復(fù)合型河道曝氣工藝對(duì)黑臭河道的凈化效果研究

葛揚(yáng)

摘 要：為提高傳統(tǒng)曝氣復(fù)氧工藝對(duì)黑臭河道河水的處理效果，該文比較了不同曝氣強(qiáng)度、不同微生物投加量、不同礫石填料高度的影響，通過現(xiàn)場(chǎng)模擬河道試驗(yàn)手段，驗(yàn)證了投加微生物和設(shè)置礫石填料層與河道曝氣工藝相結(jié)合的可行性與有效性。結(jié)果表明：該復(fù)合工藝可以有效提高現(xiàn)有曝氣工藝的處理效果，并能減少能耗。

關(guān)鍵詞：河道曝氣；微生物菌劑；礫間接觸；黑臭水體

中圖分類號(hào) X703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2016）06-108-03

城市水體通常指城市中自然或人工形成的河流、河道和小型湖泊等景觀水體，受規(guī)劃不合理、排污集中、截污不夠、流量不足等因素影響，普遍污染較重，有的甚至發(fā)黑發(fā)臭，人民群眾反映強(qiáng)烈，成為水污染防治工作的薄弱環(huán)節(jié)和難點(diǎn)，也是新型城鎮(zhèn)化繞不開的“傷疤”。黑臭水體一度成為“水十條”發(fā)布后的首要環(huán)保話題，如何吸取前車之鑒，為城市留下更多河流，維系好每一條河，將成為這一輪城鎮(zhèn)化過程中必須面對(duì)的挑戰(zhàn)[1]。

曝氣復(fù)氧技術(shù)作為一種有效改善和治理黑臭河道的工程技術(shù)，從20世紀(jì)60年代開始就被應(yīng)用于河道治理。最先運(yùn)用曝氣復(fù)氧技術(shù)的是歐美的一些發(fā)達(dá)國(guó)家，由于工業(yè)化進(jìn)程較早，許多重要河流相較于發(fā)展中國(guó)家也較早被污染。現(xiàn)如今，歐美國(guó)家黑臭河流則已經(jīng)經(jīng)歷一個(gè)污染-治理的過程，而目前我國(guó)的許多重要河流出現(xiàn)了不同程度的污染[2～5]。廖麗華等通過現(xiàn)場(chǎng)模擬試驗(yàn)，比較了4種曝氣工藝對(duì)改善佛山水道水質(zhì)的影響，4種工藝平均復(fù)氧效率為14.3%～36.6%，對(duì)COD的平均去除率為9.6%～24.6%[6]。李開明等利用3種不同曝氣設(shè)備進(jìn)行了黑臭河道曝氣試驗(yàn)，結(jié)果表明，不同曝氣設(shè)備對(duì)污染物去除有一定區(qū)別，對(duì)CODCr去除率為24%～33.3%，對(duì)NH3-N去除率為3.2%～26%[7]。

曝氣復(fù)氧工藝對(duì)改善水體感官顏色、消除水體惡臭有非常明顯的效果，但是許多情況下，黑臭河道本身有益微生物量太少，污染物降解速度有限，并且河道自身沒有徹底切斷污染源，河道曝氣復(fù)氧工程對(duì)水體污染物的去除效果有待進(jìn)一步的提高[8]。本文通過一系列現(xiàn)場(chǎng)模擬試驗(yàn)，探究河道曝氣與投加微生物菌種、設(shè)置礫石填料等方式結(jié)合的復(fù)合工藝對(duì)黑臭河水的凈化效果。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn) 試驗(yàn)地點(diǎn)位于江蘇省宜興市和橋鎮(zhèn)和橋公園內(nèi)公園河一側(cè)綠地，試驗(yàn)水質(zhì)為原水。公園河長(zhǎng)約115m，寬約8m，深1～1.5m，西側(cè)聯(lián)接和橋公園內(nèi)的景觀湖，東側(cè)聯(lián)接城鎮(zhèn)街道下暗溝，暗溝長(zhǎng)450m，向東排入武宜運(yùn)河。由于河岸兩側(cè)納污管年久破損，公園河兩側(cè)的酒店、浴室、公共廁所的污水部分或全部排入水體。試驗(yàn)期間公園河水質(zhì)狀況見表1。

1.2 試驗(yàn)裝置 試驗(yàn)采用自制的模擬河道反應(yīng)器，長(zhǎng)3.3m、寬1m、高1.2m，有效水深1m，有效體積3m3。模擬河道底部設(shè)置預(yù)留曝氣軟管，曝氣軟管外徑為16mm，內(nèi)徑為10mm，所產(chǎn)生的微氣泡直徑為0.5～2mm。模擬河道采用聚丙烯PP材料制作，共3個(gè)。模擬河道裝置剖面圖1所示。

