劉麗香，韓永偉*，劉 輝，高馨婷，侯春飛，熊向艷，阿 彥

1.中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院，北京 100012 2.內(nèi)蒙古大學(xué)生態(tài)與環(huán)境學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010021

城市黑臭水體除影響城市生態(tài)環(huán)境外，還對(duì)人們的生活和健康造成了嚴(yán)重影響[1].目前黑臭水體水質(zhì)雖已明顯改善，但水體中氮、磷等元素含量仍超標(biāo)，水質(zhì)很難達(dá)標(biāo)[2].人工曝氣復(fù)氧是黑臭水體提升水質(zhì)的重要技術(shù)措施之一[3]，已被廣泛應(yīng)用于黑臭水體治理工程中，并取得了良好的效果.盡管曝氣可增強(qiáng)黑臭水體的自凈能力已經(jīng)得到了廣泛認(rèn)可，但曝氣效率仍缺乏定量闡釋，特別是曝氣對(duì)黑臭水體中污染物去除率的影響研究.曝氣效率在很大程度上決定著黑臭水體治理的曝氣設(shè)備選擇和治理效果.因此，對(duì)曝氣效率的深刻理解不僅可以科學(xué)選擇曝氣器和曝氣條件，還有助于優(yōu)化曝氣邊界條件.但是由于曝氣對(duì)污染物遷移轉(zhuǎn)化機(jī)理的復(fù)雜性，目前曝氣效率仍存在極大的不確定性.

已有研究主要集中在人工曝氣技術(shù)的凈化機(jī)理[4]、曝氣設(shè)備及其應(yīng)用[5-10]、曝氣對(duì)污染物濃度影響等方面[11-16]，缺乏不同曝氣技術(shù)的復(fù)氧效率及其對(duì)污染物的去除率等方面的研究，如曝氣技術(shù)的復(fù)氧效率、邊界條件、提升水質(zhì)效果等研究尚未定論.該研究在已有研究的基礎(chǔ)上，闡述了不同曝氣技術(shù)的復(fù)氧效率及其對(duì)水中ρ(DO)的影響，分析了不同曝氣技術(shù)改善黑臭水體水質(zhì)的效果，并對(duì)曝氣方式、曝氣時(shí)間、曝氣深度和曝氣強(qiáng)度等因素對(duì)污染物去除率的影響進(jìn)行了系統(tǒng)梳理，以期為黑臭水體治理提供數(shù)據(jù)參考.

1 曝氣技術(shù)對(duì)黑臭水體的復(fù)氧效果

1.1 曝氣復(fù)氧效率

曝氣技術(shù)即人工復(fù)氧，是采取手動(dòng)或自動(dòng)的方法向水體補(bǔ)充空氣或純氧，增加水體中ρ(DO)，改變水體黑臭現(xiàn)象，恢復(fù)水體自凈能力.根據(jù)增氧的原理不同，曝氣技術(shù)可分為手動(dòng)和自動(dòng)曝氣.手動(dòng)曝氣技術(shù)分為鼓風(fēng)曝氣、機(jī)械曝氣和純氧曝氣.鼓風(fēng)曝氣和機(jī)械曝氣向水體補(bǔ)充的是空氣，純氧曝氣向水體補(bǔ)充的是純氧氣.鼓風(fēng)曝氣又分為微氣泡曝氣、中氣泡曝氣、大氣泡曝氣和動(dòng)態(tài)曝氣.機(jī)械曝氣主要指葉輪吸氣推流式曝氣，是葉輪機(jī)械攪拌時(shí)實(shí)現(xiàn)復(fù)氧.以上不同手動(dòng)曝氣技術(shù)的復(fù)氧效果存在差異[17]，如表1所示.

