环境工程|黑臭水体治理中的工程应用：超微气泡富氧+生物活化技术

目前关于生物促生剂和曝气富氧技术多以实验研究为主，缺少实际工程应用及其治理长效性的效果验证。基于此，本文以某重度黑臭河道为例实施工程治理，应用超微气泡富氧技术(移动式曝气船+定点式曝气设备)和生物活化技术对治理区的水质和底质进行原位治理，再辅以常规生态修复技术，以实现黑臭消除与生态恢复目的，同时对治理效果的长效性进行分析，为类似的黑臭水体治理工程提供技术支撑与借鉴经验。

针对当前黑臭河道治理工作中出现的黑臭反复，长效性难保持问题，以某内源污染严重的重度黑臭河道为例实施原位生态修复。第1阶段采用超微气泡富氧(移动式曝气船+定点式曝气设备)和生物活化技术进行水体和底质修复，削减内源污染，改善生境;第2阶段应用定点式曝气设备、生态浮岛、水生植物净化、水生动物多样性调控进行生态修复，营造健康稳定的生态系统。经过近4个月的治理，治理区水质由重度黑臭稳定达到GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅴ类水标准，水体COD、NH3-N和TP含量分别为28.79，0.36，0.19 mg/L，去除率分别达到45%、98%和85%以上，治理后水体澄清，可见多种水生动物和沉水植物，河道底质呈现自然泥土色泽，在未进行清淤处理的情况下即达到了泥水共治的效果，水环境质量得到显著提升，实现了长效治理。

表1　治理前水质测定数据(2019-04-28)

X河属于重度黑臭水体，水体和底质污染严重，水生态结构严重缺失。基于此，确定本工程的实施重点是内源污染治理和水环境生态修复，治理目标是改善河道的水生态环境，提升其自我修复与净化能力，使水质稳定达到GB 3838—2002 Ⅴ类水质标准，技术路线见图3。工程自2019年5月开始实施，至同年8月底截止，工程具体实施情况见表2。

表2　工程实施情况汇总

2.1 超微气泡富氧

设备布置及船舶的运行范围见图4。移动式曝气船相较于定点曝气设备的作业范围更广。

2.2 生物活化

2.3 生态修复

本工程选择在X河岸带种植一定量的芦苇、菖蒲等挺水植物，通过过滤、渗透、吸收、滞留等作用，减弱进入河道的污染物。X河具有生物量不足，生态系统结构缺失现象，本工程选择在河道内种植狐尾藻、苦草、黑藻等沉水植物并安装生态浮岛，利用植物有效去除有机物、氮、磷等污染物。挺水和沉水植物种植、浮岛安装作业在6月中旬进行，累计工作时长9 d，在植物生长稳定20 d左右向水体中投放一定量的白鲢幼苗，丰富该区域内的物种多样性，完善系统食物链结构，进而建造健康稳定的生态系统。

表3　X 河道治理前后各项水质指标变化情况

本工程黑臭的消除主要依赖于曝气船、定点式超微气泡发生器和生物活化剂。超微气泡底层曝气富氧提高了DO含量，致使水体和底泥环境由厌氧型逐渐转化为好氧型，微生物群落结构发生演化，而生物活化剂的施用增加了微生物种群丰度及数量，使得微生物的活性及代谢强度增强，水体和底泥中污染物的降解速率得到显著提升。治理前期(0~40 d)水体中COD、NH3-N和TP含量下降显著，去除率分别达到50%、80%和75%以上，其主要源于DO充足，微生物代谢活性旺盛，对COD、NH3-N和TP等污染物的好氧分解效率高，有效抑制恶臭气体，促进水体和底泥中Fe2+在好氧微生物作用下氧化成Fe(OH)3沉淀附着在底泥表面，减少底泥再悬浮和污染物扩散对水质的影响，同时Fe3+与底泥中PO43-的结合进一步降低了TP含量 。治理中期(40~80 d)增加了生态浮岛及水生动植物修复，由于外源污染的进入，水体COD和TP指标受影响较大，整体呈先升后降趋势，而NH3-N受影响较小并呈稳定下降趋势，至80 d左右COD含量较治理前期增加约5 mg/L，TP基本恢复至治理前期0.4 mg/L水平，而NH3-N含量由4.34 mg/L 稳定降低至1.84 mg/L。治理后期(80~110 d)COD、NH3-N和TP含量均呈稳定下降趋势，并在一定含量范围保持动态平衡状态，COD、NH3-N 和TP的平均含量分别为28.79，0.36，0.19 mg/L，水质稳定达到GB 3838—2002 Ⅴ类标准。

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