黑臭水体治理研究现状

       近年来，农业、工业的快速发展和城镇化的推进使河流健康受损，污染严重的河流由于生态系统失衡表现出季节性或常年性的黑臭现象。水质恶化威胁人类健康和生活。黑臭现象主要是由于高浓度的有机物和无机物进入水体，其中一部分沉积在水底，另一部分被好氧微生物降解。污染物降解将水中溶解氧耗尽使得厌氧微生物大量增殖，厌氧微生物降解有机物产生了大量恶臭气体，如H2S、NH3，悬浮颗粒吸附水体中的铁、锰等金属离子形成FeS、MnS等有机硫化物，由于H2S的溶解度和FeS、MnS的溶度积极小，因此FeS、MnS等有机硫化物很容易析出，致使水体变黑。水体中的异味是由一些化合物造成的，这些化合物分为化学性致臭物质和生物性致臭物质，化学性致臭物质主要来自农工业废水和生活污水对水体的复合污染，如合成洗涤剂、农药等。微生物致臭物质包括细菌、藻类的新陈代谢产生的异味物质及放线菌等微生物产生土腥味和土霉味物质。最后水体表现出很强的还原性和黑臭现象。因此提高水体中溶解氧、增加好氧微生物数量及活性、减少高负荷污染物是修复黑臭水体的关键。

       常用的黑臭水体治理方法主要是：物理法、化学法、微生物修复法等。物理法主要包括驳岸、输水、底泥疏浚、吸附法等，工期长、花费高，且治理不彻底。化学法主要依靠化学试剂的絮凝作用，成本高且存在二次污染问题。微生物修复法具有成本低且不必担心二次污染等优点，但其依靠引进外来微生物，存在于土著菌群竞争处于劣势，修复效果不佳的问题。

       曝气技术的相关研究在国内外已开展40多年，其投资小、见效快，在国内外黑臭水体中的修复治理应用广泛。曝气技术作为一种水体原位修复技术，通过对丧失自净能力的黑臭水体曝气充氧使生态系统和水体自净功能恢复。溶解氧进入水体可氧化致臭物质，从而有效地改善或缓解黑臭。水体中溶解氧水平的提升可钝化底泥，抑制底泥中氨氮和磷的释放，并氧化或降解表层底泥中的还原类物质，从而使表层沉积物表层形成一个以兼性菌为主的环境，促进好氧微生物的繁殖，抑制厌氧微生物，好氧降解水体中有机物。曝气复氧保证了水体的好氧环境，提高了水体中微生物的数量和活性，进而促进微生物对污染物质的摄取，使得污染负荷降低，有利于菌藻共生体系的建立。

       曝气技术对黑臭水体治理主要有三个作用：1）加快水体复氧速度。使水体环境由缺氧变为富氧，增强好氧微生物活性，加快好氧微生物降解有机物的速度，抑制厌氧微生物的厌氧分解；同时水体中DO含量升高，可从而抑制藻类生长，改善水生动物的生存环境，有助于恢复水体自净能力。2）改善水体和底泥氧化还原环境：在DO作用下，水中的H2S、FeS和NH3等物质在好氧微生物作用下被氧化成Fe(OH)3和NO3等物质，Fe(OH)3沉淀在水底沉积物表面形成密实的保护层，可减弱上层泥的再悬浮，并减少底泥中污染物的扩散释放，抑制厌氧微生物的活动；同时，Fe2+被氧化成Fe3+，Fe3+结合底泥中的PO43-，形成不溶物，降低TP的含量。3）增加水体的扰动：曝气增大水体紊流程度，有利于气体向液体中扩散和气液两相流的充分混合。

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