【摘要】在经济快速发展的大背景下，市内河道的污染问题越发突出。本文以花园河桥至桃源桥工程段为依托，进行了污染治理的实际工程对比实验，介绍了太阳能曝气机的功能原理，并对实验结果进行了研究分析。实验结果表明:太阳能曝气机能在较大范围内进行污染治理;有效提升了DO浓度，均衡了水体内氧含量，增大了微生物的活性;显著降低了水体中COD及TP的含量，有效解决了河道黑臭问题。
【关键词】太阳能曝气机;河道污染;治理
在经济快速发展的现代化背景下，工业化进程明显加快，城市居民生活水平显著提高，随之市内河道污染问题逐渐严重，甚至出现黑臭现象，严重影响了人们的生活。曝气技术在国外有了相当广泛的应用，因此，有必要对曝气技术进行深入研究，用以解决水体污染问题。本文介绍太阳能曝气机的工作原理及技术参数，并采用实际工程的对比实验，运用理论与实际工程相结合的技术路线，对河道治理进行探讨。
1工程概况
花园河是鸭绿江在丹东市段的5条支流之一，源头位于八道沟里，进入丹东市汇入鸭绿江。河畔花园为花园河的花园河桥到桃源桥沿岸的一处居住地，此段属于花园河中下游，河面宽6～10m，水深1～1.60m，全长1290m，河道呈倒“T”形。虽然河道设置了截污装置，但由于紧邻居住区，加之周边群众生活污水及垃圾排入河内，形成黑臭河道，导致水体自净能力完全丧失。
2太阳能曝气机的工作原理及技术参数
2.1太阳能曝气机工作原理
太阳能曝气机是一种漂浮式设备，主要由泵系统及太阳能动力系统组成(见图1)。在设备工作时，泵系统驱动水体垂直向流动，同时，在水气交界面形成水平向平流层。经过曝气机的搅拌作用，可使表层与底部含氧量不平衡的现象得到较好缓解，促进河道生物快速发展，增强水体自净功能。
2.2太阳能曝气机技术参数
a.设备整体概况。设备整体呈蘑菇形，最宽处达4.88m，重量达272.40kg。b.驱动系统。设备采用直流电供能，运用无刷电机带动叶轮转动。c.浮筒系统。由三个浮筒按正三角形方式排列，各浮筒安装有漂浮臂，可垂直调节浮筒的漂浮状态。d.软管系统。软管直径90cm，长1.50m，上部与泵系统相连，下部与引水口相连。e.传动装置。主要由马达、叶轮、套管等组成。其中，马达上安装有配套可拆卸组件，叶轮控制球形物的摆动情况，套管用于传动轴和垫片的保护。f.流量。主要扰动水流量为11.20m2/min，周围感应区流量为26.30m2/min，总体扰动水流量为37.50m2/min。g.电子控制器。由晶体管和保险丝组成，两者相互结合，安装于耐腐蚀设施之内。h.锚固方法。用不锈钢链将设备和混凝土块连接起来。
3实验方案
3.1实验设计及采样分布
采用太阳能曝气机作为主要治理设施，治理开始前，首先进行河道截留处理。在“T”形三岔口处设置拦水坝，将整段黑臭河段分为治理区与原始区两部分，在原始区设置一个采样点，在治理区设置三个取样点，分别编号为Y1、X1、X2、X3，其中三个治理点相隔50m(见图2)。
3.2对照组可行性验证
在拦水坝建成后，对检测点的污染指标进行检验，以验证对照组的合理性(检测结果见下表)。86由表可知，治理区与原始区内检测点各污染指标浓度相近，其指标值均严重超标，因此，对比实验的可行性良好，能充分验证治理效果。
4研究结果及分析
经过为期3个月的治理，河道污染状况已得到明显改善，各污染指标均达到治理目标。
4.1水体内DO及COD的治理结果