表1 不同曝氣技術(shù)的比較Table 1 Comparison of different aeration technologies

手動(dòng)曝氣中，純氧曝氣的復(fù)氧效率最高，大氣泡曝氣的復(fù)氧效率最低;微孔曝氣、中氣泡曝氣、大氣泡曝氣雖然復(fù)氧速率相對(duì)較快，但因孔洞容易堵塞影響其復(fù)氧效果，復(fù)氧效率分別為20%～25%和6%；但動(dòng)態(tài)曝氣系統(tǒng)由于是大孔排氣，不易堵塞，氧氣利用率比較穩(wěn)定，其復(fù)氧效率為15%～19%[18]；葉輪吸氣推流式曝氣技術(shù)復(fù)氧效率為50%～62.8%[18].根據(jù)充氧所需的氧源而分類，有純氧曝氣與空氣曝氣.純氧曝氣的復(fù)氧效率最高，可達(dá)70%，因?yàn)樵诩冄跗貧庵校鯕獾霓D(zhuǎn)移速率是空氣曝氣系統(tǒng)的4.7倍，曝氣時(shí)間僅是空氣曝氣的1/3[17].根據(jù)工作原理分類，又可分為純氧-微孔管曝氣技術(shù)、純氧-混流增氧曝氣技術(shù)、鼓風(fēng)機(jī)-微孔布?xì)夤芷貧饧夹g(shù)、曝氣復(fù)氧船、太陽能曝氣機(jī)、水下射流曝氣技術(shù)、葉輪式増氧機(jī)等.純氧-微孔管曝氣、純氧-混流增氧曝氣和鼓風(fēng)機(jī)-微孔布?xì)夤芷貧獾膹?fù)氧效率分別為15%、70%和25%～35%[19-20]，目前還鮮見其他幾種類型復(fù)氧效率的研究報(bào)道.

自動(dòng)曝氣復(fù)氧時(shí)間短，效率高，水中ρ(DO)較穩(wěn)定.自動(dòng)曝氣技術(shù)通過科學(xué)調(diào)節(jié)曝氣量，使水中ρ(DO)在1.0～2.0 mg/L之間，其電耗只占到傳統(tǒng)曝氣的80%～90%，出水水質(zhì)較傳統(tǒng)曝氣有一定提高，如曝氣1 d后，傳統(tǒng)曝氣出水ρ(CODCr)為40 mg/L，精準(zhǔn)曝氣出水ρ(CODCr)為32 mg/L[21].

1.2 曝氣對(duì)ρ(DO)的影響

曝氣技術(shù)已優(yōu)先應(yīng)用于城市黑臭河道的治理，并在國(guó)內(nèi)外水體污染治理中取得了較好成效,如英國(guó)泰晤士河、德國(guó)魯爾河、德國(guó)薩諾河以及中國(guó)福州市白馬支河、杭州市肖家橋港、昆山市同心中心河和上海市徐匯區(qū)新港河等水體中ρ(DO)都得到了顯著提高[22]，水質(zhì)均有所改善.

國(guó)內(nèi)外野外和室內(nèi)模擬試驗(yàn)結(jié)果表明，曝氣可以提高水體中ρ(DO)，但不同曝氣方式提高的量不同.純氧-微孔管曝氣最早應(yīng)用在德國(guó)的恩舍爾河治理中，該方式使曝氣口處ρ(DO)升至15 mg/L，離曝氣設(shè)備的距離越遠(yuǎn)，ρ(DO)也越低，同時(shí)，治理德國(guó)的特爾托運(yùn)河也采用了該曝氣技術(shù)，使ρ(DO)從原來的6.3 mg/L升至7.8 mg/L[23]；治理蘇州河支流新涇港中使用該曝氣技術(shù)，使水體中ρ(DO)升至9.46 mg/L[24].治理北京清河黑臭河道中使用葉輪吸氣推流式曝氣，使水體中ρ(DO)從0 mg/L升至5～7 mg/L[25]；治理竺山湖符瀆港中使用葉輪吸氣推流式曝氣復(fù)氧1 h后，發(fā)現(xiàn)ρ(DO)較復(fù)氧前升高了50%～62.8%[26].英國(guó)泰晤士河采用純氧-混流增氧曝氣技術(shù)進(jìn)行治理，使水體中ρ(DO)升高了6.8%[27].王文林等[28]在張家港市重污染河道花園浜河治理中引入了太陽能曝氣治理技術(shù)，使底層水體中ρ(DO)升高了5～8倍.陳玉霞[29]采用鼓風(fēng)機(jī)-微孔布?xì)夤芷貧忾_展室內(nèi)模擬曝氣試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)不同曝氣條件下ρ(DO)最高可提升4～8倍，ρ(DO)增加量為0.93～6.54 mg/L.張一璠[30]采用葉輪式增氧機(jī)曝氣，使水體中ρ(DO)增加范圍為0.93～7.02 mg/L.

