人工曝气复氧治理黑臭河流

周杰，章永泰，杨贤智
(上海佛欣爱建河道治理有限公司，上海200031)

　　摘 要：介绍了FOXIN多功能水质净化船工艺，应用河流曝气复氧技术，适量投加FOXIN生物菌群，可使河水迅速消除黑臭，恢复到景观水的功能。运行结果表明，该工艺具有设备简单、机动灵活、安全可靠、投资省、对水生生态不产生任何危害等优点，非常适合于城市景观河道和微污染源水的治理。
　　关键词：河道曝气复氧；曝气船；溶解氧；消除黑臭
　　中图分类号：X522
　　文献标识码：C
　　文章编号：1000-4602(2001)04-0047-03

　　目前我国七大江河流域都已经受到不同程度的污染，特别是在全国138个城市河段中，流经繁华区域的绝大部分也受到不同程度的污染，其中低于国家《地面水环境质量标准》中V类水体的占38%。如何尽快解决城市河流的黑臭问题已成为城市环境工作的当务之急。
对河流水体进行人工曝气复氧研究在国外已经开展了20多年，在水质净化工作中占有重要位置。部分欧美国家的成功经验和我国已经开展的一些试验结果表明：人工曝气复氧是治理河流污染的一种有效的工程措施。近年来在北京、上海等城市进行了一定规模的河道人工曝气复氧试验，如张明旭等对苏州河进行的实验室人工曝气复氧研究和动力学分析结果表明：即使严重黑臭的水体，在有氧条件下20h后臭味基本消除，水体颜色明显改观，CODCr、BOD₅都有大幅度(30%～50%)降低。通过复氧，可以使天然水体逐步恢复自然的生态功能，最终达到消除黑臭污染的目的。

　　1　FOXIN多功能水质净化船工艺

　　FOXIN多功能水质净化船是将人工曝气复氧、投加菌种、接触氧化等设施安装于一体的水质净化设备，其充氧系统主要由安装在船上的FOXIN纯氧—混流增氧系统构成，包括供氧系统、水泵、混流装置、喷嘴及相应的监测、计量装置、控制系统。其工作原理为：由两台水泵分别从充氧船前部、两舷下部抽取未充氧河水，加压水经过文氏管时注入氧气，通过(包括文氏管在内)混流增氧装置强烈的紊流混合作用，将氧气充分溶解于水中。经混流装置增氧后的水从设置在船的两舷后部水面以下的喷嘴喷出，并借助于螺旋桨推出的强烈紊动的水流，进一步增强氧在水中的溶解效果，提高充氧效率。
　　充氧船可以在行进中进行充氧操作，亦可以在停泊时进行充氧操作。充氧操作由驾驶员通过驾驶台进行控制，纯氧补给通过液氧运输槽车在码头上进行。
为测试FOXIN纯氧—混流增氧系统的氧利用率，建设部给排水设备产品质量监督检验中心在250 m³(深4.5m)的清水池中进行了现场测试，测试结果由式(1)计算：
　　　　ε＝qc／q×100%　　　　　　　　　(1)
　　式中ε ——标准状态、充氧器的氧利用率(水深为3.5 m)，%
　　　　qc——标准状态、充氧器的充氧能力，kg/h
　　　　q——标准状态、充氧器的充氧量，m³/h
　　　　q按式(2)计算：
　　　　q=（q_bP_bT_a）_／（T_b·P）　　　　　　　　　　(2)
　　式中Pb ——气体的绝对压力，MPa
　　　　Tb——气体的绝对温度，K
　　　　P——0.1MPa
　　　　Ta——标准温度，293K
　　　　qb——氧气的实际流量，m³/h
　　充氧时转子流量计计量条件与刻度标定条件之差按式(3)计算：
　　　　q_b＝q_b0（P_b0·T_bP_b·T_b0）^0.5　　　　(3)
　式中q_b0——转子流量计的刻度流量，m³/h
　　　　P_b0——刻度标定时气体的绝对压力，0.1MPa
　　　　T_b0——刻度标定时气体的绝对温度，293K
　　经计算，该装置氧的利用率为82%(3.5 m的水深)。
　　FOXIN工艺装置图见图1。

　　2　工程实例

　　浦东新区整治河道办公室通过公开招标，最后选定上海佛欣爱建河道治理有限公司提出的治理方案，即首先投加FOXIN生物菌群以强化有机物降解，接着采用了FOXIN多功能水质净化船，进行大面积、大幅度的地毯式河道曝气复氧。仅用了45 d就基本上消除了张家浜的黑臭，并在一年时间内保持了张家浜的水质达到景观用水的目标，即符合国家《地面水环境质量标准》中V类水体的标准。
　　张家浜河床断面约为96m²，治理长度为3km，水体总容量约23.33×10⁴m³。参与的曝气复氧船以3艘计，每艘船的充氧能力为15kgO₂/h，以平均运行6h/d，则供氧量为270kgO₂/d。
　　经过曝气复氧后，张家浜水体的溶解氧基本维持在7 mg/L左右(见图2)，CODCr基本维持在25 mg/L左右(见图3)，BOD5基本维持在7 mg/L左右(见图4)，NH3-N基本维持在1 mg/L左右(见图5)，TP基本维持在0.1 mg/L左右(见图6)。

　　在曝气复氧连续运行的一年中，整个FOXIN曝气复氧装置运行正常，管理也十分方便。因充氧机兼作推进器，船在运行中无其他动力装置，所以能耗也较省。

　　3　讨论

　　①人工曝气复氧对即时消除河道水质黑臭效果良好，是治理河道水质黑臭的一种好方法，且无二次污染。
　　②在实施河道人工曝气复氧时，适当地添加一定量的生物菌群，能加快有机污染物和氨氮的分解。
　　③FOXIN多功能水质净化船(FOXIN工艺)在治理江河湖库的水质污染时，具有机动灵活、操作方便、投资少、效果好的优点，对消除水质黑臭、抑制藻类的生长繁殖有良好的效果。
　　④在治理江河湖库污染时，FOXIN工艺可因地制宜地采用移动式空气曝气和纯氧曝气的方法，同时还可采用一些生化加物化的方法，以达到尽快使水体清洁的目标。

　　参考文献：
［1］傅国伟.河流水质数学模型及其模拟计算［M］.北京：中国环境科学出版社，1987.
［2］陈吕军，钱易.氧化沟水平轴曝气机性能指标研究［M］.北京：清华大学出版社，1995.
［3］高廷耀，顾国维.水污染控制工程(下册)［M］.北京：高等教育出版社，1999.

---

电话：(021)63777961
收稿日期：2001-02-06