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【】我国许多河流流经城市和镇沟水塘坝容易受有机物和氮、磷污染,水环境容量很小,自然净化能力较差,流动缓慢,很容易形成黑臭的水,影响周围的自然环境和居民的生活,严重威胁水质安全。目前，处理黑水和臭水的常用方法有疏浚、生物修复和曝气。天然富氧与水中耗氧量的严重失衡是导致水体变黑、脱臭的主要原因之一。

    微泡曝气是一种新型的高效曝气技术，在废水处理中得到了广泛的应用。气泡直径小于50微米的微气泡，具有较大的比表面积内部压力大，缓慢上升，与普通曝气方式相比，采用微气泡曝气可以显著改善气体和气体含率和传质率。因此，微泡在黑臭河曝气增氧中的应用，不仅可以提高增氧效率，还可以提供海藻抑菌的生态修复效果。目前已有研究通过微气泡曝气处理黑、臭河废水，但由于处理时间较短，不能获得微气泡曝气对水体生态环境的长期恢复效果。因此，本文采用微泡曝气和一般曝气对模拟黑臭水进行长期修复和处理，并对水质改善效果进行评价和比较。

1材料和方法

1.1曝气装置及操作参数

    本实验分别采用微泡曝气和普通曝气两种曝气方法对模拟黑水和臭水进行处理，并进行对比。两套设备的水箱是用PVC材料,形状类似长方体,长约550毫米,宽度约420毫米,水深约280毫米在正常操作中,总水量约60 l和大约40毫米的厚度下的水。微泡产生加压溶气方式——应力释放方法,需要连续水循环泵,水循环是4.8升/分钟,而不考虑短流,循环在整个水箱的12.5分钟。为了防止流出搅拌底部泥,微泡的水出口大约110毫米的高度底泥浆,和水出口方向是水平的。为了增加大气泡在水中的停留时间，在离底泥约40mm处安装曝气器。微设备最佳运行气体比水达到最好的微泡沫的效果,因此,微气泡装置远小于普通空气曝气装置,只有0.12升/分钟,单位体积空气2毫升/分钟˙L);曝气的平均体积的1.3 L / min,单位体积空气21.6 mL / min˙L)。曝气的来源都是空气。考虑到微泡发电装置水泵运行引起的水温升高问题，本试验采用两种装置的间歇运行方式。在测试过程中，两款设备同步开启和关闭，每天早上8:00至晚上7:00，每小时运行15min，共12次。

1.2模拟黑水、臭水的来源和水质

    这个测试是用来模拟校园的黑臭水源水库的富营养化,含有大量的营养物质和腐殖质河流沉积物,加入腌10 d后完全浸没在水中藻类和微生物繁殖,生态系统是稳定的。此时，水体有一种深黄棕色，有异味，透明度低，根据《城市黑臭水治理指南》中对城市黑臭水的明确定义，可视为试验水已形成黑臭水。两种设备的水质如表1所示。

1.3水质检测方法

    本文所涉及的各种水质指标的检测方法如下。

    氨氮:nah试剂分光光度法;总磷:钼锑分光光度法;透明度:赛氏盘方法;TOC和TN: TOC - L;OD680:上海yidian UV765;浊度:散列2100 n;水温和溶解氧:hq-30d。

2结果与讨论

2.1运行过程中水质变化

    25 d运行的总有机碳(TOC)、总氮(TN)、总磷(TP)、氨氮、六OD680和水质浊度指标测试、采样时间是晚上7点,在年底之前曝气接近2 h,浮在水面上的微泡浮选效果的藻类有大部分的静态下沉,采样点15厘米。

    在整个测试中,微泡曝气系统的TOC浓度总是低于普通曝气系统,如图1所示(一个)。在5 d的初始操作,增加曝气在水中溶解氧,和大量的微生物数量激增,导致迅速减少的浓度在水中TOC的设备。之后，TOC浓度继续缓慢下降，实验结束时微泡曝气系统的TOC下降76%至18.2mg/L。氨氮浓度的变化趋势(图1(c))类似于TOC,微气泡曝气水体内氨氮浓度下降更快,当18 d,微气泡曝气水氨氮浓度一直减少到0,和普通曝气水氨氮浓度9 d后不再变化。在实验的最后,TN和TP浓度微泡汽水都低于普通汽水,如图1所示(b)和1(d)。此外,实验观察到在水中TN和TP较高,变化不大,可能与测试接管污水河流沉积物,含有大量的氮、磷元素,可以形成胶体的难降解。

