摘要: 以珠江水系某一支涌为研究对象，采用AH 型超微米气泡发生水处理装置，研究试验其治理污水能力。试验结果表明: 该方法能显著降低BOD和总磷及氨氮含量，处理后，溶解氧大幅度提高，水质明显改善。对超劣质水( ρ( COD) ＞ 500 mg /L) ，COD 和BOD 去除率达70%以上，同时氨氮和总磷也得到大幅度去除，对色度也有较好去除，大大缓解了该支涌的水质污染压力。通过运行成本的分析，其每吨水成本为0.277 元，处理费用较低。该技术为河涌水质改善和治理提供新的参考。
关键词: 超微米气泡 黑臭河 水质
0 引言
近年来城市化进程加快使得城市污水排放量不断增加。作为重要资源和污水载体的城市河流已受到严重污染，许多河流黑臭问题严重。城市化的扩张也使很多村镇的河涌遭受同样的问题，农村河涌变黑变臭的现象也越来越普遍，如何治理河涌黑臭，是当前重要的环境问题。
珠江三角洲，经济高度发达，人口也高度密集。据报道，珠三角城乡有近1000条河涌水体发黑发臭，近2000万m3/d 的污水亟待处理。
曝气复氧作为处理河道水体技术在国内外已有许多研究和应用。曝气复氧对消除水体黑臭的良好效果已被国内一些实验室试验及河流曝气中试所证实。其原理是通过进入水体的溶解氧与黑臭物( H2S、FeS 等还原物质) 之间发生了氧化还原反应，有效地改善或缓解黑臭现象。由于河道曝气复氧具有效果好、见效快的特点，已成为一些发达国家如美国、德国、法国、英国及中等发达国家与地区如韩国、香港等在中小型污染河流污染治理经常采用的方法。超微气泡( micro bubble) 指的是50μm以下气泡。污水处理技术中，超微气泡技术实际上是超微泡增氧技术，是在传统气浮曝气方法基础上发展而来。这此领域中，人们采用各种曝气方法，最大可能地满足污水中好氧微生物在新陈代谢过程中需要的氧气量，达到水质处理的目的。因此，曝气技术设备及曝气质量成为这种处理方法最主要的部分。
1 试验部分
1. 1 珠江水系某支涌简介
该支涌属于珠江水系的一条支涌，总长约600m，宽1 ～ 2.5 m，深0.5 ～ 1 m，根据相关调查，该涌每天150 ～ 900m3 量直接排入支涌。排入河涌的废水来源主要为沿线企业的工业废水、农业生产废水、生活污水、鱼塘水及地表径流。主要排污企业有两家饮料企业、豆腐作坊、电池厂及一个养鸭场。由于沿线的工业废水和农业生产废水和生活污水没有经过处理直接排入河涌，河涌严重淤塞导致其河涌污染严重，常年黑臭，生态环境恶化，严重影响附近居民的生产生活及下游河涌的水生态环境。水质状况见表1。
1. 2 试验方案
本次试验段发气装置产生的气泡平均粒径在200 ～ 4μm，称为纳米微泡( nano bubble) 。纳米气泡是指粒径在1μm 以下的气泡。含有纳米气泡的水，气化后会兼具氧气或臭氧特性，表面带电－30 ～ 50 mV，可加压到数十个大气压以上。可改善水质项目有: BOD、COD、pH、SS、氮、磷等。根据佛山市环保局提供的普查数据，相应配置的水处理发泡装置为AH型。AH型装置配置2个发泡释放器，每个释放器每小时出水3m3，可满足试验段需要。
