為何河道與黑臭水體的治理工程，必須改裝增氧機器設備呢?主要是因為國內外研究證實，曝氣增氧技術性是一種迅速、高效、簡單易行的污染物質溶解對策，已廣泛用于湖河水污染治理特別是在黑臭水體修復的工程實踐中。在工程的前期設計，曝氣增氧技術性怎么選擇、河道需氧量怎么計算、曝氣設備功率/排風量怎樣設計，是主要考慮的問題。　　現階段有關曝氣增氧系統軟件設計，在廢水處理工程領域有相對性完善的設計手冊和技術規范;但在河道、湖水等地面水體整治行業，卻很少有有關標準或規范對曝氣設計方案做出明確規定。

　　文中參照行業分析參考文獻，梳理了河湖治理中3種常見的曝氣需氧量計算方式及案例，對其設備選型提出了一定的對比論述和建議。

　　1、曝氣增氧的功效

　　曝氣技術性主要的作用就是快速**水體溶氧(DO)成分。DO更改，則水里外部環境更改。水體由原先氧氣不足或厭氧發酵情況逐漸轉變成好氧情況，好氧微生物獲得扶持而魅力暴增，從而推動水體**污染物、營養物的分解轉換。

　　因而，曝氣增氧的第二個作用就是可間接性減少水里**化學需氧量(COD)、氟化物(NH3-N)、總氮(TN)等污染物濃度。

　　其三，充進的DO可氧化**化合物厭氧發酵溶解時產生的氯化氫(H2S)、二甲基二硫及FeS等致黑致臭化學物質，有效緩解水體的黑臭情況。研究發現，伴隨著曝氣地進行，H2S存有時間從超出40天可減少到不得超過20天。

　　除此之外，向水體增氧的一個過程，還在一定程度增強了水體自已的紊動性，形成了“流水不腐”的作用，進一步促進了水體和O2的混合、傳送，加快污水凈化。

　　2、需氧量測算

　　總體來講，水體需氧量=水體耗氧+淤泥耗氧-空氣復氧-光合作用產氧。

　　實際中，水體需氧量測算需充分考慮各個方面要素，主要包含水體種類(靜止不動水體/流動性水體)、現況水體、主要污染物、總體目標水體等。

　　目前我國大部分研究中，習慣性將需氧量計算模型分為三種方式：

　　1|廂式實體模型

　　針對中小型靜止不動水體，如生態公園或小區內的景觀湖、水塘、斷掉浜、停留型河道等，因其總面積比較小，水位偏淺，且外部鍵入污染負荷相對性不太高，一般可采取根據一級反應動力學方程的廂式實體模型：

　　式中，O為水體需氧量，g;V為水體容積，m3;t為加氧時長，d;C為水體的溶解氧濃度，mg/L;L0為水體原始BOD5濃度值，mg/L;K1為BOD5生物化學反應速率常數，/d;Cs為水體的飽和狀態溶氧，mg/L;K2為水體復氧反應速率常數，/d;Cm為維護水體好氧微生物生命活動的**溶解氧濃度，一般取2~3mg/L;

　　值得關注的是，該實體模型僅考慮了**化合物生物化學溶解和空氣復氧功效。

　　若水體污染嚴重，長時間處于黑臭情況，即在測算需氧量時還需考慮到無機物復原化學物質(如Fe2+)和淤泥耗氧功效影響的。

　　自然，假如水體設計有沉水植物，即在測算需氧量時才解決光合作用所產生的O2量進行考慮到。

　　2|組成推流式反應釜實體模型

　　針對河流等流動性水體需氧量的計算，現階段參考文獻運用較多的是上海市自然環境科學院建立的組合型拉流反應釜實體模型。

　　該模式將河流類似看作好幾個推流式反應釜的串連組成，在靈活運用河道目前水體、水力發電材料的前提下，對有關初始條件作出了有效優化和假定后創建而成實體模型。

　　組成拉流反應釜實體模型方程式如下所示：

　　式中，On為第n個反應釜需氧量，g/d;Qn為第n個反應釜總流量，包含河流本身流量和外源性總流量，m3/d;C’0-n為第n個反應釜進口的復原物質濃度，mg/L;K0為無機物復原化學物質好氧速度，mg/(L·d);tn為第n個反應釜的水力停留時間，d;C’1-n為第n個反應釜進口的BOD5濃度值，mg/L;Kc為BOD5耗氧反應速率常數，d-1;C’2-n為第n個反應釜進口的氨氮濃度，mg/L;Kn為氟化物耗氧反應速率常數，d-1;Os-n為第n個反應釜淤泥耗氧需氧量，kg/d;Qn-1為第n-1個反應釜的流量，m3/d;C0-(n-1)為第n-1個反應釜出入口溶解氧濃度，mg/L;Oa-n為第n個反應釜藻類植物復氧抗壓強度，kg/d;C3-n為第n個反應釜空氣復氧濃度濃度值，mg/L。

