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城市水体发生黑臭,将会加剧水资源短缺,破坏景观环境,使水体丧失资源功能,严重时会影响周边居民的身体健康,使人头痛、恶心甚至损害中枢神经。2016年初住建部与环保部联合发布的黑臭水体排查结果显示:全国295座地级及以上城市,共排查出黑臭水体1861个。由于黑臭水体对城市经济发展和居民身体健康均存在巨大影响,故治理工作迫在眉睫。由于黑臭水体治理是一个系统工程且水体的黑臭成因、污染现状、影响因素等各不相同,需要提出有针对性的治理方案,实现一河一策的治理工作。本研究主要通过监测,掌握曹家沟水质及其变化情况,以监测数据为基础,应用因子分析法对各指标进行分析,判定曹家沟黑臭的主控因子,确定导致曹家沟水体黑臭的关键指标。通过分析各主控因子之间的关系,选用BP人工神经网络模型,建立曹家沟黑臭水质预测模型,并利用黑臭预测模型对曹家沟黑臭情况进行预测,确定各指标需要达到的去除率。最后结合黑臭预测模型,通过曝气增氧和混凝试验研究,比较各方法对污染物的去除效果,并通过模型预测该实验条件下的水质情况。选择合适的黑臭水体处理技术,提出曹家沟综合整治方案。得出以下结论:研究表明曹家沟水质属于重度黑臭水体,有机污染、氮磷污染十分严重。DO、COD及NH4+-N变化受采样点位置影响较大。通过因子分析法,得出曹家沟黑臭主控因子为COD、NH4+-N、PO43--P、DO、T和Fe,以DO作为响应指标建立BP神经网络预测模型,预测结果表明8℃时,各指标消减量达到20%时,DO>2 mg/L,消减量达到40%时,DO>4 mg/L;18℃时,各指标消减量达到40%时,DO>2 mg/L,消减量达到60%时,DO>4 mg/L。温度越高,水中污染物耗氧速率越高,水中DO越低,需要消减的污染物比例越大。通过对曹家沟原水进行混凝及曝气试验研究,结果表明,磁絮凝方法对COD和磷酸盐的最大去除率可分别达到89.77%和98.14%,作为水体应急处理方法,可使水体迅速恢复良好的感官效果;曝气增氧方法对COD的最大去除率可达到65%,曝气时投加活性污泥可使COD和氨氮的去除率分别提升至86.96%和84.14%。在最佳试验条件下,曝气与磁絮凝联合进行,水中色度、COD、NH4+-N、PO43--P、TP、Fe的去除率可分别达到96%、99.42%、80.87%、100%、99.22%和85.35%,各指标消减量都达到80%以上,根据预测模型可知此时DO>5 mg/L,水体黑臭得到有效治理。