曝氣增氧簡(jiǎn)單、快捷、見效快、無二次污染，能快速提高水體中ρ(DO)至3 mg/L以上.鼓風(fēng)曝氣占地面積大、投資大、復(fù)氧效率高；微孔曝氣在鼓風(fēng)曝氣分類中復(fù)氧效率最高，適合于任何污水處理，特別是污染較重水體；機(jī)械曝氣設(shè)施簡(jiǎn)單、集中，占地面積小、投資少，適合于中小規(guī)模污水處理，特別是水產(chǎn)養(yǎng)殖污染水體；純氧曝氣占地面積小、投資大、安裝方便、不易堵塞、復(fù)氧效率最高.各種曝氣技術(shù)的特點(diǎn)和適用范圍見表2.

表2 不同曝氣技術(shù)的特點(diǎn)Table 2 Characteristic of different aeration technologies

2 曝氣對(duì)黑臭水體中污染物去除率的影響

雖然各種曝氣技術(shù)都已廣泛應(yīng)用于黑臭水體水質(zhì)凈化的應(yīng)急處置中，但已有研究都是關(guān)于曝氣技術(shù)在黑臭水體中水質(zhì)凈化的應(yīng)用報(bào)道[18-20]，而定量分析其對(duì)黑臭水體中污染物影響的研究還相對(duì)較少.以下主要從單獨(dú)曝氣技術(shù)、曝氣方式、曝氣與其他治理技術(shù)結(jié)合、曝氣位置、曝氣時(shí)間、曝氣深度和曝氣強(qiáng)度等方面探討曝氣對(duì)有機(jī)物、氮、磷等污染物的去除率.

2.1 單獨(dú)曝氣對(duì)黑臭水體污染物去除率的影響

2.1.1單獨(dú)曝氣對(duì)黑臭水體有機(jī)物去除率的影響

單獨(dú)曝氣后，黑臭水體中CODCr去除率在19.5%～84.8%之間，BOD5去除率范圍為56.4%～88.2%，且葉輪吸氣推流式曝氣后黑臭水體中污染物去除率最高.王美麗等[31]發(fā)現(xiàn)，在最優(yōu)的曝氣條件下，微孔曝氣后黑臭水體中CODCr去除率為51.39%.純氧-微孔管曝氣在治理上海市蘇州河支流新涇港的工程中得到應(yīng)用，3個(gè)月內(nèi)水體中CODCr去除率范圍為19.5%～55.6%[24].上海市徐匯區(qū)環(huán)境保護(hù)局在治理上澳塘潘家橋河段試驗(yàn)中使用鼓風(fēng)機(jī)微孔布?xì)夤芷貧饧夹g(shù)，曝氣充氧1個(gè)月后，水體中BOD5去除率在56.4%～72.5%之間，CODCr去除率范圍為48.5%～61.0%[32].1990年治理北京市清河黑臭水體河道中采用葉輪吸氣推流式曝氣技術(shù)發(fā)現(xiàn)，近1個(gè)月內(nèi)，水體中CODCr平均去除率達(dá)80%(范圍為79.9%～84.8%)，SS去除率范圍為76.7%～81.9%，BOD5去除率范圍為74.7%～88.2%[25].張家港市重污染河道花園浜河中引入了太陽能曝氣治理技術(shù)，水體中CODCr去除率達(dá)37.2%[28].李開明等[33]通過3種曝氣技術(shù)比較，發(fā)現(xiàn)水體中CODCr去除率順序?yàn)樗囀皆鲅鯔C(jī)>葉輪式增氧機(jī)>射流式增氧機(jī)，使用水車式增氧機(jī)和葉輪式增氧機(jī)后水體中CODCr去除率分別為33.3%和24%，使用射流式增氧機(jī)后CODCr去除率最低.

2.1.2單獨(dú)曝氣對(duì)黑臭水體氮磷污染物去除率的影響

曝氣可以有效去除水體和底泥中氮、磷等污染物，水體中NH4+-N去除率在3.2%～45.6%之間，太陽能曝氣技術(shù)的去除效果最好.微孔曝氣對(duì)黑臭水體中NH4+-N、TN和土臭素的平均去除率分別為44.10%、38.96%和44.80%[31].太陽能曝氣治理技術(shù)對(duì)黑臭水體中TN、NH4+-N、TP的最大去除率分別為16.9%、45.6%和33.5%[28].孫從軍等[32]探討了鼓風(fēng)機(jī)微孔布?xì)夤芷貧鈱?duì)水體中污染物的去除效果，發(fā)現(xiàn)曝氣1個(gè)月后，水體中NH4+-N去除率達(dá)25.6%～40.0%.采用葉輪吸氣推流式曝氣技術(shù)曝氣1個(gè)月，北京清河黑臭河道水體中NH4+-N去除率為15.8%～45.0%[25].3種不同曝氣技術(shù)對(duì)水體中NH4+-N去除率順序?yàn)樗囀皆鲅跗貧?葉輪式增氧曝氣>射流式增氧曝氣，水體中NH4+-N去除率分別為26%、15%和3.2%[33]，3種不同曝氣技術(shù)主要是通過影響水中ρ(DO)而間接降低水中污染物濃度，達(dá)到去除效果.

