曝氣技術在黑臭水體治理中應用

摘 要：城市黑臭水體的治理是當前國家水環境治理的重要內容，水十條中明確規定了目標要求。黑臭水體產生的根本原因是水體中的污染物被微生物消耗，產生了厭氧環境，造成"黑"和"臭"的物質，曝氣可以直接恢復水體中的溶解氧，有助于解決黑臭水體問題，曝氣技術在黑臭水體中的應用越來越受到關注。

關鍵詞：曝氣；黑臭水體；微生物

黑臭水體是目前城市水體污染的首要問題，生態環境部聯合住房城鄉建設部啟動了2108年城市黑臭水體整治環境專項行動，生態環境部有關負責人表示，整治黑臭水體是貫徹黨中央決策部署的必然要求，是改善城市水環境質量的客觀需要，也是人民群眾的殷切期盼。2015年國務院正式發布《水污染防治行動計劃》，其中就有關于黑臭水體治理的指標要求：到2020年，地級及以上城市建成區黑臭水體均控制在10%以內，到2030年，城市建成區黑臭水體總體得到消除。國家的一系列舉措顯示，解決黑臭水體問題是當前水污染治理工作中的重要內容，切任務十分艱巨。

1 黑臭水體的定義

2015年由生態環境部和住房城鄉建設部聯合印發了《城市黑臭水體整治工作指南》，其中明確規定了城市黑臭水體是指城市建成區內，呈現令人不悅的顏色和（或）散發令人不適氣味的水體的統稱。

2 城市河道黑臭產生的原因

2.1 外部污染物大量進入水體

2.1.1 生活污染源

隨著城鎮化率不斷提高，城市人口不斷增多，河道兩岸居民的生活污水排放量不斷增加，在污水收集及處理等基礎設施不完備的區域，居民生活污水直接排入河道內，生活污水中含有大量的有機物、無機鹽類等，其中氮、磷和硫的旱含量較高，在厭氧菌的作用下，極易生成惡臭物質。

2.1.2 工業污染源

雖然國家對于工業廢水的排放執行了嚴格的監管制度，但依然有部分企業違法偷排，工業污水往往成分復雜，污染物濃度高，極易造成河道水體的污染。

2.1.3 城市管網配套不合理

很多城市在建設發展初期由于雨污合流制工程量相對較小、節約投資、易于施工、見效快、可操作性強，曾得到廣泛應用，但隨著城市的高速發展，雨污合流制主要面臨兩個方面的問題：一方面致使大量污水流入河道水體，造成水環境的不斷惡化；另一方面，在雨天大量雨水進入污水管網，致使污水管網、污水處理廠運行壓力增大。至今仍有許多城市存在直排式合流制以及排水系統不健全等問題，導致雨、污水直接排入河流，嚴重污染水體及周圍環境質量[1]。

2.2 水底淤泥的內源污染

目前河道底泥淤積是普遍現象，有機質碎屑、有毒難降解物質、重金屬等大量在水體底泥中沉積。在點源污染和面源污染較嚴重時，底泥對這些污染物起到富集作用而當點源污染和面源污染得到控制后，這些沉積于底泥中的污染物在物理、化學和生物的作用下，在底泥中發生復雜的變化，繼而向水體釋放污染物，對水生生態系統構成威脅乃至破壞[2]。

3 “黑”和“臭”從何而來

大量有機污染物進入水體，在好氧微生物的生化作用下，消耗了水體中大量的氧氣，使水體轉化成缺氧狀態，致使厭氧細菌大量繁殖，導致有機物腐敗、分解、發酵，轉化為氨氮、腐殖質、硫化氫、甲烷和硫醇等發臭物質。此過程引起水體中耗氧速率大于復氧速率，造成缺氧環境，產生的有臭氣體逸出水面進入大氣，水中鐵、錳等重金屬被還原，與水中的硫形成硫化亞鐵等化合物，形成大量吸附了Fe S、Mn S的帶負電膠體的懸浮顆粒，使水體變黑、變臭[3]。

