关键词：黑臭河水；曝气；微生物；射流；电化学氧化
目前，对于日益严重的城市内河（湖）黑臭水体问题，曝气增氧、微生物修复等技术作为见效快的黑臭污染治理技术在众多国家被优先考虑采用[[[]李继洲，程南宁，陈清锦.污染水体生物修复技术研究进展[J]．环境污染治理技术与设备，2005，6(1)：25-29.]]，然单一的修复治理技术已被广泛深入研究和应用，而多种组合新技术的研发和应用，在黑臭水体的治理中的应用与推广尚未全面展开，具有较好的应用前景。笔者结合海口市内河（湖）黑臭水综合治理工程特点，对曝气增氧生态修复与射流曝气电化学氧化两种组合式新型治理修复技术行了中试研究，考察了其消除水体黑臭的可行性，并以实际应用提供理论依据。下面介绍这两种组合式新技术在本试验中的应用情况。
1曝气增氧生态修复系统
1.1技术创新点
曝气增氧修复黑臭水体已在众多工程中有应用[[[]孙从军，张明旭.河道曝气技术在河流污染治理中的应用[J]．环境保护，2001，(4)：12—14．]]，且治理效果可观。而这种黑臭水体曝气增氧生态修复系统包括多个垂直交错布置的下凹式托盘和上凸式托盘，上凸式托盘的中间设有顶部通孔，在下凹式托盘和上凸式托盘上设有生物填料。下凹式托盘和上凸式托盘位于曝气装置的上方，且上凸式托盘的外径大于下凹式托盘的外径。通过垂直交错布置的下凹式托盘和上凸式托盘，能够延长气泡流动路径、增大气泡与水体的接触面积、提高曝气效率和溶解氧的扩散速率，通过折流曝气的扰动，可以加快水体污染物到微生物表面的传质速率。该系统装置简易，材料设备获取方便且价格便宜，既可进行小试验验证，又可逐步推广应用。
1.2试验材料与方法
⑴进水水质及出水要求
选用该工程中进水浓度较大、可生化性较好的黑臭河水，方便于挂膜，进水水质指标如下表1.1，出水水质要求达到《城市黑臭水体整治工作指南》消除黑臭（逐达地表V类水标准）要求：PH：6-9；COD:≤40mg/L；ORP:≥50mv；TN:≤2mg/L。
表1.1进水水质及出水指标要求
⑵试验装置及方法
试验系统装置采用曝气、微生物填料、水生植物的组合式工艺，具体的构造见图1。本试验中曝气装置选用了曝气流量较大的鱼缸曝气设备，置于有机玻璃箱底部，曝气口正对托盘锥形底部，以曝气充氧；微生物填料选用了挂膜快、效果佳的组合微生物填料（定做）置于填料托盘上，挂膜过程中经常换水以保证有足够的污染物可以让微生物吸收生长；顶层水生植物选用沉水植物（川蔓草）放置于植物托盘上，进行光合作用可以提高水中的溶解氧，还可以吸收水体中氮磷等有机物[[[]付春平，唐运平，张志扬，吉志军，李江华，王卫红，李健，陈双星，关代宇.沉水植物对景观河道水体氮磷去除的研究[J].农业环境科学学报，2005,24（增刊）：114-117.]]；托盘及其他固定装置定做。因试验条件受限制，只做对比试验，一个装置加托盘，另一个装置不加托盘，序批式曝气运行。
图1试验系统1
⑶试验步骤
①系统装置组合及固定。试验前将系统装置有序地组装和固定，并进行通电试运行，观察曝气量的扰动情况，并根据实际情况合理调控。
②微生物填料挂膜。选用有机玻璃箱作为挂膜容器，将组合生物填料投放进去，加入黑臭水，进行曝气，过程中曝气量不宜过大，以免影响挂膜效果，且要经常换水，为保证挂膜成功率，需进行多组挂膜试验。
③开始试验。挂膜完成后，将组合微生物填料和沉水植物（川蔓草）分别固置在加托盘和不加托盘装置中，通电进行曝气运行，观察运行情况，并根据实际运行情况进行调整曝气强度（高、低、间歇）。
④取样监测。根据本装置的大小及运行情况选取一个合适的监测周期，在本工程中试验开始后4h开始取样，前2d每隔12h取样，往后每天取样一次，监测指标COD、NH3-N、TN、ORP，依据国家标准测定方法监测。