2.2 曝氣與其他技術(shù)結(jié)合對(duì)黑臭水體污染物去除率的影響

單獨(dú)曝氣可去除黑臭水體中有機(jī)物、氮、磷等污染物，但曝氣與其他技術(shù)結(jié)合治理黑臭水體后，污染物去除率高于單獨(dú)曝氣處理后污染物的去除率[17]，如表3所示.劉蘭[34]發(fā)現(xiàn)，單獨(dú)曝氣作用后水體中CODCr和BOD5去除率分別為45%和50%，單獨(dú)化學(xué)氧化作用后其去除率分別為50%和60%，但2種方法結(jié)合后其去除率分別達(dá)85%和90%.胡湛波等[35]研究表明，生物促生劑治理黑臭水體后，水體中CODCr去除率為42.6%，而使用藥劑與曝氣結(jié)合后水體中CODCr去除率達(dá)46.8%.雷恒毅等[36]采用底泥曝氣、底泥穩(wěn)定化及激活土著微生物等集成技術(shù)進(jìn)行重污染感潮河道黑臭治理試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)通過底泥曝氣底泥中硫化物濃度可降低95.7%，穩(wěn)定化后底泥中Zn、Cr、Cu、Pb的釋放量可降低85%～95%，硫化物濃度小于15 mg/kg.針對(duì)溫州北山河黑臭河水中ρ(CODCr)已高達(dá)1 550 mg/L的現(xiàn)狀，肖繼波等[37]采用厭氧生物膜床結(jié)合水生植物帶工藝進(jìn)行綜合治理，發(fā)現(xiàn)水體中CODCr、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、NH4+-N去除率分別達(dá)85%、99%和54.1%以上，治理后黑臭完全消除.針對(duì)河北省東部某黑臭河流治理項(xiàng)目，李捍東等[38]開展了微孔曝氣-微生物-人工濕地組合工藝處理黑臭河水的中試研究，經(jīng)過2個(gè)月的運(yùn)行后，發(fā)現(xiàn)水體中ρ(CODCr)、ρ(NH4+-N)、ρ(TP)分別從519、11.5、6.5 mg/L左右降至33、1.5、0.25 mg/L.吳林林[39]在上海市工業(yè)河采用生物凈化槽中試裝置處理黑臭水體試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)使用該方法后水體中BOD5、CODCr、NH4+-N和TP的平均去除率分別為37.0%、34.8%、34.7%、26.7%.季樹勛[40]在治理寧波市江東區(qū)臥彩江試驗(yàn)中，采用生物膜和生物圍網(wǎng)、潛流曝氣、投放生態(tài)增氧劑和微生物制劑、設(shè)置人工植物浮島的組合工藝，發(fā)現(xiàn)綜合治理后水體中CODCr、NH4+-N去除率分別為40%～60%、30%～60%，治理后ρ(TP)≤1 mg/L.

表3 不同治理技術(shù)對(duì)黑臭水體水質(zhì)改善效果Table 3 Improvement effect of different treatment technologies on black-odorous water quality

