曝氣增氧技術(shù)治理有機(jī)污染河流的研究進(jìn)展

宋蘭蘭　徐　群　曹建鋒

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曝氣增氧技術(shù)治理有機(jī)污染河流的研究進(jìn)展

宋蘭蘭1、2徐群2曹建鋒3

（1河海大學(xué)水文水資源學(xué)院江蘇南京2100982南京水利科學(xué)研究院江蘇南京210029 3南京瑞盛環(huán)保科技有限公司江蘇南京210000）

城市河流有機(jī)污染嚴(yán)重，水體流動(dòng)性差，自凈過程緩慢，復(fù)氧速率遠(yuǎn)低于耗氧速率，大多處于厭氧狀態(tài)，水質(zhì)難以改善。針對(duì)城市河流污染特點(diǎn)，提出再造好氧微生物有氧環(huán)境體系，加快生物降解速率開展生態(tài)修復(fù)。論文從曝氣模式確定和曝氣量選擇論述該技術(shù)應(yīng)用關(guān)鍵。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)應(yīng)重視環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的統(tǒng)一。

曝氣增氧；有機(jī)污染；城市河流；生態(tài)整治

1　我國(guó)城市黑臭河治理面臨挑戰(zhàn)和機(jī)遇

健康河流是生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，是城市宜居生活的基本保證。我國(guó)城市排水設(shè)施建設(shè)滯后，管網(wǎng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)性差，存在雨污混流；配套收集系統(tǒng)不完善，污水排放去向不明確，難以全面截污；雨污混合水和未經(jīng)處理的污水排入河涌，導(dǎo)致水體污染。治理黑臭河流有物理法、化學(xué)法、土壤生物工程法和生物生態(tài)法。物理法利用現(xiàn)有水利工程或機(jī)械設(shè)施治理外源和內(nèi)源污染，包括截污、疏浚、調(diào)水、機(jī)械除藻等，治理效果好，工程大，受當(dāng)?shù)厮牡乩項(xiàng)l件限制。化學(xué)法投加混凝劑、吸附劑去除污染物，見效快，費(fèi)用高，易形成二次污染，應(yīng)用有限。土壤生物工程法利用存活的植物及其他輔助材料構(gòu)筑各類結(jié)構(gòu)改善水質(zhì)，如生物浮床、生態(tài)廊道等，對(duì)場(chǎng)地要求高，治理時(shí)間長(zhǎng)，效果好，不抗沖擊，影響行洪。生物生態(tài)法構(gòu)建利于有益微生物菌群生存的有氧環(huán)境，提高自凈能力處理水體，有生物曝氣、生物膜法、生物氧化塘等，費(fèi)用低，處理程度高。向水體充空氣（或氧氣），恢復(fù)和增強(qiáng)好氧微生物活力，凈化水質(zhì)的曝氣增氧技術(shù)是生物生態(tài)法一種，被很多國(guó)家優(yōu)先采用。針對(duì)我國(guó)河流污染特點(diǎn)及水動(dòng)力條件，選擇經(jīng)濟(jì)、高效的曝氣增氧技術(shù)，對(duì)河流生態(tài)恢復(fù)有重要的理論指導(dǎo)意義。

2　曝氣方式優(yōu)化研究

20世紀(jì)50～60年代，英、德、美等發(fā)達(dá)國(guó)家開始用曝氣增氧技術(shù)解決因暴雨污水或污染引起的河流急劇缺氧問題，效果良好[1,2]。北京、重慶、上海等地實(shí)施曝氣技術(shù)治理黑臭河道后，水質(zhì)均達(dá)到或優(yōu)于國(guó)家Ⅴ類水域標(biāo)準(zhǔn)。城市河流有機(jī)污染嚴(yán)重，溶解氧偏低。暴雨攜帶污染物質(zhì)入河后，水體污濁，光合作用減弱，溶解氧繼續(xù)下降[3]。溶解氧是建立菌-藻生態(tài)系統(tǒng)，啟動(dòng)自凈能力的關(guān)鍵[4]，可鈍化底泥[5]，抑制底泥中磷和氨氮釋放[6]。夜間曝氣明顯抑制藻類生長(zhǎng)，控制富營(yíng)養(yǎng)化[7,8]。曝氣方式種類多，有水體曝氣、底泥曝氣、鼓風(fēng)曝氣、機(jī)械曝氣、射流曝氣、空氣曝氣、純氧曝氣和臭氧曝氣等。有四種設(shè)計(jì)參數(shù)確定曝氣方式：一是耗氧水質(zhì)指標(biāo)。如張闖對(duì)比了12種曝氣布置的COD、氨氮去除率后，選擇微孔霧化曝氣和橡膠壩曝氣[9]。

