河道曝氣技術(shù)研究進(jìn)展

姜登嶺　楊兆華　劉雪妮

【摘 要】隨著社會的發(fā)展，污染物的大量排放使得河道的污染問題越來越嚴(yán)重，河道曝氣作為一種有效的治理受污染水體的技術(shù)，越來越多的應(yīng)用于實(shí)踐中。本文簡述了河道曝氣技術(shù)的原理，河道曝氣裝置及其應(yīng)用，并從中總結(jié)出河道曝氣技術(shù)的發(fā)展方向及前景。

【關(guān)鍵詞】污染；富營養(yǎng)化；河道曝氣；進(jìn)展

The Research Progress of River Aeration Purification Technology

JIANG Deng-ling YANG Zhao-hua LIU Xue-ni

（North China University of Science and Technology College of Architecture Engineering，Hebei Tangshan 063009，China）

【Abstract】With the development of the society， the discharge of la large number of pollutant makes river pollution problem became more and more serious. River aeration as an effective technology for polluted water， was more and more applied in practice. This paper introduces the principle of river aeration technology， river aeration device and its application， and summarizesthe development direction and prospect of river aeration technology.

【Key words】Pollution；Eutrophication；River aeration；Progress

隨著工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的發(fā)展，越來越多的工業(yè)廢水和城鎮(zhèn)生活污水排入河流，再加上農(nóng)村污水的過量排放，污染物的納入量已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了河流的自凈能力，使得河道呈現(xiàn)重污染狀態(tài)，出現(xiàn)富營養(yǎng)化甚至黑臭現(xiàn)象，已經(jīng)嚴(yán)重的影響到社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，急需一種經(jīng)濟(jì)有效且無污染的方法對富營養(yǎng)水體進(jìn)行治理。河道主要的治理手段有物理法、化學(xué)法和生物生態(tài)法，以及組合方法。河道曝氣技術(shù)作為一種投資少、見效快的河流污染治理技術(shù)，在很多國家被優(yōu)先采用[1]。

1 河道曝氣技術(shù)

DO是水體凈化的重要因素之一。DO含量高，水體中好氧微生物活性強(qiáng)，對水體中各類污染物的降解能力強(qiáng)，使水體較快得到凈化；反之，DO含量低，不利于好氧微生物，水體中污染物降解緩慢，缺氧時(shí)水體中的有機(jī)物被厭氧微生物降解產(chǎn)生H2S、甲硫醇及FeS等致黑致臭物質(zhì)。

河道曝氣技術(shù)是針對河流中污染物含量高大量消耗DO致使水體缺氧，人工向水體中充入空氣（氧氣），加速水體復(fù)氧。河道人工曝氣復(fù)氧的凈化機(jī)理是： 人工向水體中充入空氣或純氧，從而提高水體中的DO濃度，增加好氧菌的繁殖速度，抑制厭氧菌和藻類的繁殖，去除水體黑臭現(xiàn)象，增強(qiáng)水體的自凈能力。

曝氣裝置，又稱為空氣擴(kuò)散裝置，是處理系統(tǒng)的重要設(shè)備，按曝氣方式可以將其分為鼓風(fēng)曝氣裝置和表面（機(jī)械）曝氣裝置兩種。鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)由鼓風(fēng)機(jī)、空氣輸送管道以及曝氣裝置所組成，利用浸沒式多孔擴(kuò)散器或空氣噴嘴將空氣或純氧氣充入污水中；機(jī)械曝氣裝置又稱表面曝氣裝置，利用機(jī)械設(shè)備攪動污水使大氣中的空氣溶解于污水中。目前廣泛使用的是鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)。

2 河道曝氣技術(shù)應(yīng)用

20世紀(jì)60年代起，曝氣技術(shù)逐漸應(yīng)用于河道治理[2]，國內(nèi)外河道曝氣復(fù)氧技術(shù)主要有以下幾種：

微孔曝氣：由鼓風(fēng)機(jī)和微孔布?xì)夤芙M成的鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)，氧轉(zhuǎn)移速率高，施工精度要求高，維修較困難，受潮汐河流水位影響，占地面積較大，運(yùn)行噪聲較大，投資較大。

純氧曝氣：可以分為兩種形式：純氧一微孔布?xì)馄貧庀到y(tǒng)和純氧一混流增氧系統(tǒng)，氧轉(zhuǎn)移效率高，占地面積小，系統(tǒng)運(yùn)行可靠、無噪音，安裝方便不易堵塞。