1.3试验分析
水体中的有机质含量较不稳定，试验期间，经过实际检测COD、NH3-N、TN、ORP的变化情况如下面所述：
⑴水体中COD在加托盘和不加托盘条件下的含量变化见图1.1：
图1.1加托盘和不加托盘条件下COD含量变化
从图1.1中可以看出，加托盘条件下曝气与微生物填料及沉水植物共同作用后水体中的COD含量较不加托盘的下降较明显，曝气时间超过200h水中的COD的去除率接近50%。
⑵水体中NH3-N在加托盘和不加托盘的条件下的含量变化见图1.2：
图1.2加托盘和不加托盘条件下NH3-N含量变化
从图1.2中可以看出，加托盘条件下曝气与微生物作用后水体中的NH3-N含量与不加托盘的含量相比下降速率较快些，但由于有机质不稳定，NH3-N含量并非一直下降的，呈波动趋势。
⑶水体中TN在加托盘和不加托盘条件下的含量变化见图1.3：
图1.3加托盘和不加托盘条件下TN含量变化
从图1.3中可以看出，加托盘后的TN含量与不加托盘的含量相比下降趋势较快些，且整个过程中TN含量是波动的。
水体中ORP在加托盘和不加托盘条件下的变化情况见图1.4：
图1.4加托盘和不加托盘条件下ORP变化
从图1.4中可以看出，水体中的ORP基本上呈逐渐增高态势，且在13d时加托盘条件下已经达到50mv,往后已超过50mv。
稳定运行后监测出水水质与出水指标要求对比如下表1.2：
表1.2出水水质与出水指标要求对比
与出水指标相比，可以看出水质情况已达到《城市黑臭水体整治工作指南》消除黑臭（逐达地表V类水标准）要求。
1.4结果与讨论
因试验条件有限，从本次对比试验过程中，通过曝气条件下加托盘与不加托盘两种方式处理黑臭水，从上述的试验过程中可以得出利用曝气加上微生物填料及水生植物可以消除水体黑臭，持续作用可以净化改善水质。
2射流曝气电化学氧化修复系统
2.1技术创新点
这种系统将射流曝气技术和电化学氧化技术结合，有相关研究已表明，电化学氧化法可以处理持久性有机污染物[[[]施国键，乔俊莲，郑广宏，王国强，闫丽，杨健.电化学氧化处理生物难降解有机废水的研究进展[J].化工环保，2009,29（4）:326-330.]]。在射流曝气机喉管出液口位置设有阳极和阴极，阳极和阴极安装于固定圆筒内，并与直流电源电连接，通过外加电压产生电极反应，在电极表面形成具有强氧化性物质氧化水体污染物，产生的强氧化性物质主要有活性氧化合物?OH、O3、O2-、活性卤化合物Cl2、ClO-以及其他的一些活性基团，这些强氧化性化合物在电极表面进一步氧化分解有机污染物，可以达到消除水体黑臭、净化水质的目的。相比于大范围地投撒生态药剂及其他制剂，区域性布置射流曝气电化学氧化装置成本相对来说要低些，并且还能有很好的处理黑臭水效果。
2.2试验材料与方法
⑴进水水质及出水要求
选用该工程中进水浓度较大、可生化性好且微咸的黑臭水，进水水质指标如下表2.1，出水水质要求达到《城市黑臭水体整治工作指南》消除黑臭（逐达地表V类水标准）要求：PH：6-9；COD:≤40mg/L；ORP:≥50mv；TN:≤2mg/L。
⑵试验装置及方法
具体系统装置构造见图2，但因试验条件限制，本次只进行小型验证性试验。试验容器选择有机玻璃箱；利用试验1（曝气增氧生态修复）中的曝气设备放置在有机玻璃箱底部，，曝气口正对电极（距离不可太近，曝气强度不可过大）；电极选用钌铱电极，具体尺寸根据试验装置定做，电极间距尽量2cm左右，理论上越小越好，但为增加电极间过水能力，电极间距暂设定为2cm左右，需根据现场情况再调；电源选择需视可调节输出电压范围，及电流输出范围，根据本试验的反应装置，选用输出电压在0～32V连续可调、输出电流0～5A连续可调的电源；本试验只进行加电化学氧化和不加电化学氧化的对比试验。