2.3 曝氣位置對(duì)黑臭水體污染物去除率的影響

曝氣對(duì)污染物的去除效果除了與不同曝氣技術(shù)有關(guān)外，還與不同的曝氣位置有關(guān)，底泥曝氣后黑臭水體有機(jī)物的去除率高于水曝氣后有機(jī)物去除率.王美麗等[41]發(fā)現(xiàn)，底泥曝氣后的24 d內(nèi)，水體中CODCr去除率范圍為56.60%～69.73%，水曝氣后其去除率約為23%.底泥曝氣對(duì)黑臭水體中NH4+-N的去除效果高于水曝氣對(duì)NH4-N的去除效果.張同祺[42]曝氣治理昆山市玉山鎮(zhèn)河道發(fā)現(xiàn)，水曝氣后，水體中NH4+-N去除率范圍為54.05%～76%TP去除率為85%.底泥曝氣后NH4+-N去除率范圍為88.29%～90.62%，水曝氣后其去除率為24%左右[41].劉波等[43]對(duì)南京九鄉(xiāng)河曝氣治理發(fā)現(xiàn)，底泥曝氣對(duì)氮素的去除率均優(yōu)于水曝氣，包括上覆水、間隙水和底泥中NH4+-N的去除率，底泥曝氣后間隙水和底泥中NH4+-N去除率分別為64.36%和58.73%，水曝氣后其去除率分別為39.53%和38.78%，底泥曝氣和水曝氣后，上覆水中NH4+-N去除率分別為72.74%和47.86%.徐寬等[44]發(fā)現(xiàn)，底泥曝氣使得上覆水、表層底泥間隙水和底泥吸附態(tài)NH4+-N去除率分別為99.5%、94.4%和75.6%.

底泥曝氣對(duì)黑臭水體中磷的去除率高于水曝氣對(duì)磷的去除率.底泥曝氣后TP的去除率范圍為56.72%～66.67%，水曝氣后其去除率僅為15%左右[41].李大鵬等[45]對(duì)蘇州河流底泥進(jìn)行室內(nèi)模擬曝氣，研究表明底泥曝氣對(duì)底泥吸收磷的影響大于水曝氣，底泥曝氣時(shí)底泥中TP含量的凈增量達(dá)187.2 mg/kg，且主要增加在Ca-P上，其凈增加量為172.2 mg/kg；而水曝氣底泥中TP含量的凈增加量為105.4 mg/kg，并均勻分配到NH4Cl-P、Fe-P和Ca-P三種形態(tài)中.

2.4 曝氣深度對(duì)黑臭水體污染物去除率的影響

曝氣深度對(duì)黑臭水體污染物去除率有一定影響，在最佳曝氣深度下，污染物去除率最高.沈淑云[46]通過在水深0.10、0.15、0.25和0.35 m進(jìn)行曝氣試驗(yàn)，研究上覆水和底泥間隙水中NH4+-N和TN的去除率，發(fā)現(xiàn)24 d內(nèi)，曝氣深度越深，上覆水中NH4+-N的去除率越高，4個(gè)曝氣深度下NH4+-N的去除率分別為96.8%、97.9%、97.0%和98.5%(見表4)，底泥間隙水中NH4+-N的去除率隨曝氣深度波動(dòng)變化，其去除率與曝氣深度沒有直接關(guān)系；曝氣深度在0.25 m前，隨曝氣深度增加，上覆水和底泥間隙水中TN去除率也增加，但在曝氣深度為0.35 m時(shí)，TN去除率卻降低了，其去除率分別為10.9%和6.1%.

表4 曝氣深度對(duì)污染物去除率的影響[46]Table 4 Effect of aeration depth on pollutant removal rate[46]

2.5 曝氣強(qiáng)度對(duì)黑臭水體污染物去除率的影響

短期內(nèi)，連續(xù)曝氣對(duì)水中污染物去除率高于低強(qiáng)度曝氣；但長(zhǎng)期內(nèi)，不同曝氣強(qiáng)度下水中污染物的去除率間沒有明顯差異.趙振等[12]研究發(fā)現(xiàn)：曝氣時(shí)間在48 h內(nèi)，連續(xù)曝氣和低強(qiáng)度曝氣對(duì)水體中CODCr去除率分別約為35%和25%；曝氣時(shí)間超過48 h，連續(xù)曝氣、間歇曝氣和低強(qiáng)度曝氣對(duì)水體中CODCr的去除率基本相同；曝氣時(shí)間為180 h時(shí)，水體中ρ(CODCr)穩(wěn)定在30 mg/L.相同時(shí)間內(nèi)，連續(xù)曝氣和間歇曝氣對(duì)水體中CODCr的去除率差別不大，分別為81%和74%[47].另外，趙振等[12]研究曝氣強(qiáng)度對(duì)黑臭水體氮污染物的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)：2個(gè)高強(qiáng)度曝氣的水體中ρ(DO)分別為4～6和6～9 mg/L；低強(qiáng)度曝氣的水體中ρ(DO)維持在0.8～1.5 mg/L；前84 h內(nèi)，高強(qiáng)度曝氣對(duì)水體中NH4+-N去除率(45%～70%)高于低強(qiáng)度曝氣(約5%)；352 h后，高強(qiáng)度和低強(qiáng)度曝氣對(duì)NH4+-N的去除率沒有顯著差異，均在90%以上；剛開始時(shí)，高強(qiáng)度和低強(qiáng)度曝氣對(duì)TN去除率的影響較小，但在160 h后，低強(qiáng)度曝氣比高強(qiáng)度曝氣對(duì)TN去除效果更好，低強(qiáng)度曝氣在35%以上，而高強(qiáng)度曝氣低于20%.

