组合工艺对黑臭河道的净化效果研究

范远红

(广东新大禹环境科技股份有限公司，广东 广州 510663)

随着城镇化以及工业化进程的加快，许多城市河流变成排污渠道以及污水滞留地，造成河道富营养化，有些甚至达到了黑臭程度。治理黑臭的技术很多，但只采用一种治理技术，很难达到预期处理效果，因此根据污染源实际情况，采用组合技术。段云霞等[1]采用采用控源截污技术+曝气充氧技术+微生物治理技术+生态浮床技术+活水技术以及投放水生动物等组合工艺措施对水体进行治理和生态修复，水体达到GB 3838-2002中V 类地表水水指标。陈伯武等[2]采用包括人工增氧、水生植物吸收和鱼类控藻综合生态修复技术，内湖劣V类水体，经过近三年的综合生态修复后，变为地表水Ⅰ～Ⅲ类水质。占明飞等[3]采用底质改性、微纳米气泡及微气泡复氧、进口净水膜、人工湿地及水生动物放养等综合生态修复技术进行治理，河水水质由治理前劣Ⅴ类达到了治理后Ⅳ～Ⅴ类地面水水质标准，水华现象得到控制。李明泽等[4]采用“曝气复氧+人工水草+高效生物菌剂”技术对连云港东辛农场某黑臭河道修复的中试实验研究，运行结果表明，经过3个月的调试与运行，河道水质得到明显改善，对COD、氨氮、总磷的去除率分别达到了68.9%、80%、73.1%，水体透明度由0.16 m上升到0.6 m以上，溶解氧从0.97 mg/L增长到4.34 mg/L。组合工艺在黑臭河道治理中，已经广泛的应用并取得了良好的处理效果。

本研究构建了“微纳米曝气+铁碳微电解填料+人工浮岛+异样硝化好养反硝化微生物菌剂”组合成河道净化复氧一体式装置，以实际河道水体为对象，进行比较试验，研究一体化装置处理黑臭水的净化效果，为后续工程建设与应用提供技术支持。

1 材料与方法

1.1 供试水样

采集广东省惠州市惠阳区长布村排污渠黑臭河水作为供试污水，水质如表1所示。

表1 供试污水水质

1.2 试验装置

将微纳米气泡发生器安放在硬质地面，取水口位于水下0.5 m处不锈钢滤筒，曝气装置释放器通过套管和异径接头，接入穿孔曝气管，穿孔曝气管通过三角支架悬吊在浮岛上。浮岛单体规格为0.33 m×0.33 m正方体，将浮岛单体组合成 1.98 m×2.7 m人工浮岛，浮导中间设置钢筋三角支架，种植篮和浮球中铁碳微电解填料和陶粒按照质量1:4进行混合，并用防落网扎紧，将异样硝化好养反硝化微生物菌剂[5]直接加到种植篮和浮球中，浮岛植物种植30 cm左右美人蕉。试验水池采用长×宽×高为4 m×2 m×1.2 m，有效处理容积约为6 m3，模拟河道装置剖面如图1所示。

图1 模拟河道装置

1.3 试验方法

试验分为：(1)微生物投加量试验：曝气强度200 L/h，分别向装置投加5 g/m3、15 g/m3、25 g/m3微生物菌剂；(2)曝气强度试验：通过调节进气阀门和气体流量计控制曝气气量，采用100 L/h，200 L/h，300 L/h曝气强度进行曝气。

2 结果与分析

2.1 不同微生物菌剂投加量对水质的影响

由图2a和2d可见，微生物菌剂投加量对DO和TP无显著影响。由图2b可见，投加微生物菌剂会使COD暂时升高，因为微生物菌剂本身含有大量营养物质，微生物进入水体后，微生物自身携带的营养物质与河道中原有的污染物，增加水体中COD含量，但在第2天后又开始快速下降，该结果与葛扬[6]研究结果相符。3种投加量7 d的最终去除率分别为53.5%、67.4%、60.5%，故微生物投加对系统COD的去除效果不显著。由图2c可见，随着微生物菌剂投加量的增加，NH3-N下降的越快，投加微生物菌剂25 g/m3时，第3天，系统的NH3-N基本平衡，异样硝化好养反硝化微生物菌剂有助于系统的脱氮反应。

图2 不同微生物菌剂投加量对水质的影响

2.2 不同曝气强度对水质的影响

如图3a所示，系统中的DO快速上升，到第二天基本保持在4 mg/L以上。如图3b所示，刚开始曝气的时候，会使河道的COD暂时升高，因为曝气会使搅动河道的底泥，增加水体中的COD含量。3种不同强度的曝气条件对COD的去除效果分别为57.8%、65.3%和68.1%。图3c和3d所示，曝气强度对NH3-N和TP的去除特征相似，随着曝气强度的增大，NH3-N、TP的降解效果越好。3种不同强度的曝气条件对NH3-N的去除效果分别为82.6%、87.2%和91.0%，对TP的去除效果分别为50.6%、75.6%和78.8%。污染水体中的DO溶解氧越高，微生物越旺盛，污染物的消耗量越大。

图3 不同曝气强度对水质的影响

3 结 论

由本研究可知，河道净化复氧一体式装置是处理黑臭河道的有效工艺，本试验水质下，微生物菌剂最佳投加量为15 g/m3，最佳曝气量为200 L/h，处理后水质质量为DO 5.05 mg/L，COD 16 mg/L、NH3-N 1.12 mg/L、TP 0.34 mg/L。河道净化复氧一体式装置发挥了曝气复氧、铁碳填料、水生植物和微生物菌剂的协同作用，增加水体中的DO，降低水体中的污染物浓度，有效消除了河道水体的黑臭情况，达到了黑臭水体修复的目的，是一种切实可行的方案。