高 艷

基于曝氣技術(shù)與生物促生劑結(jié)合的城市黑臭河道治理研究

高 艷

（北票市三寶水利服務(wù)站，遼寧 北票 122112）

城市河道黑臭現(xiàn)象已經(jīng)上升為戰(zhàn)略性生態(tài)問題，解決河道黑臭問題有助于城市進一步發(fā)展。文章結(jié)合理論分析與室內(nèi)實驗相結(jié)合的技術(shù)手段，探討了不同曝氣程度及生物促生劑治理措施對黑臭河道的治理效果，優(yōu)選出間歇曝氣與生物促生劑相輔助的治理措施。從治理效果來看，改措施能有效解決河道黑臭問題，為類河道黑臭問題的治理提供技術(shù)借鑒。

曝氣技術(shù)；生物促生劑；市內(nèi)河；黑臭現(xiàn)象

隨著市內(nèi)河道污染問題逐漸嚴重，城市河道黑臭已經(jīng)發(fā)展成制約“海綿城市”建設(shè)的嚴峻問題。因此，有必要結(jié)合曝氣及生物修復(fù)技術(shù)進行黑臭河道治理的研究。

專家學(xué)者對曝氣技術(shù)及生物修復(fù)技術(shù)的研究已經(jīng)取得了相應(yīng)的成果。陸暉［1］等結(jié)合校內(nèi)湖治理項目，探討了納米曝氣技術(shù)的理論應(yīng)用，研究了湖底黑臭的治理效果；董撫生［2］結(jié)合國內(nèi)專家對曝氣技術(shù)的研究，分析了該技術(shù)的長處與不足，探討了河道治理過程中的瓶頸問題；史彥翠［3］探討了國外專家對曝氣技術(shù)的研究，結(jié)合國內(nèi)黑臭河道治理現(xiàn)狀，提出了關(guān)鍵性治理措施；李永娜［4］研究了鼓風(fēng)及微米兩種曝氣技術(shù)的治理效果；金雪林［5］等結(jié)合無錫市前胡村浜河道治理工程，研究了生物修復(fù)技術(shù)在黑臭治理中的效果；許列峰［6］等探討了國內(nèi)外關(guān)于河道治理的措施，著重研究了生物修復(fù)技術(shù)對河道黑臭現(xiàn)象的治理效果；此外，劉旭［7］、朱文博［8］、 姜登嶺［9］等也對微生物修復(fù)技術(shù)及河道曝氣技術(shù)進行了一定的研究與分析。

河道曝氣技術(shù)雖然得到了廣泛推廣，但對于上覆水的治理效果較差；生物修復(fù)技術(shù)通過向河道內(nèi)添加生物促生劑，也取得了一定的治理效果，但僅使用生物促生劑，上覆水及底泥中的污染物含量仍較高。本文運用河道曝氣技術(shù)及生物促生劑相結(jié)合的治理方法，探討不同曝氣時間下生物修復(fù)技術(shù)的治理效果，運用理論與實驗相結(jié)合的技術(shù)路線，確定最優(yōu)治理措施。

1 工程概況

大凌河是遼寧省西部地區(qū)第一大河，全長408km，流域總面積23549km2。大凌河在上游分為兩大支流：南支發(fā)源于葫蘆島市建昌縣境內(nèi)黑山北麓的要路溝鄉(xiāng)雞冠山，河長106km，且水量較大，故視為主干；西支發(fā)源于河北省平泉縣鄭杖子南部的塔子山余脈水泉子溝，河長102km。兩大支流在喀左縣大城子鎮(zhèn)東南匯合后流向東北，經(jīng)朝陽、北票市，再轉(zhuǎn)向東南，流經(jīng)義縣后又轉(zhuǎn)向南部，至凌海八千屯附近注入渤海。其中，朝陽市境內(nèi)流域面積為12803.36km2，河流總長度為271km。