    黑臭水恢复中重要的水质指标是表观指标，在本次实验中体现为OD680、浊度、透明度三个指标。OD680是藻液在680nm处的光吸收值，可以间接反映藻细胞的数量。为了对水体进行显微镜检查，发现verdigris微囊藻是一种边缘效应，因此，显微镜计数说海藻细胞浓度与海藻溶液在680 nm吸光度值的比较，发现两者之间有良好的线性关系

    OD680的变化如图1所示(e),微气泡曝气池OD680很快在一周内,从0.03下降到0.03,并保持在一个较低的水平,并表明,微气泡曝气能有效去除藻类和抑制藻类繁殖,和普通曝气系统保持在一个模拟的藻密度在黑臭的水形成高浓度水平。在之前的研究中，我们小组发现微泡对铜绿假单胞菌的生长有显著的抑制作用，在与微泡通气72h后海藻液密度下降了88%。同时，电子显微镜也破坏了藻细胞的结构。需要说明的是，在本实验中对处理过的海藻液进行了静态培养，使受损和沉淀的海藻无法获得足够的光进行自我修复，加速了海藻的死亡。但在本实验中，由于整个日照周期(上午8点至晚上7点)持续间歇性曝气，使藻类获得足够的光进行自我修复，降低了死亡率

    微泡曝气对海藻去除有显著影响，浊度也有所降低。两种设备的水透明度变化如表2所示。由于水深较浅，测试的透明度每隔5厘米。在实验的中后期，微泡曝气装置的透明度有了很大的提高，可以清晰的看到池底，而普通曝气装置中水的透明度基本没有变化。实验结束时，由于水质指标的改善，两种设备的水体基本没有黑臭。

2.2水温和溶解氧

    水温和溶解氧也是影响水体黑臭和藻类繁殖的两个重要水质指标。因此，在运行过程中，对水温和溶解氧进行全天监测，监测时间从10点到21点15分，监测深度在水面以下10cm，曝气前后进行监测。监控日设备运行时间为10:00 - 20:00。监视数据如图3所示。

由于微气泡曝气需要水泵循环，水温会升高。10点,内部设备的温度26℃,开始后曝气装置,微气泡装置内水温上升波动,曝气设备开放15分钟内水温上升,停止运行后,下午8点水温上升到34℃,然后,曝气后已经停止下降水温度;普通曝气装置内的水温保持在26℃左右。一般来说,水温34℃时藻类增长速度高于26℃,在藻类密度和微气泡装置显示出下降的趋势,可见,温度不是两种曝气方式藻类去除和控制效果差异的原因。

    而水温较高不利于溶解气体越多,但溶解氧的浓度在微气泡设备总是高于普通曝气设备,曝气    后停止波动很小,平均浓度的溶氧曝气装置在15分钟后曝气已经停止下降。考虑到微气泡曝气本身仅为平均曝气量的十分之一左右，因此可以推测，在实际的黑臭河曝气中，采用微气泡曝气法可以大大减小气泡体积。

2.3停止运行后水质变化

    运行期结束后，持续监测了8d两装置内的水质变化情况（OD680、浊度和透明度），OD680和浊度数据如图4所示，透明度数据列于表2。在停止曝气后，由于没有了曝气引起的水面搅动和持续通入的溶解氧，普通曝气装置内水中藻类迅速繁殖，形成水华，OD680和浊度大幅上升，水质迅速劣化；而微气泡曝气装置内水中藻类繁殖速度非常缓慢，仅在水面四周贴近水槽的部位发现了少量的藻类，并在上层水中观察到肉眼可见的浮游动物成群出现。研究表明，浮游生物对藻类繁殖有控制作用，这可能是停止微气泡曝气后，藻密度OD680增长缓慢的因素之一，但是微气泡曝气促进浮游生物大量繁殖的原因尚需进一步研究。

3结论

    （1）与普通曝气方式相比，微气泡曝气可以显著降低该模拟黑臭水体的藻细胞浓度和浊度，从而提高透明度。

    （2）在结束曝气处理后，虽然水中仍有营养物质存在，但微气泡系统内水质可以保持一段时间，而普通曝气系统内水质会迅速恶化。

    （3）试验末期观察到微气泡曝气系统内出现了大量浮游生物，表明微气泡曝气可以改善水体生态系统。，, ， ，。