基于曝气技术与生物促生剂结合的城市黑臭河道治理研究

高 艳

基于曝气技术与生物促生剂结合的城市黑臭河道治理研究

高 艳

（北票市三宝水利服务站，辽宁 北票 122112）

城市河道黑臭现象已经上升为战略性生态问题，解决河道黑臭问题有助于城市进一步发展。文章结合理论分析与室内实验相结合的技术手段，探讨了不同曝气程度及生物促生剂治理措施对黑臭河道的治理效果，优选出间歇曝气与生物促生剂相辅助的治理措施。从治理效果来看，改措施能有效解决河道黑臭问题，为类河道黑臭问题的治理提供技术借鉴。

曝气技术；生物促生剂；市内河；黑臭现象

随着市内河道污染问题逐渐严重，城市河道黑臭已经发展成制约“海绵城市”建设的严峻问题。因此，有必要结合曝气及生物修复技术进行黑臭河道治理的研究。

专家学者对曝气技术及生物修复技术的研究已经取得了相应的成果。陆晖［1］等结合校内湖治理项目，探讨了纳米曝气技术的理论应用，研究了湖底黑臭的治理效果；董抚生［2］结合国内专家对曝气技术的研究，分析了该技术的长处与不足，探讨了河道治理过程中的瓶颈问题；史彦翠［3］探讨了国外专家对曝气技术的研究，结合国内黑臭河道治理现状，提出了关键性治理措施；李永娜［4］研究了鼓风及微米两种曝气技术的治理效果；金雪林［5］等结合无锡市前胡村浜河道治理工程，研究了生物修复技术在黑臭治理中的效果；许列峰［6］等探讨了国内外关于河道治理的措施，着重研究了生物修复技术对河道黑臭现象的治理效果；此外，刘旭［7］、朱文博［8］、 姜登岭［9］等也对微生物修复技术及河道曝气技术进行了一定的研究与分析。

河道曝气技术虽然得到了广泛推广，但对于上覆水的治理效果较差；生物修复技术通过向河道内添加生物促生剂，也取得了一定的治理效果，但仅使用生物促生剂，上覆水及底泥中的污染物含量仍较高。本文运用河道曝气技术及生物促生剂相结合的治理方法，探讨不同曝气时间下生物修复技术的治理效果，运用理论与实验相结合的技术路线，确定最优治理措施。

1 工程概况

大凌河是辽宁省西部地区第一大河，全长408km，流域总面积23549km2。大凌河在上游分为两大支流：南支发源于葫芦岛市建昌县境内黑山北麓的要路沟乡鸡冠山，河长106km，且水量较大，故视为主干；西支发源于河北省平泉县郑杖子南部的塔子山余脉水泉子沟，河长102km。两大支流在喀左县大城子镇东南汇合后流向东北，经朝阳、北票市，再转向东南，流经义县后又转向南部，至凌海八千屯附近注入渤海。其中，朝阳市境内流域面积为12803.36km2，河流总长度为271km。

由于朝阳市城市化进程加快，造成城市内河道污染严重，为了提高人民的生活水平，对朝阳市境内河流进行综合治理。目前，三大产业的直接排污现象已经得到有效治理，但仍存在生活污水直接排入河道的现象，对水体造成严重危害并产生黑臭现象。夏季气温回升，底泥内厌氧菌迅速发酵，使得黑臭现象加剧，甚至出现常年黑臭状态，极大影响了人民的日常生活。本文拟采用生物促生剂与曝气技术相结合的技术手段，寻求最优曝气方式即曝气量，以解决河道黑臭问题。

2 实验方案

2.1 试验对象

试验所需底泥及上覆水均从朝阳市境内大凌河污染段采样，采取的样本经实验分析初始污染浓度为：COD78～97mg/L，TP0.72～1.69mg/L，NH3-N44.85～81.93mg/L，底泥有机质 7.42%～8.78%。

2.2 试验材料

试验选用的仪器为：便携式溶氧仪，蒸汽式灭菌器，恒温干燥箱，COD速测仪等。实验装置采用直径为15cm，高1m的圆柱形装置，装置沿长度方向均匀开孔，孔上设置有可开关的阀门，便于收集样本。生物促生剂主要成分为：矿物质、嘌呤、嘧啶等天然物质。

2.3 试验方法

结合朝阳市大凌河污染现状，对试验中底泥厚度及上覆水深度均取50cm，考虑到蒸发及检测取水，定时向装置内注入原样水。设置四组对照实验，其中A组为空白对照组；B组每天定时加入0.05mL/m3体积比的生物促生剂，不采用曝气措施；C组加入与B组相同剂量生物促生剂，并进行连续曝气处理，使DO浓度全天维持在8mg/L；D组加入与B组相同剂量生物促生剂，并采取间歇式曝气处理，每天曝气四个小时，全天DO浓度维持在2～3mg/L。曝气装置均不会对底泥造成影响，以白炽灯代替光照，温度恒定在25OC，整个实验持续60天。每天监测水体中 DO、COD、NH3-N、TP、底泥厚度及有机质的含量，用以研究治理效果。