2.6 曝氣時(shí)間對(duì)黑臭水體污染物的影響

黑臭水體中污染物的去除率隨曝氣時(shí)間不同而波動(dòng)變化，且曝氣時(shí)間對(duì)氮、磷污染物去除率的影響不同.底泥曝氣后表層間歇水中ρ(TN)在15 d內(nèi)經(jīng)歷了快速下降—持平—快速下降的動(dòng)態(tài)變化過程，在第5天時(shí)TN去除率達(dá)40%，5～10 d去除率基本維持不變，但10～15 d內(nèi)間隙水中ρ(TN)陡然下降，去除率達(dá)75%；水曝氣后，28 d內(nèi)上覆水中ρ(NH4+-N)經(jīng)歷了上升—下降—穩(wěn)定的過程，ρ(NH4+-N)依次為5.51、9.40、0.21 mg/L[43].

經(jīng)過一定時(shí)間后，不同曝氣強(qiáng)度下污染物的去除率無差異.如果水體中NH4+-N去除率要達(dá)到90%，低強(qiáng)度曝氣、間歇曝氣和連續(xù)曝氣所需時(shí)間分別為114、114和352 h，352 h后3種曝氣方式對(duì)NH4+-N的去除率無顯著差別[12].

總之，曝氣與其他技術(shù)結(jié)合治理黑臭水體后，水中污染物的去除率比單獨(dú)曝氣下污染物去除率高.底泥曝氣后，黑臭水體中污染物去除率高于水曝氣后污染物去除率，約高出20%；在最適曝氣深度處，黑臭水體中污染物的去除率最高，而不是曝氣深度越深污染物去除率越高；曝氣強(qiáng)度對(duì)污染物去除率的影響與曝氣時(shí)間有關(guān)，短期內(nèi)高強(qiáng)度曝氣后，污染物濃度下降顯著，長(zhǎng)期內(nèi)高強(qiáng)度和低強(qiáng)度曝氣后，污染物去除率無差異.同一曝氣方式后氮、磷濃度去除率隨時(shí)間是波動(dòng)變化的，經(jīng)過一定曝氣時(shí)間后，不同曝氣強(qiáng)度下污染物的去除率無明顯差異.

雖然曝氣后污染物濃度顯著下降，有效地消除了河道黑臭，但也有部分研究[47-48]表明曝氣停止后污染物濃度存在回復(fù)現(xiàn)象，即停止曝氣后，水體中污染物濃度又有所上升，甚至水體又惡化到原來水平.如在曝氣12 d結(jié)束后，上覆水中的ρ(NH4+-N)從2.22 mg/L升至10.87 mg/L，而原始濃度為19.3 mg/L[47].孫從軍等[48]研究發(fā)現(xiàn)，停止曝氣1個(gè)月后，ρ(NH4+-N)從13.4 mg/L升至17.6 mg/L，幾乎回到初始水平(平均值19.0 mg/L)，這可能與治理后外源繼續(xù)輸入有關(guān).

3 曝氣對(duì)底泥微生物群落的影響

底泥微生物在水體污染物的分解、遷移、轉(zhuǎn)化及污染水體的修復(fù)中發(fā)揮著重要的作用.黑臭水體中某些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)通過水體流動(dòng)、沉降等自然和人工干擾作用沉積到底泥中而成為微生物的營(yíng)養(yǎng)，進(jìn)而影響著微生物的群落結(jié)構(gòu).

