河道曝气技术治理中小型河道污染

本论文介绍了一种在国外河道污染治理中广泛采用的治理技术——河道曝气技术。探讨了此技术作用的原理，结合国外的成功经验及我市月河河道曝气技术的工程应用，得出此技术对改善河道水质具有明显作用，尤其对氨氮的处理效果突出。据此，提出了生态修复治理嘉兴市区受污染河道的治理理念。 　　

1 引言 　　

嘉兴市域内大小河流湖荡纵横相连，河道总长约1.38万km，水面积约268 km2，河道分布密度为3.5km/km2，总长959km，水面积42.22km2。 　　根据2010年嘉兴市环境保护监测站对遍布全市的64个地表水监测断面的水质监测结果，仅4个断面水质满足功能区类别要求（以河网常规断面评判），IV类及以上水质断面超过80%[1]。水监测断面水质的主要超标项目有溶解氧、高锰酸盐指数、氨氮和总磷。由此可见，嘉兴市河道水质状况不容乐观，如何采取有效治理措施将这些被污染的水体治清，使之达到功能区类别要求是当前环境保护工作的一项迫切任务。本文将介绍一种在国外河道污染治理中广泛采用的治理技术——河道曝气技术。 　　

2 河道曝气技术简介 　　

2.1 河道曝气技术的发展 　　随着社会发展和生活水平的提高，世界各国的河流水质都面临着来自工业、农业、生活等方面的不同程度的污染。因此，从五六十年代起，英、德、美等发达国家就开始考虑解决日益严重的河道污染问题。其中，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。 　　2.2 河道曝气技术的基本原理 　　河水中溶解氧的含量是反映水体污染状态的一个重要指标，是维持水中生物生存及保持河湖对污染物净化能力的重要因素， 当水中溶解氧<2 mg/L 时， 水生生物的生存受到影响； 当水中溶解氧<1 mg/L 时， 水生生物会大量死亡。受污染水体溶解氧浓度变化的过程反映了河流的自净过程。污染严重的河道水体由于耗氧量大于水体的自然复氧量， 溶解氧很低， 甚至处于缺氧（或厌氧）状态。河道曝气技术是根据河流受到污染后缺氧的特点，人工向水体中充入空气或 氧气，加速水体复氧过程，以提高水体的溶解氧水平，恢复和增强水体中好氧微生物的活力，使水体中的污染物质得以净化，从而改善河流的水质。 　　2.3 河道曝气技术应用与分类 　　根据国外的河道曝气实践[2]， 河道曝气一般应用在以下两种情况：第一种是在污水截流管道和污水处理厂建成之前， 为解决河道水体的有机污染问题而进行人工充氧； 第二种是在已经经过治理的河道中设立人工曝气装置作为对付突发性河道污染（如暴雨溢流、企业突发事故排放等）的应急措施。另外，在夏季，因水温较高，有机物降解速率和耗氧速率加快，也可能造成水体的溶解氧降低。以上两种情况发生后，进行河道曝气复氧是恢复河道的生态环境和自净能力的有效措施。 　　河道曝气复氧一般采用固定式充氧站和移动式充氧平台两种形式。固定式冲氧站是在需要曝气增氧的河段上安装的固定的曝气装置。当需要长期曝气复氧，且曝气河段有航运功能要求或有景观功能要求时采用固定式充氧站。移动式充氧平台就是在需要曝气增氧的河段上设置的不影响河道航运功能，并且可以自由移动的曝气增氧设施。国外报道较多的是曝气船。这种曝气形式的突出优点，是可以根据曝气河道水质改善的程度，机动灵活地调整曝气船的运行，从而达到经济、高效的目的。 　　2.4 国内外河道曝气技术治理河道的工程实践 　　由于河道曝气复氧工程的良好效果和相对较低的投资与运行成本费用， 成为一些发达国家在中小型污染河道乃至港湾和湖泊水体污染治理中经常采用的方法。虽然河道曝气在国外已经开展了20多年，在我国，尚未在河道大规模综合治理中应用过。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[3]。 　　苏州河河道曝气复氧一期工程[4]，经治理后，苏州河生态系统逐步改善，随着水质的好转， 生态系统同步改善。水生生物种类和底栖动物生物量不断增加，水体的生物毒性下降， 水中开始有鱼；德国柏林teltow运河的纯氧曝气设施[5]，在水温25℃，水体溶解氧浓度为6.3mg/L 时，纯氧曝气仍可使水体溶解氧浓度提高1.5mg/L；釜山港湾曝气设施[6]治理效果显示，曝气能够有效地改善水萦江河口快艇区域的水质，可以增加DO、削减COD、改善透明度、消除臭味。 　　

3 高效去氨氮原因分析 　　

河道曝气复氧对消除水体黑臭、促进河道水生态系统健康发展具有良好效果，其原理是水体中的溶解氧与黑臭物质（如H2S、FeS等）之间发生了氧化还原反应，且具有反应速率快的特点。由于黑臭物质（还原物）的耗氧量是化学耗氧量的一部分，这部分物质的去除亦可降低水体的化学耗氧量。同时，河道充氧可以使处于厌氧状态的较松散的表层底泥转变为好氧状态的较密实的表层底泥， 因而可能减缓深层底泥中污染物向上复水体的扩散。水体曝气复氧有助于加快恢复黑臭状态的河道正常的水生态系统。 　　

4讨论与建议 　　

在“十五”、“十一五”期间整治的90条96段，长205公里的市区河道中，主要整治措施还是截污纳管、生活污水处理和底泥疏浚等传统措施。有关河道的截污纳管、沿河两岸的生活污水处理、河道的有关规划如景观设计、文化挖掘、旅游开发、土地开发等的力度都在加大，但通过水生态修复技术来改善水质的相关技术研究与应用还没有新的进展。 　　鉴此，本论文从环境保护角度出发结合该技术提出以下几点河道治理理念。 　　（1）在使用传统措施治理河道污染的基础上，为使河道的水质达到水体功能区要求，选择河道曝气水生态修复措施来进一步净化水体； 　　（2）加强水生态修复技术的相关技术研究与应用的投入； 　　（3）制定相关法律法规，在污染相对比较严重的工业园区内的河道，可以借鉴“流域管理与区域管理相结合”的模式，要求相关区域的企业在保证达标排污的基础上，通过签订相关合作公约，与政府部门共同治理流经园区内的河道。比如在园区内的河道上游安装固定式河道曝气装置，保证流经园区的水质污染物浓度不升高； 　　（4）据嘉兴市环境保护监测站常规地表水监测的数据显示，嘉兴市饮用水源地涵养区地表水溶解氧浓度常年低于5mg/L，对污染物的净化不利。在水源地涵养区安装河道曝气装置可以保持河道溶解氧的高水平，进一步净化涵养区的水质。同时，该装置亦可作为对付突发性河道污染事件（如暴雨溢流导致涵养区水质恶化等），恢复河道的生态环境和自净能力的有效措施。

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