曝气增氧技术在城市黑臭河道治理中的应用研究

李永娜

（临清市污水处理厂,山东 临清 252600）

0 引言

近年来，我国河流污染日益严重，城市黑臭河现象已成为普遍问题，消除城市河流黑臭现象，改善城市河道水环境已成为亟待解决的问题之一[1]。河流污染对城市经济发展和人民生活水平改善的约束作用已日益明显，必须采取相应的措施进行控制与治理。水体中溶解氧的不足是河流产生黑臭现象的主要原因之一，而通过曝气增氧可有效增加水体中的溶解氧。目前水体曝气增氧技术主要有人工曝气复氧，大气复氧和水生生物通过光合作用传输部分氧气等三种途径[2]。按照鼓风曝气产生气泡的大小，人工曝气增氧分为普通曝气方式和微孔曝气方式。本文利用普通鼓风曝气和微米曝气技术，使用空气和臭氧两种进气方式比较分析黑臭水体的富氧能力和污染物的去除效果。

1 实验材料

表1 试验用水初始水质指标

1.1 试验水样

实验水样取自某黑臭河流，水质初始指标如表1。

1.2 曝气方法选择

试验分别采用普通鼓风曝气和微米曝气技术，利用空气和臭氧不同曝气组合方式对黑臭水体进行处理，比较不同曝气技术对黑臭水体污染物去除的效果。实验装置共分为以下四种：以空气为载体的普通曝气和微米曝气，以臭氧为载气的普通曝气和微米曝气。

2 主要测定指标及测定方法

图1 不同曝气增氧方式对水体CODcr的去除效果

试验开始前向反应器内注人20L黑臭河道原水作为试验用水。实验时间l00min，分别在第0、20、40、60、80 和l00min 进行水质分析。以上试验均重复进行3 次，以尽量减小误差。主要测定指标及方法分别为：CODcr:重铬酸钾法；NH3-N:纳氏试剂光度法；TP:钼酸铵分光光度法；土臭素[Geosmin(蔡烷醇类)]:气相色谱-质谱联用仪；2-甲基异茨醇[2-MIB (冰片烷醇类)]:气相色谱-质谱联用仪；色度:稀释倍数法；浊度:浊度仪。

图2 不同曝气增氧方式对水体NH4+-N的去除效果

图3 不同曝气增氧方式对水体TP的去除效果

3 结果

3.1 CODcr去除效果比较

通过对比四种不同方式曝气对CODcr去除效果，微米曝气技术对CODcr去除效果明显优于普通鼓风曝气。当曝气时间到达60分钟时，微米曝气组CODcr去除率达到30%以上，而在空气普通曝气和臭氧普通曝气组在曝气60分钟后CODcr去除率仅达到17.65%和18.63%。与普通鼓风曝气技术相比，微米曝气技术可满足在较短的时间内达到理想的CODcr去除效果。

图4 不同曝气增氧方式对水体色度的影响

3.2 NH4+-N、TP去除效果比较

水体中存在大量的氮磷是水体富营养化的主要原因，利用曝气增氧技术可一定程度上降低水体中的氮磷含量，减少水中富营养化现象的出现。如图所示，在相同载气情况下，微米曝气组氮磷去除率明显高于普通鼓风曝气组。而相同曝气技术下，臭氧和空气载气的不同引起的NH4+-N 去除效果差别不明显。但臭氧曝气组对TP去除率却低于空气曝气组。

图5 不同曝气增氧方式对水体浊度的影响

图6 不同曝气增氧方式对水体臭味物质的去除效果

3.3 色度浊度去除效果比较

色度和浊度是衡量水体污染程度的主要感官指标。如图所示，通过曝气增氧处理，在曝气增氧初期（20min），各组水体的色度浊度值均升高，随着曝气增氧的进行，水体的色度和浊度逐渐降低。对比几种不同曝气增氧处理方式结果显示，在曝气处理60分钟后水体的浊度和色度明显下降，且微米曝气处理对水体色度和浊度去除效果好于普通鼓风曝气。

3.4 臭味物质去除效果比较

如图6所示，对比不同曝气增氧方式对臭味物质去除效果，微米曝气处理方式对臭味物质的去除效果明显优于普通鼓风曝气组。在曝气处理80分钟，臭氧微米曝气和空气微米曝气组对臭味物质土臭素的去除率分别达到56.87%和42.76%，而臭氧普通曝气组和空气普通曝气组在80分钟对土臭素的去除率仅有35.43%和22.56%。但同样微米处理组，臭氧和空气载气的而不同对臭味物质去除效果比较结果显示，臭氧载气组对臭味物质土臭素的去除效果由于空气载气组。

4 结论

通过对比几种不同曝气增氧方式去除污染物的效果，结果显示四种曝气增氧方式均能降低水体污染物。

微米气泡具有更大的比表面积，增大了氧传递过程中气液界面积；且微米气泡因浮力小，上浮速度小，使气泡在水中停留时间边长，增加了氧传递的作用时间，可有效增大水体中氧传递效率，提高水体中溶解氧含量，水体溶解氧的增加对污染物的去除产生决定性的影响[3,4]。本研究发现臭氧结合微米曝气方式能有效降低水中污染物，值得在治理黑臭河中推广使用。

[1]复盛.水和废水监测分析方法[M].中国环境科学出版社,2002.

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