曝氣強(qiáng)度影響底泥細(xì)菌優(yōu)勢(shì)類群，不同曝氣強(qiáng)度下的細(xì)菌優(yōu)勢(shì)類群不一樣.姚麗平[49]探討了人工曝氣對(duì)上海黑臭河道底泥微生物群落結(jié)構(gòu)的影響，發(fā)現(xiàn)不同曝氣強(qiáng)度下細(xì)菌和古菌的優(yōu)勢(shì)類群有所差異，如流速為0.288 ms時(shí)，細(xì)菌優(yōu)勢(shì)類群為厚壁菌門和變形菌門；流速為0.32 ms時(shí)，細(xì)菌優(yōu)勢(shì)類群為變形菌門.張一璠[30]探討了曝氣對(duì)城市黑臭河道底泥微生物的影響，發(fā)現(xiàn)細(xì)菌優(yōu)勢(shì)類群為變形菌門和厚壁菌門，曝氣強(qiáng)度增加細(xì)菌優(yōu)勢(shì)類群的多樣性提高，但豐度變低.

曝氣影響底泥中細(xì)菌群落(如氨氧化菌和反硝化菌)的數(shù)量.上海黑臭河道底泥氨氧化古菌含量高于氨氧化細(xì)菌，說明氨氧化古菌是氨氧化的優(yōu)勢(shì)類群[49]；李志洪[50]研究人工曝氣對(duì)上海黑臭河道底泥氮轉(zhuǎn)化功能菌群的影響，發(fā)現(xiàn)氨氧化優(yōu)勢(shì)菌為氨氧化古菌，氮轉(zhuǎn)化優(yōu)勢(shì)菌為厭氧氨氧化細(xì)菌，水曝氣和底泥曝氣均能增加底泥中細(xì)菌總量和nirK型反硝化細(xì)菌數(shù)量；汪建華[51]探討了人工曝氣對(duì)上海桃浦河氮轉(zhuǎn)化功能菌的影響，發(fā)現(xiàn)不同曝氣強(qiáng)度下氨氧化細(xì)菌數(shù)量是氨氧化古菌的4～9倍，nirS型反硝化菌數(shù)量高于narG、norB和nosZ型反硝化菌數(shù)量.

4 結(jié)論與展望

a) 曝氣可顯著提高黑臭水體中ρ(DO)，不同曝氣技術(shù)的復(fù)氧效率波動(dòng)范圍較大.純氧曝氣復(fù)氧效率最高，達(dá)70%，僅有少數(shù)研究報(bào)道不同曝氣技術(shù)復(fù)氧效率及ρ(DO)情況，有些曝氣技術(shù)的復(fù)氧效率還鮮見報(bào)道，如水下射流曝氣技術(shù)的復(fù)氧效率.鑒于實(shí)際應(yīng)用中曝氣技術(shù)復(fù)氧效率低及不確定性等問題，未來還應(yīng)進(jìn)一步開展不同曝氣技術(shù)復(fù)氧效率理論和實(shí)際研究，挖掘不同曝氣技術(shù)的復(fù)氧效率潛力，縮短水中ρ(DO)提高所需時(shí)間，達(dá)到快速改善黑臭水體水質(zhì)目的.

b) 黑臭水體中不同污染物去除率隨曝氣方式的不同而不同，單獨(dú)曝氣對(duì)污染物去除率低于與其他技術(shù)結(jié)合后對(duì)污染物的去除率，且還存在曝氣結(jié)束后污染再回復(fù)的現(xiàn)象，故今后應(yīng)加強(qiáng)曝氣對(duì)污染物去除機(jī)理及各污染物間耦合效應(yīng)研究，包括對(duì)底泥中重金屬和有機(jī)化合物等影響，分析不同條件下影響污染物去除率的因素.

c) 曝氣的位置、深度、強(qiáng)度和時(shí)間等條件影響污染物去除率，且不同條件對(duì)污染物去除率的影響程度不同.鑒于污染物去除率影響因素較多，未來應(yīng)加強(qiáng)單因素和多因素對(duì)曝氣效果的影響研究，深入研究曝氣邊界條件的優(yōu)化，因地制宜找到最佳曝氣條件，避免發(fā)生曝氣后污染物濃度增加的現(xiàn)象.

d) 曝氣對(duì)黑臭水體底泥微生物群落結(jié)構(gòu)組成及細(xì)菌數(shù)量有顯著影響，但影響機(jī)理不明確，研究?jī)H限于與氮污染物遷移轉(zhuǎn)化有關(guān)的功能微生物，故今后需要加強(qiáng)曝氣對(duì)黑臭水體微生物群落的機(jī)理研究，特別是加強(qiáng)對(duì)有機(jī)物、氮和磷等污染物有影響的功能微生物的研究.