3 实验结果与分析

3.1 对COD的治理结果

从图1知，A组COD在整个治理过程中基本无变化；B组 COD浓度最高达192mg/L，试验完成时COD浓度降低至52mg/L；C组COD浓度先上升后下降，试验完成时COD浓度降低至42mg/L；D组COD浓度相对于其他组变化较小，试验完成时COD浓度降低至45mg/L。

通过试验结果分析知，治理前期COD浓度剧增，由于生物促生剂加速原有微生物的生长代谢，使有机质分解，提升了COD浓度。此外，曝气措施促进微生物降解，缩短了最大浓度出现的时间。从治理效果可知，连续曝气结合生物促生剂治理效果最优，间歇曝气结合生物促生剂治理效果次之，物促生剂治理效果相对较差。

图1 COD的治理结果

3.2 对NH3-N的治理结果

图2 NH3-N的治理结果

从由图2知，A组NH3-N浓度稍有降低，由于污染物相对稳定，仅部分经自然降解使浓度降低；B组NH3-N浓度变化程度较为明显，经两次起落后最终稳定在较高水平，在55天的最大峰值时出现下降趋势，但最终浓度仍高达113mg/L。分析其原因为生物促生剂加速了微生物分解有机污染物，降低了水体内氧含量，促使厌氧细菌分解含氮有机物，使水体内氨氮富集，浓度增大。C、D两组变化基本同步，但间歇曝气相对于连续曝气峰值出现较早，治理结束时C、D两组氨氮含量分别降低至4mg/L，6mg/L。原因一是曝气措施给水体增加了含氧量，抑制厌氧菌的分解作用；二是曝气措施促进上覆水循环，将氨氮排离水体。

3.3 对TP的治理结果

图3 TP的治理结果

从图3知，A组TP浓度较为稳定；B组TP浓度达到峰值所经历的时间较长，之后下降趋势缓慢；C组TP浓度前期下降较快，治理结束时降低至0.32mg/L；D组TP浓度最终降低至0.22mg/L。前期间歇曝气治理效果劣于连续曝气，由于前期水体内含氧量不同，但后期呈现出逆转局势，因为间歇曝气有助于厌氧与好养微生物共同降解有害物质，使得间歇曝气除磷效果显著。

3.4 对底泥有机质治理结果

图4 有机质的治理结果

从图4知，A组有机质含量无明显变化，其他组有机质含量均出现下降趋势，最终有机质含量分别为：B组7.2%、C组6.7%、D组6.5%。从实验结果分析，间歇曝气对有机质污染治理效果最好。

通过治理结果的分析可知，曝气与生物促生剂结合的治理措施取得较好的治理效果，其指标变化见表1。对表1数据总结得，生物促生剂能对黑臭现象进行治理，但效果不佳；曝气措施能有效提升生物促生剂的治理效果，能够将生物促生剂提升的氨氮浓度降低下来；间歇曝气与连续曝气治理结果相近，在TP治理时间歇曝气优于连续曝气；从实际情况出发，考虑到成本及设备问题，间歇曝气结合生物促生剂为最优治理方案。

表1 试验前后各指标变化

4 结语

城市河道黑臭现象已经严重威胁到人们的日常生活，解决河道黑臭问题有助于城市进一步发展。结合朝阳市大凌河污染段的治理工程为背景，通过设计进行室内模拟实验，探讨生物促生剂、曝气技术的治理及其效果，通过为期两个月的试验，最终优选出间歇曝气与生物促生剂相结合的技术手段和措施，研究成果对河道进行治理以及河道黑臭问题的治理解决提供借鉴和指导。

［1］陆晖，胡湛波，蒋哲，等.微纳米曝气技术对城市景观水体修复的影响［J］.环境工程学报，2016（04）：1755-1760.

［2］董抚生.河流污染治理中河道曝气技术的应用［J］.农民致富之友，2016（01）：247.

［3］史彦翠.河道曝气技术在河流污染中的应用研究［J］.资源节约与环保，2015（04）：59.

［4］李永娜.曝气增氧技术在城市黑臭河道治理中的应用研究［J］.山东工业技术，2015（18）：206-207.

［5］金雪林，李京辉，施怀荣，等.生物修复技术在无锡市前胡村浜河道治理中的应用［J］.中国水利，2013（19）：46-47.

［6］许列峰，陈婕，邵之剑.城市河流生物修复技术的研究进展［J］.安徽农业科学，2013，41（06）：2597-2600.

［7］周浩.大小凌河地区地下水资源可利用量预测模拟研究［J］.水利技术监督，2015（02）：16-20.

［8］朱文博，王洪秀，柳翠，等.河道曝气提升河流水质的WASP模型研究［J］.环境科学，2015（04）：1326-1331.

［9］常丹东，王礼先.水土保持对黄河年径流量影响研究［J］.水利规划与设计，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 艳（1975年—），女，工程师。