由于朝陽市城市化進程加快，造成城市內(nèi)河道污染嚴重，為了提高人民的生活水平，對朝陽市境內(nèi)河流進行綜合治理。目前，三大產(chǎn)業(yè)的直接排污現(xiàn)象已經(jīng)得到有效治理，但仍存在生活污水直接排入河道的現(xiàn)象，對水體造成嚴重危害并產(chǎn)生黑臭現(xiàn)象。夏季氣溫回升，底泥內(nèi)厭氧菌迅速發(fā)酵，使得黑臭現(xiàn)象加劇，甚至出現(xiàn)常年黑臭狀態(tài)，極大影響了人民的日常生活。本文擬采用生物促生劑與曝氣技術(shù)相結(jié)合的技術(shù)手段，尋求最優(yōu)曝氣方式即曝氣量，以解決河道黑臭問題。

2 實驗方案

2.1 試驗對象

試驗所需底泥及上覆水均從朝陽市境內(nèi)大凌河污染段采樣，采取的樣本經(jīng)實驗分析初始污染濃度為：COD78～97mg/L，TP0.72～1.69mg/L，NH3-N44.85～81.93mg/L，底泥有機質(zhì) 7.42%～8.78%。

2.2 試驗材料

試驗選用的儀器為：便攜式溶氧儀，蒸汽式滅菌器，恒溫干燥箱，COD速測儀等。實驗裝置采用直徑為15cm，高1m的圓柱形裝置，裝置沿長度方向均勻開孔，孔上設(shè)置有可開關(guān)的閥門，便于收集樣本。生物促生劑主要成分為：礦物質(zhì)、嘌呤、嘧啶等天然物質(zhì)。

2.3 試驗方法

結(jié)合朝陽市大凌河污染現(xiàn)狀，對試驗中底泥厚度及上覆水深度均取50cm，考慮到蒸發(fā)及檢測取水，定時向裝置內(nèi)注入原樣水。設(shè)置四組對照實驗，其中A組為空白對照組；B組每天定時加入0.05mL/m3體積比的生物促生劑，不采用曝氣措施；C組加入與B組相同劑量生物促生劑，并進行連續(xù)曝氣處理，使DO濃度全天維持在8mg/L；D組加入與B組相同劑量生物促生劑，并采取間歇式曝氣處理，每天曝氣四個小時，全天DO濃度維持在2～3mg/L。曝氣裝置均不會對底泥造成影響，以白熾燈代替光照，溫度恒定在25OC，整個實驗持續(xù)60天。每天監(jiān)測水體中 DO、COD、NH3-N、TP、底泥厚度及有機質(zhì)的含量，用以研究治理效果。

3 實驗結(jié)果與分析

3.1 對COD的治理結(jié)果

從圖1知，A組COD在整個治理過程中基本無變化；B組 COD濃度最高達192mg/L，試驗完成時COD濃度降低至52mg/L；C組COD濃度先上升后下降，試驗完成時COD濃度降低至42mg/L；D組COD濃度相對于其他組變化較小，試驗完成時COD濃度降低至45mg/L。

通過試驗結(jié)果分析知，治理前期COD濃度劇增，由于生物促生劑加速原有微生物的生長代謝，使有機質(zhì)分解，提升了COD濃度。此外，曝氣措施促進微生物降解，縮短了最大濃度出現(xiàn)的時間。從治理效果可知，連續(xù)曝氣結(jié)合生物促生劑治理效果最優(yōu)，間歇曝氣結(jié)合生物促生劑治理效果次之，物促生劑治理效果相對較差。

圖1 COD的治理結(jié)果

3.2 對NH3-N的治理結(jié)果

圖2 NH3-N的治理結(jié)果

從由圖2知，A組NH3-N濃度稍有降低，由于污染物相對穩(wěn)定，僅部分經(jīng)自然降解使?jié)舛冉档停籅組NH3-N濃度變化程度較為明顯，經(jīng)兩次起落后最終穩(wěn)定在較高水平，在55天的最大峰值時出現(xiàn)下降趨勢，但最終濃度仍高達113mg/L。分析其原因為生物促生劑加速了微生物分解有機污染物，降低了水體內(nèi)氧含量，促使厭氧細菌分解含氮有機物，使水體內(nèi)氨氮富集，濃度增大。C、D兩組變化基本同步，但間歇曝氣相對于連續(xù)曝氣峰值出現(xiàn)較早，治理結(jié)束時C、D兩組氨氮含量分別降低至4mg/L，6mg/L。原因一是曝氣措施給水體增加了含氧量，抑制厭氧菌的分解作用；二是曝氣措施促進上覆水循環(huán)，將氨氮排離水體。

