一、BIOMAT曝气水力循环技术简介

　　BioMat 曝气水力循环技术是基于水力学、物理学、化学、生物学、生态学以及由 此衍生和综合的环境生态工程学方法的基本 理论、基本规律所建立起来的技术手段，旨在消除水体黑臭，降低水体污染负荷，提高水体的复氧能力，进而提高水体透明度，逐 步恢复水体生态系统结构与功能的系统技术。同时也是一种充分利用天然河道自身条 件的运行费用低、占地少、见效快、无需清理底泥、无任何二次污染的环境友好型绿色原位治理技术，其综合了曝气氧化塘和氧化沟的特点，结合了推流和完全混合两种流态的优点，克服了短流、提高了缓冲能力。并以其低廉的投资，极低的运行费用，良好的治理效果，在欧洲广泛应用，典型案例是德国70年代鲁尔河的修复。

　　BioMat 曝气水力循环技术对河流水体采用人工曝气的方式进行复氧，并改善水体流态，促进上下水体交换、混合，加速水体复氧过程，抑制底泥 N、P 的释放，提高水中溶解氧含量，使水体保持好氧状态，恢复和增强水体中好氧微生物的活性，使水体中污染物质得以削减，从而改善水体水质。并最终实现恢 复河道水体恢复自我净化的能力，对外来 污染物和自身产生的污染物能进行有效吸收和降解，使河道具备一定的纳污能力。

　　BioMat 曝气水力循环技术在实际应用中可配合我公司连续脱氮除磷的微动力 MBBR 和 Melon 电催化技术，BioMat 及其组合工 艺主要适用于以下几种情况：

　 - 适用于污水截流管道和污水处理厂建成之前，为解决河道水体的有机污染问题而设立的临时性措施;

　　- 适用于为应付突发性河道污染而设立的应急措施;

　　- 适用于河道窄、水流缓、水动力条件不佳、截污难度大的城郊中小型黑臭河道(断头浜或死浜)的治理;

　　- 显著适用于能源紧张、供电难度较大的城镇中小型黑臭河道(断头浜或死浜)的治理。

　　二、BIOMAT曝气水力循环技术系统的组成

　　三、BIOMAT曝气水力循环技术组合工艺系统示意图

　　河道污染治理需根据河道的内外污染源、水环境状况和水动力条件等实际情况，因地制宜，优选组合生物、物理和化学等诸多修复技术，弥补 BioMat 曝气水力循环技术(生物修复)的不足，形成适应不同水体受污染情况的关键技术集成，各种单项技术在组合应用中发挥了各 自功效的同时还能获得相互协调与共生，达到更加理想综合治理效果：

　　1、BioMat + MBBR

　　BioMat+MBBR 技术组合主要适用于以中、重度有机污染型的受污染水体。

　　MBBR 技术的核心是在水体内搭建高效生物膜，最大限度

　　地为微生物提供适宜的栖息环境，使膜上固着大量微生物个体，并保持很高的生物多样性，在大量过滤、吸附和同化去除有机物的同时增强脱氮除磷效率，从而强化水体水质净化，弥补 BioMat 生物修复易受微生物量和生物活性的不足，进一步提高水体自净能力。

　　2、BioMat + Melon

　　BioMat+Melon 技术组合主要适用于以重度有机污染型和难生化降解污染型的受污染水体。

　　Melon 技术的核心是氧化还原污染物质(特别是大分子有机物污染物和难生化降解有机污染物)和向水体释放某些氧化性物质(·OH、·O2 等)维持水体一定的氧化还原电位提高水体生化性，为好氧微生物创造良好的生长环境，弥补 BioMat 生物修复易受温度、气压、水质冲击负荷影响的不足，保障并提高水体的自净能力。

　　3、BioMat + Melon + MBBR

　　BioMat+Melon+MBBR 三者联用组合技术主要适用于外源性污染更为复杂的城市内河及城郊污染水系。该组合工艺针对遭受工业废水、生活污水、禽畜粪便、农田化肥及各种重金属等综合外源性污染废水污染的水系具有很强的互补性和适应能力。

　　高效的 BioMat 曝气水力循环技术及其与微动力 MBBR和Melon的组合技术，在实现水体生态修复、恢复水体的生态活力的同时，能充分实现节能和减排的目的，效果显著，具有良好的环境效益、社会效益和经济效益。

　　4、控制水质指标

注：出水按照地表水IV类水水质要求，其他指标出水均不高于进水指标。

　　四、BIOMAT曝气水力循环技术的亮点

　　1、Engelabart曝气软管

　　BioMat 曝气水力循环技术是一种新型的低能耗、低强度水体循环 流化技术，该技术的核心是采用德国进口的 Engelbart曝气软管。该技术通过在河道中心线上设置曝气软管，利用低通气量的微孔曝气技术对河道形成通长水力循环，快速提高和维持水体溶解氧浓度，持续保持水体的好氧环境。在大批1mm直径气泡群的带动下，形成稳定的上升水流速，从而使水体形成横断面上的循环流动状态。相比传统曝气系统，Engelbart 曝气软管所产生的气泡直径较小，仅为1mm左右，其上升过程中运行相对平缓，相互碰撞几率降低，大大弱化了集束聚并效应，气泡直径变化较小，这不仅延长了气泡在水中的停留时间，而且始终保持着非常大的接触面积。相同曝气量 Engelbart 曝气软管产生的气泡群比表面积 是传统曝气系统的 2-4 倍，大大提高了氧气的传质效率和利用率，从而降低了能耗和处理成本。并且，Engelbart曝气软管几乎能够耐受任何非极端化学溶剂的考验，在这些酸碱、氧化剂、溶胀剂中浸泡一个月后，其仍然具有极佳的工作性能。这与其他传统常用的材质三元乙丙橡胶和硅胶相比具有较大的优势。在不同的应用环境中 Engelbart 曝气软管都具有极佳的物化性能，具有更好的广谱适用性，能在任何复杂的水体环境中使用。