　　該實體模型充分考慮了復原化學物質耗氧、**化合物耗氧、硝化反應耗氧、淤泥耗氧等耗氧功效，與此同時考慮到空氣復氧、藻類植物植物光合作用復氧等復氧功效。

　　在具體河道復氧功效中，可以根據河道周邊環境將河道切成兩段，進而**模型的計算誤差。

　　3|耗氧特性曲線法

　　對于欠缺靠譜的水質實體模型和環境污染材料不全的水體，可利用試驗室實驗確定目標水體的耗氧特性曲線，依據整治目標和各階段耗氧量，對需氧量開展估計。

　　耗氧特性曲線是建立在企業水體溶氧使用量與時間關系的二維坐標曲線圖，描述了水體中各特殊耗氧時期的化學物質耗氧關鍵點，包含開始時間、環節歷經、環節耗氧量、存不存在抑止狀況等。

　　耗氧特點曲線圖方式僅考慮了某一時刻水體需氧狀況，不適用于有不斷外源性環境污染鍵入、藻類植物復氧比較強的標準，一般用于封閉的湖庫。針對流通性河道，可以將其區劃為多段，對各段水體各自制訂對應的耗氧曲線圖，從而獲得需氧量。

　　3、加氧量計算

　　水體的需氧量并不意味著機器的加氧量。

　　一般情況下，增氧機器設備標準的加氧驅動力高效率，都為根據冷水實驗得到。

　　而實際中我們所面臨的都為受污染的水體，在其中含有大量殘渣，這種殘渣直接關系了氧的遷移指數和水體飽和狀態溶解氧含量，因而需進行相應的校準。

　　現階段大多數引進指數α校準水中雜質對氧遷移系數的危害，引進指數β校準殘渣對飽和狀態溶氧Cs的危害。校準后測算方程式如下所示：

　　式中，R0為曝氣機器的校準加氧量(氧遷移速度)，g/h;R為河道需氧量，g/h，可用前文所計算的基礎理論需氧量的1.2~1.5倍;Cs(20)為水的溫度20℃中的飽和狀態溶解氧濃度，mg/L;α、β值可以通過廢水、冷水加氧實驗明確，針對大城市生活污水處理中，α、β值分別是0.80~0.85和0.90~0.97中間，一般河道的破壞水平小于該水準，其α、β值可參照限制選值;Cs(T)為水的溫度T℃中的飽和狀態溶解氧濃度，mg/L;C為水體具體溶解氧濃度，mg/L;T為設計方案水的溫度，℃。

　　計算出河道需氧量及矯正的加氧量后，就可以對設備進行型號選擇，進一步明確有關關鍵點主要參數。

　　4、設備功率、風量計算

　　1|機械設備曝氣機器設備

　　機械設備曝氣是廢水處理中的概念，主要為表層曝氣，故也稱表曝機，依靠工業設備(如葉子、離心葉輪、噴灑器、渦輪增壓裝置等)為水體增氧?！≡诤拥?、湖泊治理中，能夠歸納為機械設備曝氣類機器設備包含葉輪式增氧機、車式增氧機、浪有式增氧機、水浮音樂噴泉等?！C械設備曝氣機器的關鍵性能參數是驅動力高效率，以kgO2/(kW·h)計。依據上文計算的氧遷移速度R0(g/h)與機器設備動力高效率，就可以明確機器的總功率與總數。受機械設備曝氣本身特點限制值，其大量應用于對部分水體的增氧，如污水口周邊，實際效果較為明顯，且能在水體說明產生一定的紊動實際效果。不適用于全河道的增氧。

　　2|鼓風機曝氣機器設備

　　鼓風機曝氣又叫氣頂曝氣，比較常見的種類包含羅茨風機、離心式鼓風機、沉水風機、水射流機等，在河道環保治理工程中用途廣泛。

　　鼓風機曝氣機器的關鍵性能參數是輸出功率(kW)和排風量(m3/h)等，設備選型可參考廢水處理工程設計手冊中的相關內容進行計算：

　　式中，Q為離心風機總供排風量，m3/d;Oc為水體需氧量，kgO2/d;ε為曝氣機器設備氧利用率，以%計;0.28為標準狀態下(0.1MPa，20℃)下每立方米空氣中的氧氣含量(kgO2/m3)。

　　依據計算公式可獲得風機風量，查看離心風機廠家有關機器設備性能參數，就可以進一步明確設備功率、規格型號總數等。

　　5曝氣機器的型號選擇

　　曝氣機器的型號選擇，應遵循因時制宜、一河一策原則。

　　依據水體種類(河道、湖水、池塘等)、所在地區(北方地區、南方地區、大城市、近郊區等)、水體作用(航運業、排洪、園林景觀、飲用水源地等)、水體特點(水位、總寬、流動速度等)、環境污染狀況(不斷環境污染鍵入、突發性污染負荷)、水體總體目標(清除黑臭、**水體、修復綠色生態等)、供電系統狀況、投資情況等多種因素，挑選相對性合適的增氧機器設備。

　　例如華北地區，水體存有冬天易上凍、易掉線等諸多問題，可采取便捷拆裝和移動的拉流曝氣、音樂噴泉曝氣，而不能選用鼓風機(管路)曝氣系統軟件;大城市河道有園林景觀的需求可采取音樂噴泉曝氣，近郊區無供電系統的河道應采用太陽能曝氣;有航運業的需求河道、潮汛性河道，則適合用曝氣船，不建議用鼓風機曝氣、拉流曝氣等。

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