宋蘭蘭　徐　群　曹建鋒

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曝氣增氧技術治理有機污染河流的研究進展

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

城市河流有機污染嚴重，水體流動性差，自凈過程緩慢，復氧速率遠低于耗氧速率，大多處于厭氧狀態(tài)，水質(zhì)難以改善。針對城市河流污染特點，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。論文從曝氣模式確定和曝氣量選擇論述該技術應用關鍵。在實際應用時應重視環(huán)境效益、經(jīng)濟效益和社會效益的統(tǒng)一。

曝氣增氧；有機污染；城市河流；生態(tài)整治

1　我國城市黑臭河治理面臨挑戰(zhàn)和機遇

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。我國城市排水設施建設滯后，管網(wǎng)設計系統(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，導致水體污染。治理黑臭河流有物理法、化學法、土壤生物工程法和生物生態(tài)法。物理法利用現(xiàn)有水利工程或機械設施治理外源和內(nèi)源污染，包括截污、疏浚、調(diào)水、機械除藻等，治理效果好，工程大，受當?shù)厮牡乩項l件限制?；瘜W法投加混凝劑、吸附劑去除污染物，見效快，費用高，易形成二次污染，應用有限。土壤生物工程法利用存活的植物及其他輔助材料構筑各類結構改善水質(zhì)，如生物浮床、生態(tài)廊道等，對場地要求高，治理時間長，效果好，不抗沖擊，影響行洪。生物生態(tài)法構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，費用低，處理程度高。向水體充空氣（或氧氣），恢復和增強好氧微生物活力，凈化水質(zhì)的曝氣增氧技術是生物生態(tài)法一種，被很多國家優(yōu)先采用。針對我國河流污染特點及水動力條件，選擇經(jīng)濟、高效的曝氣增氧技術，對河流生態(tài)恢復有重要的理論指導意義。

2　曝氣方式優(yōu)化研究

20世紀50～60年代，英、德、美等發(fā)達國家開始用曝氣增氧技術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、上海等地實施曝氣技術治理黑臭河道后，水質(zhì)均達到或優(yōu)于國家Ⅴ類水域標準。城市河流有機污染嚴重，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)，啟動自凈能力的關鍵[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，控制富營養(yǎng)化[7,8]。曝氣方式種類多，有水體曝氣、底泥曝氣、鼓風曝氣、機械曝氣、射流曝氣、空氣曝氣、純氧曝氣和臭氧曝氣等。有四種設計參數(shù)確定曝氣方式：一是耗氧水質(zhì)指標。如張闖對比了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應用推廣關鍵。河流耗氧物質(zhì)包括還原性物質(zhì)、易降解有機物、硝化以及固態(tài)和難降解有機污染物。曝氣量按需定供是最經(jīng)濟的。耗氧量估算有兩種：（1）數(shù)學模型法。實際運用中發(fā)現(xiàn)曝氣后黑臭現(xiàn)象略有好轉，但總體效果不盡如人意。數(shù)學模型法是理想狀態(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)此選擇充氧設備，往往造成曝氣量不足。（2）實驗方法，即依據(jù)去除率確定曝氣量。實驗發(fā)現(xiàn)曝氣量增加不能明顯提高水質(zhì)。

4　結語

曝氣增氧技術構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、運行簡單、處理水量大、無二次污染等優(yōu)點，是治理有機污染型河道有效、經(jīng)濟的方法。應用時需合理設定曝氣量和曝氣方式；充分利用現(xiàn)有的水利設施和治理河道現(xiàn)狀，結合生態(tài)水力學和生物學相關原理，在提高氧利用率的前提下降低能耗，尋求生態(tài)治理、景觀設計雙贏的生態(tài)水力建設之路。

[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,2010.

[2]孫從軍,張明旭.河道曝氣技術在河流污染治理中的應用[J].環(huán)境保護,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,2013.

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

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

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

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

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

[9]張闖,陶濤,李爾.佛山水道及其支涌復氧試驗研究[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。