⑶试验步骤
①试验系统装置组装及固定。将曝气设备放置在试验玻璃箱底部，将钌铱电极件稳定固定在加电化学氧化装置内，接线连接电源，注意正负极要接对，曝气口正对电极；至此所有装置组合完成。
②通电调试。组合完成后进行通电调试，调整合适的曝气强度（高、低、间歇）及电极间距，以达到合理的试验进行状况。
③开始试验。调试完成后进行正式试验操作。
④取样监测。根据本装置的大小及运行情况选取一个合适的监测周期，在本工程中试验开始后4h开始取样，前2d每隔12h取样，往后每天取样一次，监测指标COD、NH3-N、TN、ORP，依据国家标准测定方法监测。
2.3试验分析
水体中的有机质含量是较不稳定的，试验期间，经过实际检测COD、NH3-N、TN、ORP的变化情况如下面所述：
⑴水体中COD在加电化学氧化和不加电化学氧化条件下的含量变化见图2.1：
图2.1加电化学氧化和不加电化学氧化条件下COD含量变化
从图2.1中可以看出，曝气加电化学氧化共同作用下水体中的COD含量整体上是呈下降趋势，对于COD的去除是有效的，且较曝气不加电化学氧化的下降速率快些，过程中COD浓度变化是波动的。
⑵水体中NH3-N在加电化学氧化和不加电化学氧化条件下的含量变化见图2.2：
图2.2加电化学氧化和不加电化学氧化条件下NH3-N含量变化
从图2.2中可以看出，水体中的NH3-N含量在加电化学氧化下与不加电化学氧化的含量相比下降趋势相对快些，且过程中NH3-N含量是上下波动的。
⑶水体中TN在加电化学氧化和不加电化学氧化条件下的含量变化见图2.3：
图2.3加电化学氧化和不加电化学氧化条件下TN含量变化
从图2.3中可以看出，曝气加电化学氧化后的TN含量与只曝气的相比,下降速率快一些，且过程中TN含量是上下波动的。
水体中ORP在曝气加电化学氧化和只曝气条件下的变化情况见图2.4：
图2.4加电化学氧化和不加电化学氧化条件下ORP含量变化
从图2.4中可以看出，曝气与电解过程中水体中ORP的波动整体上呈增高趋势，在接近13d时已超过50mv。
稳定运行后监测出水水质与出水指标要求对比如下表2.2：
表2.2出水水质与出水指标要求对比
与出水指标相比，可以看出水质指标已达到《城市黑臭水体整治工作指南》消除黑臭（逐达地表V类水标准）要求。
2.4结果与讨论
本次简单的对比试验，通过曝气条件下加电化学氧化与不加电化学氧化两种方式处理黑臭水，从上述的试验过程中可以得出利用曝气加电化学氧化可以有效消除水体黑臭，净化改善水质。
3结论
经过上述两个对比验证性试验，不难看出利用曝气增氧生态修复与射流曝气电化学氧化两种组合新型治理技术对于黑臭水有较好的处理效果，是完全可行的，且处理后的水质标准均达到了消除黑臭要求，具有进一步的可研空间和较好的应用前景。
参考文献
[]李继洲，程南宁，陈清锦.污染水体生物修复技术研究进展[J]．环境污染治理技术与设备，2005，6(1)：25-29.
[]孙从军，张明旭.河道曝气技术在河流污染治理中的应用[J]．环境保护，2001，(4)：12—14．
[]付春平，唐运平，张志扬，吉志军，李江华，王卫红，李健，陈双星，关代宇.沉水植物对景观河道水体氮磷去除的研究[J].农业环境科学学报，2005,24（增刊）：114-117.
[]施国键，乔俊莲，郑广宏，王国强，闫丽，杨健.电化学氧化处理生物难降解有机废水的研究进展[J].化工环保，2009,29（4）:326-330.