3.3 對TP的治理結(jié)果

圖3 TP的治理結(jié)果

從圖3知，A組TP濃度較為穩(wěn)定；B組TP濃度達到峰值所經(jīng)歷的時間較長，之后下降趨勢緩慢；C組TP濃度前期下降較快，治理結(jié)束時降低至0.32mg/L；D組TP濃度最終降低至0.22mg/L。前期間歇曝氣治理效果劣于連續(xù)曝氣，由于前期水體內(nèi)含氧量不同，但后期呈現(xiàn)出逆轉(zhuǎn)局勢，因為間歇曝氣有助于厭氧與好養(yǎng)微生物共同降解有害物質(zhì)，使得間歇曝氣除磷效果顯著。

3.4 對底泥有機質(zhì)治理結(jié)果

圖4 有機質(zhì)的治理結(jié)果

從圖4知，A組有機質(zhì)含量無明顯變化，其他組有機質(zhì)含量均出現(xiàn)下降趨勢，最終有機質(zhì)含量分別為：B組7.2%、C組6.7%、D組6.5%。從實驗結(jié)果分析，間歇曝氣對有機質(zhì)污染治理效果最好。

通過治理結(jié)果的分析可知，曝氣與生物促生劑結(jié)合的治理措施取得較好的治理效果，其指標變化見表1。對表1數(shù)據(jù)總結(jié)得，生物促生劑能對黑臭現(xiàn)象進行治理，但效果不佳；曝氣措施能有效提升生物促生劑的治理效果，能夠?qū)⑸锎偕鷦┨嵘陌钡獫舛冉档拖聛?；間歇曝氣與連續(xù)曝氣治理結(jié)果相近，在TP治理時間歇曝氣優(yōu)于連續(xù)曝氣；從實際情況出發(fā)，考慮到成本及設(shè)備問題，間歇曝氣結(jié)合生物促生劑為最優(yōu)治理方案。

表1 試驗前后各指標變化

4 結(jié)語

城市河道黑臭現(xiàn)象已經(jīng)嚴重威脅到人們的日常生活，解決河道黑臭問題有助于城市進一步發(fā)展。結(jié)合朝陽市大凌河污染段的治理工程為背景，通過設(shè)計進行室內(nèi)模擬實驗，探討生物促生劑、曝氣技術(shù)的治理及其效果，通過為期兩個月的試驗，最終優(yōu)選出間歇曝氣與生物促生劑相結(jié)合的技術(shù)手段和措施，研究成果對河道進行治理以及河道黑臭問題的治理解決提供借鑒和指導(dǎo)。

［1］陸暉，胡湛波，蔣哲，等.微納米曝氣技術(shù)對城市景觀水體修復(fù)的影響［J］.環(huán)境工程學(xué)報，2016（04）：1755-1760.

［2］董撫生.河流污染治理中河道曝氣技術(shù)的應(yīng)用［J］.農(nóng)民致富之友，2016（01）：247.

［3］史彥翠.河道曝氣技術(shù)在河流污染中的應(yīng)用研究［J］.資源節(jié)約與環(huán)保，2015（04）：59.

［4］李永娜.曝氣增氧技術(shù)在城市黑臭河道治理中的應(yīng)用研究［J］.山東工業(yè)技術(shù)，2015（18）：206-207.

［5］金雪林，李京輝，施懷榮，等.生物修復(fù)技術(shù)在無錫市前胡村浜河道治理中的應(yīng)用［J］.中國水利，2013（19）：46-47.

［6］許列峰，陳婕，邵之劍.城市河流生物修復(fù)技術(shù)的研究進展［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，41（06）：2597-2600.

［7］周浩.大小凌河地區(qū)地下水資源可利用量預(yù)測模擬研究［J］.水利技術(shù)監(jiān)督，2015（02）：16-20.

［8］朱文博，王洪秀，柳翠，等.河道曝氣提升河流水質(zhì)的WASP模型研究［J］.環(huán)境科學(xué)，2015（04）：1326-1331.

［9］常丹東，王禮先.水土保持對黃河年徑流量影響研究［J］.水利規(guī)劃與設(shè)計，2005（B04）：37-42.

X703.1

A

1008-1305（2017）05-0093-03

10.3969/j.issn.1008-1305.2017.05.029

2017-03-07

高 艷（1975年—），女，工程師。