经过治理之后，DO含量明显增高，COD含量明显降低(见图3、图4)。图3DO浓度变化趋势图4COD浓度变化趋势由图3可知，治理区内的三个检测点浓度变化趋势基本相同，对于X1、X2、X3、Y1，7月中旬检测浓度分别为4.70mg/L、5.20mg/L、3.70mg/L、0.50mg/L，相比之下，治理区DO浓度显著增高。这充分说明了太阳能曝气机在100m范围内作用良好，能够使水体充分搅拌，有效改善了污染现状。由图4可知，治理一段时间之后治理区COD浓度相对于原始区反而有所上升。经分析，原因是太阳能曝气机搅拌水体使底部污染物上翻至水面。随着时间的增加，COD浓度逐渐下降，最终的X1、X2、X3、Y1，7月中旬检测浓度分别为37mg/L、35.40mg/L、36.20mg/L、95.30mg/L，此类现象是由于DO浓度增高，增加了水体含氧量，促进微生物降解能力，使得COD浓度下降，达到治理要求。
4.2水体内TP及透明度的治理结果
由图5可知，随着时间的增加，TP浓度呈现出逐步下降的趋势，最终达到0.20mg/L。经分析，水温升高增强了微生物的活性，在一定范围内，水温与TP的去除成现正相关关系。由图6可知，水体透明度明显增大，相比于原始区，治理区的透明度提升了2倍之多。
4.3治理效果分析
a.太阳能曝气机能较大程度提升DO浓度，加速水体垂直向氧含量均匀分布，使整个治理区域DO平衡。通过近4个月的治理，基本消除了水体黑臭现象，加强了微生物活性。b.太阳能曝气机在上游50m及下游50m之内的处理效果基本相同。充分证明太阳能曝气机能在较大范围内处理水体污染现象。c.经过近4个月的治理，太阳能曝气机在较大程度上提升了水体透明度，使其他污染评定指标明显降低。其中COD、TP的浓度分别降到37mg/L、0.20mg/L，有效降低了水体污染。d.太阳能曝气机巧妙地将竖直向与水平向水体流动结合起来，加强了河道底部与水气交接处水体的对流，使整个处理区水体内的氧含量均匀分布，为好氧微生物活性提供动力。e.太阳能曝气机结合先进的太阳能技术，有效节省了能源，同时将多种污染处理技术相结合，达到较好的治理效果。
5结语
在经济快速发展的现代化城市内，解决河道污染问题已经迫在眉睫。运用太阳能曝气技术，对丹东市内花园河的花园河桥到桃源桥段进行近4个月的治理，污染问题基本解决，河道生态基本恢复。太阳能曝气机能在较短时间内改善水质，治理效果达到Ⅴ级水平。随着时间的推移，治理效果并不能再进一步提高，下一步可对微生物治理与曝气技术结合进行研究，以更好地达到预期治理效果。
参考文献
［1］王贺飞，宋兴龙，赵勇胜，等．地下水曝气技术气流模拟实验研究［J］．中国环境科学，2014(11):2813-2816．
［2］孟庆玲，马桂科，张力文，等．空气曝气技术修复石油类污染地下水的影响因素［J］．安徽农业科学，2014(34):1222-1224．
［3］陆晖，胡湛波，蒋哲，等．微纳米曝气技术对城市景观水体修复的影响［J］．环境工程学报，2016(4):1755-1760．
［4］许春莲，张伟，戴建坤，等．AOSD智能化曝气技术在小型污水处理装置中的应用［J］．环境科学与技术，2014(6):152-156，195．
［5］董抚生．河流污染治理中河道曝气技术的应用［J］．农民致富之友，2016(1):247．
［6］史彦翠．河道曝气技术在河流污染中的应用研究［J］．资源节约与环保，2015(4):59．
［7］李永娜．曝气增氧技术在城市黑臭河道治理中的应用研究［J］．山东工业技术，2015(18)四川职称:206-207．
［8］朱文博，王洪秀，柳翠，等．河道曝气提升河流水质的WASP模型研究［J］．环境科学，2015(4):1326-1331．
［9］董婷婷．辽宁省市际以上界河信息调查与成果分析［J］．中国水能及电气化，2016(5）30-32．
作者：姜丹 单位：辽宁省丹东水文局