保持河涌截面积、自然河床结构及两岸景观不改变。截取一段河道，试验段前置格栅，试验段尾做一简单浮渣收集池即完成。但在本试验段实施过程中，河涌流水时断时续，考虑到目前是枯水季节，采用全封闭水泥结构贮水处理。前段做一个小水坝蓄水，保证水流的持续。试验河段设置在支涌汇入主涌70m处，与主涌间有西堤坝，最近处离支涌堤坝涵洞20m。整体工程截取河断约10m，按原有涌道宽度建造，不影响河道原有功能。在一般流量情况下，涌水得到100%处理; 在短暂丰水( 强降水或鱼塘水) 时，涌水自然流过试验段，涌水处理率为30% ～ 80%。工程目标: 保持河涌截面积、自然河床结构不改变，保持河涌两岸景观不破坏。但在实际设计过程中，考虑到目前是枯水季节，采用全封闭水泥结构贮水处理，气浮氧化后河床淤泥减少的功能不在此试验范围内。
1. 3 试验工艺流程及简介
工艺流程如图1 所示。格栅栅条间隙为20mm、栅宽为1.5m，在处理前可阻隔杂物进入; 前置混合池，对进水进行简单沉淀，并注入絮凝剂; 释放器，每个喷头每小时喷出3m3气泡，按照平均水量计算，采用2个喷头完全可以满足该支涌日常水质处理需要。在反应处理池中，气泡与絮凝剂产生作用。
2 试验结果与分析
2. 1 监测结果
本监测结果含两部分，包括日常水质监测和破坏性监测试验，日常的监测包括上午2次和下午2次，分进水出水共4次进行监测，监测结果如表2所示。各污染物的去除情况如图2所示。
由表2 可以看出: 微孔曝气的复氧效果比较理想，均达到7.5 mg /L，达一类水质标准。从图2 可以看出: 由于该日取样的COD 值本身并不高，前两次取样COD的去除效果一般，后两次取样去除效果接近于70%; BOD去除效果较好，达70% ～ 80%; 动物油、悬浮物和氨氮去除率，达80%以上; 总磷去除效果，除第3次监测出现异常，基本达80%。
2. 2 破坏性试验
为验证本装置的承受负荷，对AH型超微米气泡发生装置进行破坏性试验。将附近豆腐厂残液作为试验对象，处理结果如表3 所示。
从表3 可知: 主要项目去除率较理想，均达到70%以上，其中污水中的ρ( COD) 进水达1380mg/L，出水达335mg/L，去除效果达76%。
3 运行成本分析
本试验段设备运行费用主要包括: 电费、药剂费和人工管理费用。运行成本直接与水量、水质相关。一般来说，水量越大运行成本越低。水质越差，运行成本越高。按容量和一般性水质理论计算: 2套标准释放器每小时处理污水40m3。总装机容量为4.62 kW·h。每天运行24h，按每度电0.9元计算。则每日耗电量为99.79元，处理1m3水耗电费为0.1元。絮凝剂的费用与水质、水量有直接关系。一般来说，水质越差，水量越小，絮凝剂成本越高; 反之，水质越好，水量越大，絮凝剂成本越低。聚合氯化铝( PAC) 用量为每吨水10 mg /L，即需0.02元; 聚丙烯酰胺( PAM) 用量为每吨水3mg/L，即需0.057元。则每吨水药剂消耗费用为0.077元。
4 结论
1) 从监测总体结果看，该技术可显著降低BOD含量; 污染程度较高时COD去除效果理想; 可大幅度提高水质的溶解氧; 悬浮物显著降低; 同时总磷及氨氮含量得到较大去除。处理后，水质得到明显改善。
2) AH 型超微米气泡技术的优点为: ①低处理成本: 设备体积小、效率高、成本低。②保护环境:不破坏水域环境，对水中动植物无影响。达到饱和溶解氧状态时间短、不堵塞、噪音小、耗能低。③灵活性: 可对河涌、开放式或封闭式河流湖泊等多种地形进行处理。处理水量的可调节性强，可以单机或多机组串联、并联同时处理，而且可分别处理多种不同污染物。④多样性: 将微生物制剂负载在气泡上在水中扩散、混合，实现乳化效果。
来源：《环境工程》