葉輪吸氣推流式曝氣：葉輪吸氣推流式曝氣器是使用較多的充氧設(shè)備之一，有軸向流液下曝氣器和復(fù)葉推流式曝氣器兩種曝氣器。安裝方便，受水位影響較小，占地少，維修簡單方便，葉輪易被堵塞纏繞，影響航運(yùn)，可能會形成一些泡沫，影響美觀。

射流曝氣：射流曝氣器混合攪拌作用強(qiáng)，具有較高的充氧能力、氧利用率和氧動力轉(zhuǎn)移效率，構(gòu)造簡單、工作可靠、不易堵塞、易維修管理。

周杰等[3]使用河道曝氣技術(shù)發(fā)現(xiàn)DO濃度能有效提高，水體中的致黑臭物質(zhì)被消除，可以有效的改善或緩解河道黑臭現(xiàn)象。王文林[4]等在張家港市重污染河道花園浜河中使用了太陽能曝氣治理技術(shù)，發(fā)現(xiàn)DO有顯著提升，水體的濁度明顯降低，COD、TN、NH3-N、TP濃度顯著降低。韓國釜山港灣使用葉輪吸氣式曝氣充氧裝置進(jìn)行處理，結(jié)果表明可以增加DO、削減COD 、改善透明度、消除臭味[5]。孫從軍等[6]人通過對蘇州河進(jìn)行曝氣的試驗(yàn)，得出以下結(jié)論，在DO充足的情況下，亞鐵離子與氧的反應(yīng)速率很快，在半個(gè)小時(shí)內(nèi)就有90%的去除率，河水臭味能夠得到消除，水體色度逐漸提高，COD、BOD5等指標(biāo)大幅降低。

3 發(fā)展前景

綜合河道曝氣技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀，認(rèn)為河道曝氣技術(shù)有以下幾個(gè)發(fā)展方向：

1）研發(fā)高效低耗的曝氣設(shè)備。在高效率的前提下實(shí)現(xiàn)節(jié)能，如使用變速驅(qū)動器或節(jié)流閥，開發(fā)脫離孔隙擴(kuò)散的曝氣器，與太陽能等新能源相結(jié)合，消除管材的摩擦阻力等。

2）深入對曝氣理論的研究。通過對曝氣過程中氧氣利用效率和污染物去除效率理論的完善，來實(shí)現(xiàn)河道曝氣技術(shù)的數(shù)學(xué)模擬，從而實(shí)現(xiàn)在模型中對設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化改善，并將其應(yīng)用到實(shí)踐中去。

3）精準(zhǔn)曝氣。精確曝氣系統(tǒng)就是通過動態(tài)地優(yōu)化與調(diào)整曝氣、回流等主要運(yùn)行參數(shù)，達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行的目的，從而極大地節(jié)省運(yùn)行電耗和人工費(fèi)，保證了處理效果。與傳統(tǒng)曝氣方式相比，精確曝氣系統(tǒng)可以降低電耗，使DO穩(wěn)定在設(shè)定的范圍內(nèi)，從而保證穩(wěn)定的處理效果，具有研究和推廣價(jià)值。

4 小結(jié)

河道曝氣技術(shù)能夠有效的凈化富營養(yǎng)水體，在一定程度上降低河流的污染程度，可以針對不同的環(huán)境和需要選擇不同的曝氣裝置。曝氣效果的影響著生物處理系統(tǒng)的效率，曝氣是一個(gè)非常耗能的過程，因此，如何能高效低耗的曝氣是河道治理技術(shù)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]許巍，孫水裕，袁斌.城鎮(zhèn)污染河流修復(fù)技術(shù)研究進(jìn)展[J].廣東工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，21（4）：85-90.

[2]Pimpunchat B， Sweatman W， Wake G， et al.A mathematical model for pollution in a river and its remediation by aeration[J]. Applied Mathematics Letters，2009，22（3）：304-308.

[3]周杰，章永泰，楊賢智.人工曝氣復(fù)氧治理黑臭河流[J].中國給水排水，2001，17（4）：47-49.

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[5]朱廣一，馮煜榮，詹根祥.人工曝氣復(fù)氧整治污染河流[J].城市環(huán)境與城市生態(tài)，2004，17（3）：30-32.

[6]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].工程與技術(shù)，2001，4：12-15.

[責(zé)任編輯：朱麗娜]