喷头的选型对景观水体富营养化修复的影响

赵治萍

（成都京东方光电科技有限公司四川成都611731）

喷头的选型对景观水体富营养化修复的影响

赵治萍

（成都京东方光电科技有限公司四川成都611731）

在增加景观水体美学价值的同时，将喷泉作为人工复氧的一种方式，采用三种形式喷头和四种喷水时长组合成12种工况，研究了其对小区景观水体的修复效果。结果表明：直筒形喷头喷水3h的处理效果最好，三种喷头中，直筒形喷头处理效果最佳，四种喷水时长中，3h的喷水时长是最经济的时间长度。实验前后，水体中DO总体提高52%，TN、TP、叶绿素a总体下降分别为62%、85%、71%，水体从极富营养状态恢复到中富营养状态。

景观水体；富营养化；喷头

1　试验方案

1.1试验材料

本试验自行组装喷泉装置，所用潜水泵型号为32（JY）WQ8-26-1.1，流量为8m3/h，扬程12m，功率1.1kW。试验选用倒锥形、直筒形和莲蓬形3种喷头，各自最大喷洒半径分别为0.4m、0.5m、0.8m。

本实验选择成都A小区的景观水池作为试验场地，面积42.88m2，平均水深765mm，底泥平均厚47mm，呈黑色松散颗粒状。池内生长有睡莲，水体各初始水质平均值：TN为1.809mg/L；TP为0.555mg/L；叶绿素a（Chla）为0.172mg/L；DO为4.255mg/L。

1.2试验方法

试验从2015年3月18日开始，6月10日结束，历时12周，1周运行1个工况，每个工况对应1种喷头和1种喷水时长，见表1。

表1　各工况安排

每次取水样在下一个工况开始前进行，试验在平面上布置4个取样点，分别在距离泵竖轴1.0m、1.5m、2m、3m位置，取样深度0.4m。记录12个工况下DO、TN、TP和Chla的变化数据，计算平均值。

2　试验结果及分析

2.1池水富营养化总修复效果

试验前后，池内水质好转，DO 6.466mg/L，提高了52.0%；TN 0.690mg/L，下降了61.9%；TP 0.083 mg/L，下降了85%；Chl a到0.050mg/L，下降了70.9%；水体透明度得到改善。试验前池内水质达到极富营养状态，试验后恢复到中富营养状态。

2.2不同工况水质指标的变化

试验连续运行12个工况如图1所示。由图可知，TN、TP、Chl a三个指标对应的曲线变化基本一致，在第3个工况、第7个工况以及第11个工况下，水质迅速改善。分析发现，试验所用的3种喷头最经济的喷水时间长度皆为3h，低于3h喷头的供氧能力没有完全发挥出来，高于3h喷头的供氧能力达到上限。从图上可以看到，工况7处理效果在12个工况中是最好的，该工况对应的喷头是直筒形喷头，运行的时间是3h。分析原因，直筒形喷头口径最大，喷水阻力最小，喷出的流量最大，对水体的扰动作用最强，且上扬水柱在空中发散，增大气相和液相接触面积，复氧效果最好。

图1　不同工况水质指标的变化

由图可知，DO的变化曲线两头较平缓，中间变化大，变化程度不及其他3个指标。分析原因，倒锥形喷头运行的前4个工况污染物的浓度比较高，喷头的供氧能力有限，所以DO的改善不是很明显。而在直筒形喷头运行的中间4个工况中，一方面由于前面倒锥形喷头的作用，污染物浓度得到一定程度的降低，另一方面由于喷头自身的供氧能力强，所以在这一阶段DO的变化是最快的。而对于莲蓬形喷头运行的后4个工况，DO变化慢是因为前8个工况的运行改善了水体的污染程度，DO已得到较大的提高，剩余提升空间小。

2.3不同喷头处理效果比较

图2　三种喷头水质指标变化率比较

由图可知，4个研究指标中，除Chl a外其他3个指标都是在直筒形喷头运行阶段得到最快的恢复，这说明直筒形喷头供氧能力最强，对污染物的去除效率最高。

从图上还可知，莲蓬形喷头的作用效果比倒锥形喷头好，因为莲蓬形喷头的优势在于上扬水柱与空气的接触面积最大，喷洒半径最大，对水体的扰动范围最宽最均匀，因此作用效果仅次于直筒形喷头。故3种喷头处理效果为直筒形喷头＞莲蓬形＞倒锥形喷头。

2.4不同时长处理对水质的影响

在喷水时间长度为3h的工况下，TN、TP、Chl a的去除率最高。从1h喷水时间长度延长到2h后，除Chla外所研究的3个指标的变化率增加幅度是比较大的。而延长到2h后，水体极大的改善了氧传递通路，所以出现较大的变化。而将喷水时间长度继续延长到3h后，水体形成较稳定的氧传递通路，进入了最佳工作状态，所以此时各指标的变化率最大。继续将时间延长到4h，去除率并没有明显变化，这说明此时喷头供氧能力已经达到饱和，喷水过程中水体各点的氧浓度已不再提高，单位时间内消耗的电能的利用率已经明显下降了。

3　结语

（1）利用喷泉对城市景观水体进行机械复氧，能够增加水体的溶解氧水平，加速水体循环，有效地去除N、P等营养元素，减少藻类，改善水体的富营养化程度。（2）试验所用喷头中，直筒形喷头处理效果最好，莲蓬形喷头次之，倒锥形喷头最差。选择喷头进行水体修复时可以此为参考。（3）将喷水时间从1h延长到2h水质变化率较大，从2h延长到3h水质变化率达到最大，再延长到4h水质变化率降低，本试验3h的喷水时长证明是最经济有效的喷水时长。

［1］王晟，徐祖信.从生态学观点看湖泊藻类控制技术的体系［J］.上海环境科学，2003，2（5）：75-78.

［2］吴晓诚，段晓军.微污染水源处理的研究进展［J］.广东化工，2009，6（8）：77-78.

［3］张同祺，李勇.外源污染负荷对人工曝气修复河道的影响研究［J］.环境科技，2012，25（1）：13-17.

赵治萍（1986—），男，河北遵化人，大学本科，高级工程师，水处理专业。