1.3 試驗(yàn)方法 模擬試驗(yàn)分為：（1）曝氣強(qiáng)度試驗(yàn)：在不進(jìn)水狀態(tài)下分別采用1m3/h、5m3/h、10m3/h的氣量對(duì)河水進(jìn)行曝氣，通過調(diào)節(jié)進(jìn)氣閥門和氣體流量計(jì)控制曝氣氣量；（2）微生物投加量試驗(yàn)：在使用5m3/L曝氣強(qiáng)度每天曝氣2h條件下，分別向裝置投加150mL、500mL、1 500mL微生物菌劑，微生物采用丹陽(yáng)尚德微生物公司的微生物產(chǎn)品；（3）礫石填料高度試驗(yàn)：在使用5m3/L曝氣強(qiáng)度每天曝氣2h條件下，在裝置中分別設(shè)置30cm、50cm、80cm天然礫石填料，粒徑為32～64mm，試驗(yàn)開始前10d為掛膜階段，在模擬河道裝置中投加500mL微生物菌劑，保持緩慢進(jìn)水，試驗(yàn)開始后不再投加微生物菌種。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同曝氣強(qiáng)度對(duì)水質(zhì)的影響 由圖2、圖3可見，3個(gè)強(qiáng)度的曝氣條件對(duì)CODMn78h的去除率分別為17%、33%和35%，曝氣對(duì)CODMn的去除基本集中在曝氣的開始階段，在曝氣啟動(dòng)后的前30hCODMn下降明顯，而30h后CODMn基本維持在相當(dāng)水平，降幅很小。3個(gè)曝氣強(qiáng)度對(duì)比下，5m3/h后提升曝氣強(qiáng)度對(duì)CODMn去除率從33%提升到35%，并不明顯。曝氣對(duì)NH3-N的去除與CODMn的特征十分相似，對(duì)NH3-N的去除基本集中在曝氣開始階段，最終3個(gè)強(qiáng)度曝氣NH3-N去除率分別為15%、22%、24%。

2.2 不同微生物投加量對(duì)水質(zhì)的影響 由圖4、圖5可見，投加微生物會(huì)使河道的CODMn暫時(shí)升高，因?yàn)槲⑸锞鷦┲泻写罅烤S持微生物生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。微生物進(jìn)入水體后，憑借自身帶入的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)與河道中原本有的污染物，形成大量菌膠團(tuán)懸浮于水體，大約在5d時(shí)間，菌膠團(tuán)沉至裝置底部，所以3個(gè)裝置中CODMn從5d之后均開始很快地降低。3個(gè)投加量7d的最終去除率分別為19%、45%、51%，故微生物投加對(duì)CODMn在前期暫時(shí)升高后有明顯的去除。150mL劑量的微生物對(duì)NH3-N去除效果不明顯，500mL與1 500mL劑量對(duì)NH3-N有明顯的去除。與CODMn類似，微生物對(duì)NH3-N的明顯去除也發(fā)生在5d菌膠團(tuán)沉淀的時(shí)候。

2.3 不同礫石層高度對(duì)水質(zhì)的影響 由圖6、圖7可見，礫石高度對(duì)CODMn和NH3-N有較大影響，礫石填料層厚度越大，對(duì)污染物的截流作用越大，填料層附著的微生物量越大，故而對(duì)CODMn和NH3-N去除效果越明顯。3個(gè)高度礫石層對(duì)CODMn的7d去除率分別為21%、34%和45%，對(duì)NH3-N的去除率分別為11%、19%和35%。

3 結(jié)論與討論

由本次試驗(yàn)可知：曝氣復(fù)氧工程是處理黑臭河道的有效方法，本試驗(yàn)水質(zhì)下最佳曝氣量為5m3/L，78h對(duì)CODMn和NH3-N的去除率分別達(dá)到33%、22%。投加外源微生物是提高曝氣處理效果較為廉價(jià)、有效的方法，投加該種外源微生物的最佳用量為500mL每3m3河水。在曝氣河段中設(shè)置礫石河床能提高工藝的截污能力，同時(shí)防止微生物菌種隨河水流動(dòng)而流失，但過高的礫石河床可能影響河道通航等功能。

參考文獻(xiàn)

[1]國(guó)務(wù)院.水污染防治行動(dòng)計(jì)劃[S].2015.

[2]劉延愷，陸蘇，孟振全.河道曝氣法——適合我國(guó)國(guó)情的環(huán)境污水處理工藝[J].環(huán)境污染與防治，1994，01：22-25.

[3]朱廣一，馮煜榮，詹根祥，等.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)，2004，03：30-32.

[4]周杰，章永泰，楊賢智.人工曝氣復(fù)氧治理黑臭河流[J].中國(guó)給水排水，2001，04：47-49.

[5]劉曉海，高云濤，陳建國(guó)，等.人工曝氣技術(shù)在河道污染治理中的應(yīng)用[J].云南環(huán)境科學(xué)，2006，01：44-46.

[6]廖麗華，彭閃江，陶濤，等.不同曝氣工藝對(duì)佛山水道水質(zhì)DO和COD的影響[J].環(huán)境工程，2008，S1：23-26.

[7]李開明，劉軍，劉斌，等.黑臭河道生物修復(fù)中3種不同增氧方式比較研究[J].生態(tài)環(huán)境，2005，06：816-821.

[8]于金蓮，石登榮，韓秀娣.提高中、小河道曝氣處理效果的方法[J].上海師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），1999，02：88-92.

（責(zé)編：張宏民）