黑臭水体曝气增氧组合技术研究进展

黑臭水体曝气增氧组合技术研究进展
发表时间：2018-07-20T15:41:38.747Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第7期作者：苏玉婷[导读] 针对水污染的现象，尤其是黑臭水体，不但影响人居的舒适度，而且影响人类的健康。

苏玉婷
广州资源环保科技股份有限公司
摘要：针对水污染的现象，尤其是黑臭水体，不但影响人居的舒适度，而且影响人类的健康。

为了治理黑臭水体，本文阐述了黑臭水体曝气增氧组合技术的研究进展，简述了三种曝气增氧的组合技术，处理效果较好，值得推广使用，希望为后续黑臭水体的治理提供参考。

关键词：黑臭；曝气增氧；组合技术
1.前言
在人类生产和生活的活动中，产生超过环境容量的工业污染和生活污染，造成越来越严重的水污染，已经成为不少国家的主要问题。

据不完全统计，每年约有2500万人因水污染而死亡。

[1]从2015年4月国务院颁布实施《水污染防治行动计划》（“水十条”）开始，政府以整治城市黑臭水体为责任，明确了要消除黑臭水体的目标。

截至2018年3月，住房城乡建设部的“全国城市黑臭水体整治监管平台”信息发布的黑臭水体有2100个，还有46.67%未完成治理，需要在2020年完成“水十条”基本消除黑臭水体的目标，各地市都在加紧黑臭水体的治理。

在评估河流中的水质时，有很多要考虑的因素：溶解氧，氨氮，总磷，化学需氧量等。

假定污染物主要是使用溶解氧进行各种生物化学和生物降解过程。

PIMPUNCHAT B提出对于鱼类为了生存，要求溶解氧浓度至少保持在饱和值的30％。

[1]可见溶解氧对水体的影响尤为显著。

2.曝气增氧技术的概述
根据增氧方式不同，增氧技术可分为物理增氧技术、化学增氧技术、生物增氧技术和机械增氧技术等。

机械增氧技术使用较为广泛，机械增氧中最常见的方式是曝气增氧。

曝气增氧技术是一种投资少、见效快的水体污染治理技术。

20世纪60年代，曝气增氧技术开始应用于黑臭水体治理。

曝气装置主要有鼓风曝气和机械曝气。

曝气增氧主要有三种作用：1）提高水体溶解氧含量，促进好氧微生物的代谢，抑制厌氧微生物的厌氧分解，使水体中的溶解氧达到3 mg/L以上，即可恢复水体自净能力，有利于水生动物的生存，抑制藻类的生长。

2）改善水体和底泥氧化还原环境：水中的Fe S等物质在好氧微生物作用下被氧化成 Fe(OH)3等，在水底沉积物表面形成密实的保护层，减弱上层底泥的再悬浮，减少底泥中污染的扩散，抑制厌氧微生物的活动；Fe2+ 被氧化成Fe3+，Fe3+ 与底泥中的 PO43-形成不溶物，降低了总磷的含量。

3）增加水体的扰动：增加水体的紊动，增强水体的复氧能力，抑制藻类的生长；促进底泥中氨氮向水体扩散，从而使底泥中氮含量明显降低，促进底泥微生物的数量和多样性的增加，为底泥污染物的生物降解提供良好的基础[3]。

汪建华等在示范工程中，原位曝气修复对NH+4-N的削减率为( 46. 3 ± 16. 7) %，对DTN的削减率为(50.5±8.0)%，去除效果显著。

[4] 芮正琴的实验证明溶解氧与总氮、总磷间均呈现极显著负相关关系，曝气增氧可显著降低水体中总氮与总磷的浓度。

曝气增氧也可显著改善水质表观。

水体原为黄黑色有恶臭，底泥表层为黑色，第1天水体颜色均转为土黄色；第3天，底泥产生氧化层，透明度增加，臭味基本消失；第20天，底泥表面有密集的菌丝。

曝气为水体提供充足的氧气，促进好氧微生物的生长，分解有机污染物。

在黑臭水体中，曝气增氧可增强水体的自净能力[5]。

3.曝气增氧的组合技术
长期低溶解氧的水体会产生黑臭。

水体产生黑臭是一个复杂的生化过程，由过量的有机污染物，铁、锰等金属与含硫化合物，底泥污染以及水动力条件等因素影响。

黑臭水体治理技术主要有截污控源，改造水流形态，生物-生态修复技术，曝气增氧技术，生态清淤技术等。

谢飞等认为治理黑臭水体需要根据每个水体不同的污染体征，需要定制一套组合技术，从“供水-排水-污水利用”的全生命周期进行统筹考虑，从外源阻断开始，进行内源控制、水动力改善、水质净化和生态修复。

