革除鼓風曝氣復氧的新工藝——勢能增氧生態床法

　　為了恢復水中的溶解氧（即DO），現行成熟的汙水處理工藝大都依據大氣復氧雙膜理論採用了鼓風曝氣，據悉處理1噸汙水應用羅茨風機至少需耗電0.4Kw/h，加上需要消除羅茨風機噪音的費用、建設風機房費用以及增設管理員費用，該項總支出一直是汙水處理廠運行費用居高不下的主要一環，特別是當要求汙水處理達到《城鎮汙水處理廠汙染物排放標準》（GB18918-2002）一級A標準時，僅「鼓風曝氣」的費用就將增加幾倍。河海大學環境科學與工程學院課題組從1988年開始歷經20載7代工藝的改進，充分發揮了利用水能運行費用低的優點，研究出利用水能（勢能）進行汙水生物處理的工藝——勢能增氧生態床法，創造了水利學科與環境學科相結合的典型，提出了環境學科發展的一個新研究方向，課題組成員陳鳴釗教授昨日接受了中國水網的採訪並提供了以下數據。
  
　　下圖為「勢能增氧生態床（草皮）」工藝的主視剖面示意圖，其結構為淺層、多層、粗細顆粒分層鋪砌（下部為大卵石，向上逐層減小至細砂和生態砂，上部為土層和覆蓋草皮，並在其兩頭設立增氧機）。

　　其原理為：當汙水自第一層進入增氧機1時，汙水自下而上運動，且其中攜帶的懸浮物自下而上被截留，當水位上升到增氧機中的虹吸管頂部3並超過後，則產生虹吸，很快吸乾該層的汙水排入下一層，此時汙水自上而下運動攜帶被截留的懸浮物質（很通暢地由小孔隙向大孔隙流動）也排入下一層（這也是每一層填料不堵塞的原因），同時將空氣吸入填料2的孔隙之中，空氣沿大顆粒孔隙自下而上地與所有填料中的水膜相接觸而進行大氣復氧，使得填料表面的水膜中溶解氧迅速增加（參見大氣復氧雙膜理論）。勢能增氧生態河床設施充分利用水泵的水頭勢能（10～15m）進行大氣復氧，30層的連續大氣復氧可使汙水中的溶解氧增加很快。

　　當每一層的汙水被吸乾後，虹吸自動斷開，且有一段間歇時間，故使得填料中水膜的大氣復氧時間很充分，又由於水膜很薄，其中的溶解氧很快向飽和值接近，故適宜填料表面生物膜中好氧微生物生長並很快分解汙水。由於汙水的不斷進入，該層的水位又上升，再次虹吸，周而復始，並且自上一層向下一層，逐層傳遞，至底層通過二沉池，將攜帶的懸浮物沉澱，上清液出水時再通過生態草皮，由於毛細管的作用將水和有機物（氮、磷）輸送給上部土層和覆蓋的草皮，去除了氮、磷，即可達中水標準或地表水Ⅲ類水質。

　　該項技術直接的經濟效益是：在山區當河流比降為1%～3%時，汙水處理的直接運行費用為零，在平原地區，當電費為0.6元/度時，只需≤0.15元/噸的直接運行費用。日前已經榮獲了國家環境保護部頒布的「2008年度環保科學技術獎勵」三等獎，並且成功的應用了11個汙水處理項目，包括1999年南京臘梅食品廠高濃度廢水處理項目、2000年江蘇靖江中學的生活汙水處理項目、2001年揚州煤氣總公司焦化廢水處理項目、2004年南京建鄴區泵站河道管理處河水處理項目。

　　註：該課題組成員分別為陳鳴釗，丁訓靜，謝悅波，王佩芳，鄧風(不分順序)。

編輯：周芸