一种河流湖泊的水净化方法及其专用造流曝气设备.PDF

大流量微纳米气泡高浓度增氧及造流溶气发生器 一、背景技术 随着社会经济的高度发展，人类社会的工业化和城市化日益加剧 ， 水污染日益严重。自2011 年来，中国生活污水排放量持续增长，由 2011 年 428 亿吨增长到2015 年 544 亿吨，年均复合增长率为 6.2%。由于城镇化的继续，中国生活污水的排放量还将继续增长， 2020 718 2016-2020 预计到 年将会达到 亿吨， 年的年均复合增长率 将达5.9%。 由于如此巨大的排污压力，各地污水处理厂长期超负荷运作， 甚至未经处理过的污水被直接排放到江河湖泊，使江河湖泊慢慢失 去自净能力，形成以黑臭缺氧为代表的第一代水污染，或形成以重 金属、有毒化学品污染为代表的第二代水污染，或形成以营养元素超 量污染为代表的第三代水污染，更甚的是在很多江河湖泊中三代污 染同时出现，使我国的江河湖泊水污染治理更为艰辛。 在河湖治理技术领域，通常采用的有建设一级水质净化厂，将河 水引进厂内简单处理后排放回河的工艺。现有技术的工艺系统中，一 般是直接采用加药、沉淀、排放回河工艺，而没有接触氧化工艺，所 以处理后的出水就算各项常规指标能达到一级排放标准，但水中 溶解氧没有得到明显的提高，进而经处理后的水再排入河湖后，水 的自净能力没有明显提高，水的质量又打回原形，继续发黑发臭。而 且对于处理庞大流量的河湖水而言，现有的治理工艺还存在着占地 面积大，投资费用高，运行费用高等问题。 河湖水质的污染通常是有机污染物的超标或水中氮、磷营养元素含 量较多造成藻类异常繁殖的富营养化污染。有机污染物过多、溶解氧 不足，厌氧分解产生的臭气和黑液造成水体发黑发臭，鱼虾等无法 生存。在污水处理行业，对于有机污染型污水，生物接触氧化法是非 常成熟的好方法，但由于设备和工艺的局限，目前它只限于用在污 水处理厂等处，还没有直接在河湖中采用。 二、高浓度增氧及造流溶气发生器的实现原理 本技术的目的在于解决现有河湖治理中，水的自净能力得不到改 善，水质不能保持，净水设备占地面积大、投资费用和运行费用高 问题，而提供一种可以提高水的自净能力，治理效果好，成本低， 实用性强的河流湖泊的水净化方法及其设备。 本技术的原理是这样 :自然界的河流湖泊本来具有一定的自净能 力，能自我净化水质，保持水质洁净。但当人类的污染物超标排放时 ， 往往会大大超过水体自身的净化能力，甚至使水体自身的净化能力 为零 ，使水体特别是底层水体严重缺氧，极大地抑制了好氧微生物 ( ) 硝化细菌等 的活性。在缺氧状态下厌氧微生物大量繁殖，对落入水 底的有机物进行厌氧分解，产生硫化氢、甲烷、氨等有害气体，释放 臭气并造成鱼虾大量死亡甚至绝迹。硫化氢又与水中 铁反应 ，生成 硫化铁使水体发黑。得不到及时分解的有机物沉积在水底 ，形成黑色 淤泥 ，并发出恶臭。对于湖泊、水库、河道的水闸门前蓄水区等水体 “ ” 而言水体具有封闭性和非流动性 ，呈现 一潭死水 特征 ，水质更 容易腐败发臭。 要治理河湖中有机污染物超标造成的水体污浊、黑臭污染，首先必 须运用人工方法提高河流、湖泊水体的自净能力，而最有效的方法就 是对严重缺氧河流、湖泊人工造流并进行高效溶气增氧，将严重缺氧 死水区变成富含氧气、充分流动交换的活水区。但是在河湖中进行 的溶气不能采取一般污水处理厂溶气头溶气那样的溶气，而只能采 取点溶气。 因为在河流、湖泊中铺设遍布全区的溶气管网是不现实的。而且 ° 氧气自身在水中 传递速度很慢，在一大气压下 20 C 时的水中氧 溶解度仅为0. 00917g/l ，采取点溶气增氧时水体必须流动 ，才能将 溶气点处的富氧水块与远离溶气点 贫氧水块充分交换 ，实现全水 域溶气。流速较快的河流自身可以实现富氧水体块与贫氧水块 交换 ， 但对于湖泊、水库、河道的水闸门前蓄水区、平原地区水流极其缓慢 的河流等水体