河道曝气技术研究进展

姜登岭　杨兆华　刘雪妮

【摘 要】随着社会的发展，污染物的大量排放使得河道的污染问题越来越严重，河道曝气作为一种有效的治理受污染水体的技术，越来越多的应用于实践中。本文简述了河道曝气技术的原理，河道曝气装置及其应用，并从中总结出河道曝气技术的发展方向及前景。

【关键词】污染；富营养化；河道曝气；进展

The Research Progress of River Aeration Purification Technology

JIANG Deng-ling YANG Zhao-hua LIU Xue-ni

（North China University of Science and Technology College of Architecture Engineering，Hebei Tangshan 063009，China）

【Abstract】With the development of the society， the discharge of la large number of pollutant makes river pollution problem became more and more serious. River aeration as an effective technology for polluted water， was more and more applied in practice. This paper introduces the principle of river aeration technology， river aeration device and its application， and summarizesthe development direction and prospect of river aeration technology.

【Key words】Pollution；Eutrophication；River aeration；Progress

随着工业化和城镇化的发展，越来越多的工业废水和城镇生活污水排入河流，再加上农村污水的过量排放，污染物的纳入量已经远远超过了河流的自净能力，使得河道呈现重污染状态，出现富营养化甚至黑臭现象，已经严重的影响到社会经济的可持续发展，急需一种经济有效且无污染的方法对富营养水体进行治理。河道主要的治理手段有物理法、化学法和生物生态法，以及组合方法。河道曝气技术作为一种投资少、见效快的河流污染治理技术，在很多国家被优先采用[1]。

1 河道曝气技术

DO是水体净化的重要因素之一。DO含量高，水体中好氧微生物活性强，对水体中各类污染物的降解能力强，使水体较快得到净化；反之，DO含量低，不利于好氧微生物，水体中污染物降解缓慢，缺氧时水体中的有机物被厌氧微生物降解产生H2S、甲硫醇及FeS等致黑致臭物质。

河道曝气技术是针对河流中污染物含量高大量消耗DO致使水体缺氧，人工向水体中充入空气（氧气），加速水体复氧。河道人工曝气复氧的净化机理是： 人工向水体中充入空气或纯氧，从而提高水体中的DO浓度，增加好氧菌的繁殖速度，抑制厌氧菌和藻类的繁殖，去除水体黑臭现象，增强水体的自净能力。

曝气装置，又称为空气扩散装置，是处理系统的重要设备，按曝气方式可以将其分为鼓风曝气装置和表面（机械）曝气装置两种。鼓风曝气系统由鼓风机、空气输送管道以及曝气装置所组成，利用浸没式多孔扩散器或空气喷嘴将空气或纯氧气充入污水中；机械曝气装置又称表面曝气装置，利用机械设备搅动污水使大气中的空气溶解于污水中。目前广泛使用的是鼓风曝气系统。

2 河道曝气技术应用

20世纪60年代起，曝气技术逐渐应用于河道治理[2]，国内外河道曝气复氧技术主要有以下几种：

微孔曝气：由鼓风机和微孔布气管组成的鼓风曝气系统，氧转移速率高，施工精度要求高，维修较困难，受潮汐河流水位影响，占地面积较大，运行噪声较大，投资较大。

纯氧曝气：可以分为两种形式：纯氧一微孔布气曝气系统和纯氧一混流增氧系统，氧转移效率高，占地面积小，系统运行可靠、无噪音，安装方便不易堵塞。

叶轮吸气推流式曝气：叶轮吸气推流式曝气器是使用较多的充氧设备之一，有轴向流液下曝气器和复叶推流式曝气器两种曝气器。安装方便，受水位影响较小，占地少，维修简单方便，叶轮易被堵塞缠绕，影响航运，可能会形成一些泡沫，影响美观。

射流曝气：射流曝气器混合搅拌作用强，具有较高的充氧能力、氧利用率和氧动力转移效率，构造简单、工作可靠、不易堵塞、易维修管理。

周杰等[3]使用河道曝气技术发现DO浓度能有效提高，水体中的致黑臭物质被消除，可以有效的改善或缓解河道黑臭现象。王文林[4]等在张家港市重污染河道花园浜河中使用了太阳能曝气治理技术，发现DO有显著提升，水体的浊度明显降低，COD、TN、NH3-N、TP浓度显著降低。韩国釜山港湾使用叶轮吸气式曝气充氧装置进行处理，结果表明可以增加DO、削减COD 、改善透明度、消除臭味[5]。孙从军等[6]人通过对苏州河进行曝气的试验，得出以下结论，在DO充足的情况下，亚铁离子与氧的反应速率很快，在半个小时內就有90%的去除率，河水臭味能够得到消除，水体色度逐渐提高，COD、BOD5等指标大幅降低。

3 发展前景

综合河道曝气技术的应用现状，认为河道曝气技术有以下几个发展方向：

1）研发高效低耗的曝气设备。在高效率的前提下实现节能，如使用变速驱动器或节流阀，开发脱离孔隙扩散的曝气器，与太阳能等新能源相结合，消除管材的摩擦阻力等。

2）深入对曝气理论的研究。通过对曝气过程中氧气利用效率和污染物去除效率理论的完善，来实现河道曝气技术的数学模拟，从而实现在模型中对设备进行优化改善，并将其应用到实践中去。

3）精准曝气。精确曝气系统就是通过动态地优化与调整曝气、回流等主要运行参数，达到稳定运行的目的，从而极大地节省运行电耗和人工费，保证了处理效果。与传统曝气方式相比，精确曝气系统可以降低电耗，使DO稳定在设定的范围内，从而保证稳定的处理效果，具有研究和推广价值。

4 小结

河道曝气技术能够有效的净化富营养水体，在一定程度上降低河流的污染程度，可以针对不同的环境和需要选择不同的曝气装置。曝气效果的影响着生物处理系统的效率，曝气是一个非常耗能的过程，因此，如何能高效低耗的曝气是河道治理技术的重点和难点。

【参考文献】

[1]许巍，孙水裕，袁斌.城镇污染河流修复技术研究进展[J].广东工业大学学报，2004，21（4）：85-90.

[2]Pimpunchat B， Sweatman W， Wake G， et al.A mathematical model for pollution in a river and its remediation by aeration[J]. Applied Mathematics Letters，2009，22（3）：304-308.

[3]周杰，章永泰，杨贤智.人工曝气复氧治理黑臭河流[J].中国给水排水，2001，17（4）：47-49.

[4]王文林，殷小，卫臻，等.太阳能曝气技术治理城市重污染河道试验研究[J].中国给水排水，2008，24（17）：45-48.

[5]朱广一，冯煜荣，詹根祥.人工曝气复氧整治污染河流[J].城市环境与城市生态，2004，17（3）：30-32.

[6]孙从军，张明旭.河道曝气技术在河流污染治理中的应用[J].工程与技术，2001，4：12-15.

[责任编辑：朱丽娜]