[6]曝气增氧组合技术的研究进展如下： 3.1 微生物结合曝气技术
徐玉良等在昆山黑臭水体治理中，投加了促进生物膜形成的细菌、硝化及反硝化细菌等复合微生物药剂，调整黑臭水体中微生物的群落，促进污染物降解，配合生物膜自净设备使用，可以原位修复来自点源、面源进入黑臭水体的污染物[7]。

为提高传统曝气复氧工艺对黑臭水体的处理效果，葛扬比较了不同曝气强度、不同微生物投加量等的影响，通过现场模拟河道等试验手段，验证了投加微生物与河道曝气工艺相结合的可行性与有效性。

微生物结合曝气技术可以有效提高现有单纯曝气技术的处理效果，并能减少能耗。

[8] 3.2 高效生物填料结合曝气技术
曹庆穗等采用高效生物填料+曝气技术进行黑臭水体修复的试验，结果表明生物填料+曝气技术治理黑臭水体，成本低、见效快，能够迅速氧化分解致黑臭物质，有效和快速改善水体的黑臭状况，4-5个月氨氮基本去除，降磷超过20%，Ⅴ类以下的水体可恢复至Ⅳ类以上。

在DO>8mg/L时，能实现同步硝化、反硝化，具有高的脱氮去磷和除碳的能力；在DO>1mg/L时，可不用人工供氧，处理污染物的效率高。

生物填料对黑臭水体高效脱氮除磷，从根本上治理重污染水体，而且活性生物菌富集在特殊构造的填料上，不随水流流失，极少产生污泥。

该技术具有很强的适应性，生物菌不需要异地接种，可原地自培养。

[9] 3.3 臭氧结合微米曝气技术
李永娜比较分析不同气体以及曝气方式对黑臭水体污染物的去除效果，结果显示臭氧结合微米曝气技术更能有效降低水中污染物。

分别使用普通鼓风曝气和微米曝气，用空气和臭氧两种进气方式比较分析黑臭水体污染物的去除效果，结果显示四种曝气增氧方式均能降低水体污染物，臭氧结合微米曝气技术效果尤佳。

微米气泡具有较大的比表面积，增大氧传递的气液界面积；微米气泡上浮速度小，在水中停留时间较长，增加了氧传递的时间，有效增大氧传递效率，提高水体中的溶解氧，污染物的去除效率提高。

臭氧结合微米曝气技术能有效降低水体中污染物，值得在黑臭水体的治理中推广使用。

[10]
4.结语
综上所述，本文对黑臭水体曝气增氧组合技术的研究进展进行了收集和整理，简述了微生物结合曝气、高效生物填料结合曝气和臭氧结合微米曝气的组合技术，处理效果较好，值得推广使用，希望为后续黑臭水体的治理提供参考。

参考文献
[1] PIMPUNCHAT B, SWEATMAN W, WAKE G, et al. A mathematicalmodel for pollution in a river and its remediation by aeration[J].Applied Mathematics Letters,2009,22(3):304-308.
[2] 高廷耀,顾国维.水污染控制工程[M].北京:高等教育出版社,2007.
[3] 杨兆华,何连生,姜登岭等.黑臭水体曝气净化技术研究进展[J].水处理技术,2017, 43(10): 49-52.
[4] 汪建华,王文浩,何岩等. 原位曝气修复黑臭河道底泥内源营养盐的示范工程效能分析 [J].环境工程学报, 2016, 10(9): 5301-5305.
[5] 芮正琴.充气复氧条件下微生物与植物残体添加对黑臭水体净化效果的比较分析[D]. [南京]: 南京大学, 2017.
[6] 谢飞,吴俊锋.城市黑臭河流成因及治理技术研究[J]. 污染防治技术,2016,29 (1): 1-3.
[7] 徐玉良.昆山市凌家浜黑臭水体生物治理与生态修复[J].中国给水排水,2015, 31(12): 76-81.
[8] 葛扬.复合型河道曝气工艺对黑臭河道的净化效果研究[J].安徽农学通报, 2016,22(06): 108-110.
[9] 曹庆穗,褚芳,白强等.城市代表性内部河段原位水体治理研究[J].江苏农业科学，2016，44( 12) : 496-498．
[10] 李永娜.曝气增氧技术在城市黑臭河道治理中的应用研究[J].山东工业技术,2015(18):206-207.。