3　曝氣增氧量的選擇

曝氣所耗功率是曝氣增氧技術(shù)應(yīng)用推廣關(guān)鍵。河流耗氧物質(zhì)包括還原性物質(zhì)、易降解有機(jī)物、硝化以及固態(tài)和難降解有機(jī)污染物。曝氣量按需定供是最經(jīng)濟(jì)的。耗氧量估算有兩種：（1）數(shù)學(xué)模型法。實(shí)際運(yùn)用中發(fā)現(xiàn)曝氣后黑臭現(xiàn)象略有好轉(zhuǎn)，但總體效果不盡如人意。數(shù)學(xué)模型法是理想狀態(tài)下河流需氧量，不確定因素（水溫、流速和再懸浮等）影響其精確性，據(jù)此選擇充氧設(shè)備，往往造成曝氣量不足。（2）實(shí)驗(yàn)方法，即依據(jù)去除率確定曝氣量。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)曝氣量增加不能明顯提高水質(zhì)。

4　結(jié)語

曝氣增氧技術(shù)構(gòu)建河流本土微生物良好的棲息環(huán)境，提高污染物降解率，有效消除河道黑臭現(xiàn)象，占地小、投資少、運(yùn)行簡(jiǎn)單、處理水量大、無二次污染等優(yōu)點(diǎn)，是治理有機(jī)污染型河道有效、經(jīng)濟(jì)的方法。應(yīng)用時(shí)需合理設(shè)定曝氣量和曝氣方式；充分利用現(xiàn)有的水利設(shè)施和治理河道現(xiàn)狀，結(jié)合生態(tài)水力學(xué)和生物學(xué)相關(guān)原理，在提高氧利用率的前提下降低能耗，尋求生態(tài)治理、景觀設(shè)計(jì)雙贏的生態(tài)水力建設(shè)之路。

[1]張紹君.純氧曝氣快速消除河流黑臭工程效果及河道影響因素研究[M].清華大學(xué),2010.

[2]孫從軍,張明旭.河道曝氣技術(shù)在河流污染治理中的應(yīng)用[J].環(huán)境保護(hù),2001,4:12-14,20.

[3]鄧思思.嘉興平原河網(wǎng)溶解氧平衡研究[M].浙江大學(xué),2013.

[4]朱健.組合生物修復(fù)技術(shù)在黑臭河流污染治理工程上的應(yīng)用研究[M].中南林業(yè)科技大學(xué),2009.

[5]高靜思.城市景觀河流水質(zhì)調(diào)控技術(shù)研究[M].清華大學(xué),2009.

[6]袁文權(quán),張錫輝,張麗萍.不同供氧方式對(duì)水庫(kù)底泥氮磷釋放的影響.湖泊科學(xué),2004,16(1):28-34.

[7]朱亮.不同磷濃度、氮源和曝氣方式對(duì)淡水藻類生長(zhǎng)的影響[M].重慶大學(xué)2007.

[8]王風(fēng)賀,王國(guó)祥,劉波,等.曝氣增氧技術(shù)在城市黑臭河流水質(zhì)改善中的應(yīng)用與研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2012,40(10):6137-6138,6141.

[9]張闖,陶濤,李爾.佛山水道及其支涌復(fù)氧試驗(yàn)研究[J].工業(yè)安全與環(huán)保,2005,31(11):17-20.

宋蘭蘭（1973—），女，江蘇高郵人，博士后，主要從事水生態(tài)與水環(huán)境方面研究工作。