進行分解，zui終達到治理黑臭水體的作用。物理法和化學法對黑臭水體短期內能達到良好效果，但均無法從根本上有效治理。生物法治理黑臭水體周期較長，對一些特定的工業廢水中的重金屬離子不可以有效降解。所以單一的方法治理黑臭水體，均不能達到長期有效的治理，其效果也存在缺陷。所以，務必根據河流水質的本身特點，制定不一樣的治理方案，多種治理工藝相結合，達到水質凈化的目的。
大沽排水河為天津市西青區代管二級排水河道，起于三孔閘，止于西青津南交界，全長24.02km，堤頂高程3.5～6.0m，河底高程-0.2～-0.53m，上口寬20～25m，下口寬8m，邊坡比1:2，河底坡降1/20000，設計水位2.7m，設計體積流量8m3/s。河道來流水體水質指標較低，入境后，指標升高再降低，但仍為GB3838－2002劣V類，氨氮含量、高錳酸鹽指數、COD較高。周邊養殖廢水排放問題后果非常的嚴重，且存在雨污合流和管網盲區問題。
采取分級處理黑臭水體。一級采用孔板式細格柵，沉砂池和沉淀池進行初步柵渣、沉砂和污泥處理；二級采用生物膜-膜反應裝置（復合MBR）裝置處理。讓其zui終達到GB3838－2002的V類水標準。
1、水質指標
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1、儀器
表1是大沽排水河不同斷面的水質監測數據。結合大沽排水河水質數據，計算綜合水質標識指數Iwq：
式中，X
1、X2由計算得到，X1為河流總體的綜合水質類別，X2為綜合水質在X1類水質變換區間內所在位置，判斷水質等級只需參考X1，X2就能；X3和X4根據比較結果得到，X3為參加綜合水質評價的水質
指標中，劣于水環境功能區目標的單項指標個數；X4為綜合水質類別與水體功能區類別的比較結果。
1.2設計進出口水質
由大沽排水河水質監測數據明顯顯而易見，位于精武鎮入境斷面的水質相對zui為嚴重。以此作為設計水質指標進口處的參照標準，見表2
2、廢水處理工藝及過程
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1、工藝原理
在復合MBR系統中首先加入填料形成生物膜，和懸浮生長的微生物共同達到對黑臭水體污染物的降解效果，兩者之間的交互作用同時提升了膜生物反應裝置系統的總體的調整機制，使復合MBR系統提升了一定的耐沖擊負荷能力。在復合MBR系統中加入填料的目的先要為了提升系統總體的耐沖擊能力，以此來保障對黑臭水體的治理效果；再者是通過添加填料，降低反應裝置中懸浮情況下活性的污泥含量，膜不易受到污染，繼而確保了相當高的膜通量。
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2、工藝過程
對黑臭水體水樣采取分級應對措施：一級采用孔板式細格柵、沉砂池和沉淀池進行初步柵渣、沉砂和污泥處理，二級運用生物膜-膜生物反應裝置處理。具體包括生物膜、曝氣管、曝氣槽、填料及其鼓風機。見圖1。
3、主要設備及其參數
該裝置以一體式MBR為基礎。膜組件浸沒在生物反應裝置中，出水需要通過負壓抽吸通過膜單元后排出。體積小，總體性強，工作壓力小，節能且不堵塞。
1）膜材質與組件。采用管式陶瓷膜，密封材質為硅橡膠，能有效避免有機膜的不足，并且化學性質穩定，抗污染性能強，抗高溫和酸堿，能在惡劣的環境下使用，機械強度高度，使用壽命長。組件構造簡單，12芯，用于中小型的水處理，替換方便，進水預處理要求低，易沖洗。
2）膜類別。采用微濾膜（MF），孔徑為0.1μm，可分離0.2～1μm的大顆粒和大分子物質，操作壓力為0.1MPa。
3）鼓風機。曝氣風機采用回轉式鼓風機，選用3臺（1備2用），凈質量120kg，風量1.09m3/min，頻率50Hz，轉速430r/min，功率為1.5kW，排風口徑為40mm。
4）格柵。格柵選取孔板式細格柵，主體材質為SUS304，柵隙為6mm，電機功率為1.8kW，柵前水深1.0m，設備長1230mm，設備寬1000mm，分離效率達到80%以上。
5）沉砂池。曝氣沉砂池，水平流速6cm/s，寬深比1.2，停留時長5min，穿孔曝氣管材質為SS304，直徑5mm。
6）沉淀池。斜管沉淀池，斜管孔徑90mm，與水平夾角60°，廢水流速0.6mm/s，表面水力負荷2.3m3/(m2•h)。
4、運轉效果
裝放在2018年7月15日開始實施，自7月15日－9月15日對進、出口斷面水質進行監測，歷時2個月，監測頻率為2次/周，共監測16組數據。COD、TP、NH3-N的zui終消除率見表3。
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1、COD的消除
裝置對COD的消除效果見圖2
由圖2可以知道，該裝置治理的COD有顯著下降之勢，進口斷面為57.13mg/L，通過16次監測后，出口斷面COD降為36.61mg/L，消除率35.92%。COD降解速率在第1個月末達到zui大，之后消除效果緩慢，zui終COD穩定在36mg/L左右，達到GB3838－2002的V類水標準。
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2、NH3-N的消除
裝置對NH3-N的消除效果見圖3
由圖3可以知道，該裝置對NH3-N消除效果與COD消除效果明顯不同。進口斷面NH3-N的質量濃度8.82mg/L，zui終出口斷面NH3-N的質量濃度3.55mg/L，滿足最近對NH3-N治理的設計需求。消除率達到59.75%。裝置前期對NH3-N消除效果比較明顯。
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3、TP消除的作用
裝置對TP的消除效果見圖4。
由圖4可以知道，對TP的消除效果近乎線性關系。進口斷面TP的質量濃度2.18mg/L，治理2個月后，TP的質量濃度下降到0.48mg/L，滿足最近對TP治理的設計需求，消除率達到77.98%。對TP含量數據和監測周期進行解析，可得出的經驗公式ρ(TP)/(mg•L-1)=2.248-0.1248x（x為檢測次數），有關系數R2=0.9755。
5、結論
針對河流黑臭水體，采取分級應對措施。一級處理工藝采用孔板式細格柵，沉砂池和沉淀池進行初步柵渣、沉砂和污泥處理。二級處理工藝運用生物膜-膜反應裝置（復合MBR）處理黑臭水體。
zui終大沽河排水主要污染物COD和NH3-N、TP的質量濃度由zui初的57.13mg/L和8.8
2、2.18mg/L分別下降到36.61mg/L和3.5
5、0.48mg/L，zui終消除率分別達到35.92%和59.75%、77.98%。滿足初期設計出口水質指標，CODzui終達到GB3838－2002的V類水標準。長期以此治理黑臭水體，有希望達到V類水標準。
本設備體積小、總體性強、工作壓力小且節能[10]。若采用超濾膜，選取更大型號的設備，對水體的治理效果將尤為顯著。但運用生物膜技術治理黑臭水體，膜易受污染，且造價昂貴，所以作為城市治理污廢水仍未得到推廣與普及。所以，還要做更深入的研究。
作者：趙鵬，孫書洪