4 曝氣給黑臭水體帶來的變化

黑臭水體產生的根源是缺氧的環境，通過曝氣可以對癥下藥，直接改變水體中的溶氧狀態，很多黑臭水體中的還原性物質在溶解氧的作用下發生化學反應，尤其是發臭物質，通過曝氣通常可以快速改善水體發臭的情況。

5 曝氣技術在黑臭水體中的發展

作為黑臭水體原位處理的一種方式，曝氣技術應用較早，隨著科技的發展，曝氣技術也在不但的更新。

5.1 微氣泡曝氣

微氣泡曝氣是一種新型的高效曝氣技術，已經在污水處理領域得到了較多的應用。微氣泡是指直徑小于50 um 的氣泡，其具有比表面積大、內部壓力高、上浮速度慢等特點，與普通曝氣方式相比，采用微氣泡曝氣可以顯著提高氣體傳質速率和持氣率。通過實驗可知[4]，與普通曝氣方式相比，微氣泡曝氣可以顯著降低該模擬黑臭水體的藻細胞濃度和濁度，從而提高透明度。在結束曝氣處理后，雖然水中仍有營養物質存在，但微氣泡系統內水質可以保持一段時間，而普通曝氣系統內水質會迅速惡化。試驗末期觀察到微氣泡曝氣系統內出現了大量浮游生物，表明微氣泡曝氣可以改善水體生態系統。

5.2 納米氣泡曝氣

微納米曝氣技術是一種新型的水體曝氣充氧技術，微納米氣泡技術有效解決了氣泡在水體中的接觸面積問題，其原因是由于微納米氣泡的表面積能有效增大，如0.1cm的大氣泡分散成100nm微氣泡，其表面積可增大10000倍，因此可以大大提高溶氧效率。根據試驗測算，納米曝氣的氧利用率可以達到60～70%，是常規微孔曝氣氧利用率的 4 倍。在河道原位修復中利用納米曝氣技術，可以節省大量的能耗[5]。

6 曝氣技術與微生物技術結合

隨著技術和理念的發展，黑臭水體的處理技術也在不斷的轉變。黑臭水體不能僅靠氧氣，最終還是要結合微生物的作用，通過生化作用實現污染物的去除，目前比較成熟的是通過投加菌劑和生物促生劑等加速黑臭水體中微生物的生長，提高黑臭水體的處理效率，特別是對于底部淤泥的治理，有不錯的效果，另外越來越多人關注河道中的土著微生物，運用相應的曝氣技術激活河道中的土著微生物，比如德國的淘塞技術，運用淘塞管道對水體進行充氧，促進水體中微生物的繁殖，達到去除水體中的污染物的目的，微生物的繁殖可以消耗底泥中的有機物，從而達到底泥減量的目的。

近日，財政部，住建部、生態環境部聯合發文，啟動2018年城市黑臭水體治理示范城市申報工作，其中將河道內原位修復、投家藥劑等方式為主要治理措施的，特別是采取調水沖污式的，視為方案不合格。尋求黑臭水體治理的合理方式依然是當前水處理的一個難題，作為對癥下藥的曝氣技術必將會發揮更大的作用。

參考文獻：

[1]宋宜嘉，梅凱，王先明.我國城市合流管網雨污分流改造的思考與對策[J].安全與環境工程，2013，20（1）：63-64

[2]盧麗君，孫遠軍，李小平.用生物促生劑修復受污染底泥[J].中南民族大學學報，2007，26（4）：27-30

[3]于玉彬，黃勇.城市河流黑臭原因及機理的研究進展[J].環境科技，2010，23（2）：111-113

[4]王越，程徑雯，汪伯寧，等.微氣泡曝氣對模擬黑臭水體的治理效果[J].凈水技術，2018，37（6）：108-112

[5]賈紫永，劉強，伍靈，等.微納米曝氣技術在黑臭河道治理中的應用研究[J].化工管理，2017（12）：106

作者簡介：

遲峰 （1983年10月 ）男，籍貫：山東省諸城人，漢族，現職稱：中級工程師，學歷：碩士研究生，研究方向： 水污染治理。