曝氣增氧技術(shù)在城市黑臭河道治理中的應用研究

李永娜

（臨清市污水處理廠,山東 臨清 252600）

0 引言

近年來，我國河流污染日益嚴重，城市黑臭河現(xiàn)象已成為普遍問題，消除城市河流黑臭現(xiàn)象，改善城市河道水環(huán)境已成為亟待解決的問題之一[1]。河流污染對城市經(jīng)濟發(fā)展和人民生活水平改善的約束作用已日益明顯，必須采取相應的措施進行控制與治理。水體中溶解氧的不足是河流產(chǎn)生黑臭現(xiàn)象的主要原因之一，而通過曝氣增氧可有效增加水體中的溶解氧。目前水體曝氣增氧技術(shù)主要有人工曝氣復氧，大氣復氧和水生生物通過光合作用傳輸部分氧氣等三種途徑[2]。按照鼓風曝氣產(chǎn)生氣泡的大小，人工曝氣增氧分為普通曝氣方式和微孔曝氣方式。本文利用普通鼓風曝氣和微米曝氣技術(shù)，使用空氣和臭氧兩種進氣方式比較分析黑臭水體的富氧能力和污染物的去除效果。

1 實驗材料

表1 試驗用水初始水質(zhì)指標

1.1 試驗水樣

實驗水樣取自某黑臭河流，水質(zhì)初始指標如表1。

1.2 曝氣方法選擇

試驗分別采用普通鼓風曝氣和微米曝氣技術(shù)，利用空氣和臭氧不同曝氣組合方式對黑臭水體進行處理，比較不同曝氣技術(shù)對黑臭水體污染物去除的效果。實驗裝置共分為以下四種：以空氣為載體的普通曝氣和微米曝氣，以臭氧為載氣的普通曝氣和微米曝氣。

2 主要測定指標及測定方法

圖1 不同曝氣增氧方式對水體CODcr的去除效果

試驗開始前向反應器內(nèi)注人20L黑臭河道原水作為試驗用水。實驗時間l00min，分別在第0、20、40、60、80 和l00min 進行水質(zhì)分析。以上試驗均重復進行3 次，以盡量減小誤差。主要測定指標及方法分別為：CODcr:重鉻酸鉀法；NH3-N:納氏試劑光度法；TP:鉬酸銨分光光度法；土臭素[Geosmin(蔡烷醇類)]:氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀；2-甲基異茨醇[2-MIB (冰片烷醇類)]:氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀；色度:稀釋倍數(shù)法；濁度:濁度儀。

圖2 不同曝氣增氧方式對水體NH4+-N的去除效果

圖3 不同曝氣增氧方式對水體TP的去除效果

3 結(jié)果

3.1 CODcr去除效果比較

通過對比四種不同方式曝氣對CODcr去除效果，微米曝氣技術(shù)對CODcr去除效果明顯優(yōu)于普通鼓風曝氣。當曝氣時間到達60分鐘時，微米曝氣組CODcr去除率達到30%以上，而在空氣普通曝氣和臭氧普通曝氣組在曝氣60分鐘后CODcr去除率僅達到17.65%和18.63%。與普通鼓風曝氣技術(shù)相比，微米曝氣技術(shù)可滿足在較短的時間內(nèi)達到理想的CODcr去除效果。

圖4 不同曝氣增氧方式對水體色度的影響

3.2 NH4+-N、TP去除效果比較

水體中存在大量的氮磷是水體富營養(yǎng)化的主要原因，利用曝氣增氧技術(shù)可一定程度上降低水體中的氮磷含量，減少水中富營養(yǎng)化現(xiàn)象的出現(xiàn)。如圖所示，在相同載氣情況下，微米曝氣組氮磷去除率明顯高于普通鼓風曝氣組。而相同曝氣技術(shù)下，臭氧和空氣載氣的不同引起的NH4+-N 去除效果差別不明顯。但臭氧曝氣組對TP去除率卻低于空氣曝氣組。

圖5 不同曝氣增氧方式對水體濁度的影響

圖6 不同曝氣增氧方式對水體臭味物質(zhì)的去除效果

3.3 色度濁度去除效果比較

色度和濁度是衡量水體污染程度的主要感官指標。如圖所示，通過曝氣增氧處理，在曝氣增氧初期（20min），各組水體的色度濁度值均升高，隨著曝氣增氧的進行，水體的色度和濁度逐漸降低。對比幾種不同曝氣增氧處理方式結(jié)果顯示，在曝氣處理60分鐘后水體的濁度和色度明顯下降，且微米曝氣處理對水體色度和濁度去除效果好于普通鼓風曝氣。

3.4 臭味物質(zhì)去除效果比較

如圖6所示，對比不同曝氣增氧方式對臭味物質(zhì)去除效果，微米曝氣處理方式對臭味物質(zhì)的去除效果明顯優(yōu)于普通鼓風曝氣組。在曝氣處理80分鐘，臭氧微米曝氣和空氣微米曝氣組對臭味物質(zhì)土臭素的去除率分別達到56.87%和42.76%，而臭氧普通曝氣組和空氣普通曝氣組在80分鐘對土臭素的去除率僅有35.43%和22.56%。但同樣微米處理組，臭氧和空氣載氣的而不同對臭味物質(zhì)去除效果比較結(jié)果顯示，臭氧載氣組對臭味物質(zhì)土臭素的去除效果由于空氣載氣組。

4 結(jié)論

通過對比幾種不同曝氣增氧方式去除污染物的效果，結(jié)果顯示四種曝氣增氧方式均能降低水體污染物。

微米氣泡具有更大的比表面積，增大了氧傳遞過程中氣液界面積；且微米氣泡因浮力小，上浮速度小，使氣泡在水中停留時間邊長，增加了氧傳遞的作用時間，可有效增大水體中氧傳遞效率，提高水體中溶解氧含量，水體溶解氧的增加對污染物的去除產(chǎn)生決定性的影響[3,4]。本研究發(fā)現(xiàn)臭氧結(jié)合微米曝氣方式能有效降低水中污染物，值得在治理黑臭河中推廣使用。

[1]復盛.水和廢水監(jiān)測分析方法[M].中國環(huán)境科學出版社,2002.

[2]于玉彬,黃勇.城市河流黑臭原因及機理的研究進展[J].環(huán)境科技,2010,23(A02):111-114.

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[4]陳玉霞.曝氣復氧條件下黑臭河道底泥內(nèi)源氮的遷移轉(zhuǎn)化行為研究[D].上海:華東師范大學,2011.