　　2、AirLD气提推流技术

　　AirLD气提推流利用水文和水力学的手段，依靠风机产生的空气作为源动力，将河道底部的污水提升到水体表面，增加水体的循环和流动，达到稀释污染负荷，提高了水体的氧化能力和自净能力。在提升管中河水与气泡强烈摩擦，出水成喷射状，能起到跌水充氧效果，还能利用水头差使水体转向来控制水体定向、定量和有序流动(如控制内河水位、控制引排水流速流 向、引排时间等)同时起到造浪效果，促进整个水体的定向循环和流动，有利于水体污染物降解速率的提高。AirLD气提推流设备布置灵活，不仅可以大幅度提高河道的水力条件，还可以用来进行水面除磷和其他药剂投加，比如微生物辅助类药剂、藻类控制类药剂、絮凝剂类药剂。AirLD 气提推流技术也可用于沟通整个水系，盘活断头水体，实现水体的人工循环对流，形成河道水体环境的良性平衡。

　　五、BIOMAT曝气水力循环技术的主要机理

　　BioMat曝气水力循环技术治理河道污染，是从长远发展的角度来进行治理。初期，通过提高溶解氧浓度，强化水体自身净化能力，以降低水体中污染物的浓度恢复和提升水体水质;随后，维持河道水体的氧平衡，保障水体的正常生态平衡恢复水生生物的多样性;最终，辅助利用河道水体的自我净化机制进行可持续性的河道水污染控制，长期维持对一定容量范围内的污染物质进行降解和去除，并保持各水质指标在一定范围内变化，保证水质不再恶化。其主要治理机理体现在以下几个方面：

　　1、加速水体复氧过程

　　BioMatt 曝气水力循环技术是在河岸设置一个固定的电控柜(内置风泵)，通过管道将空气引入设置在河道底部的 Engelbart曝气管气体扩散系统。提高水体溶解氧浓度(其中：BioMat曝气区域溶解氧上升到 5-7mg/L，曝气区两侧水力循环区域的溶解氧上升到 4-5mg/L)避免出现厌氧和缺氧水体，使整个曝气区域水体自净处于好氧状态，同时提高好氧微生物的活力，并且在河底沉积物表面形成一个以兼氧菌为主的环境，提高好氧菌生长的潜能，在较短的时间内使水体溶解氧和生物量增加，大幅降低水体中的污染物。

　　2、消除致黑致臭物质

　　受有机污染严重的河流，有机物降解过程中的耗氧速率和底泥中大量还原性无机物的耗氧速率会大于大气复氧与水生生物光合作用复氧速率之和，使水中的溶解氧迅速下降，甚至消耗殆尽而出现无氧状态，有机物的分解便从有氧分解转为厌氧分解。细菌厌氧分解产生的二价硫(S2-)和铁离子(Fe2+)会形成硫化亚铁(FeS)，硫化亚铁的沉淀造成黑色沉积，并产生H2S臭味，导致黑臭现象，最终使水生生态系统遭到严重破坏，无法自行恢复。BioMat 曝气水力循环技术可加速水体的复氧过程，迅速氧化有机物厌氧降解时产生的H2S、甲硫醇和FeS等致黑、致臭物质，有效地改善并消除黑臭现象，改善水质，促进水环境生态系统的恢复，同时使河道的上层底泥中还原性物质得到氧化或好氧生物降解，不会形成H2S，没有臭味，并且它会形成 Fe(OH)3 沉淀，在底泥表层形成一个密室的“沉积层”，可防止上层的底泥上浮，并防止底泥中的化学物质进入水体中。

　　3、改善河道水体的水力条件

　　造成河道水体发臭发黑的一个主要原因就是水体丧失 了流动性，存在着“断头浜”现象，BioMat 曝气水力循 环技术治理河道污染，首要是恢复河流的自净能力，使死水“活”起来，让河水重新恢复流动性。

　　BioMat 曝气水力循环技术以 Engelbart 曝气管气体扩散系统配合AirLD 气推水力搅拌和气动浮渠能够有效改善平原河流(特别是城市内河、“断头浜”、“死浜”等) 流动性差、水文条件相对静止、水体污染物扩散程度低的缺点，并为污染物的转化创造了有利条件。BioMat 曝气水力循环技术形成的良好水体水力条件，一方面可以通过水体的流动完成对污染物质的输移、迁移;另一方面水力循环形成上下水体的往复循环和波动会加强水体与空气的氧气交换，达到提高自然充氧的效果，有利于河水保持较高的氧化-还原电位，所形成的氧化环境能加快污染物质的降解，最大化水体自净能力;再者，流动中的水体所形成的自然扰动机制可以为河道内的生物提供理想的生境，有利于各种水生生物生存，维持河道生态系统的完整性。

　　4、减缓底泥磷的释放速度

　　溶解氧水平较高的河道中，河底沉积物表层的 Eh(氧化还原电位)会达到一定条件，从而在沉积物表层形成氧化层。该氧化层的作用如下：

　　- 阻止上层底泥受到水力条件影响再次上浮，从而减弱底泥中对上层水体的二次污染;

　　- 沉积物与水界面形成的好氧层、缺氧层、厌氧层为河道系统进行硝化、反硝化提供场所;

　　- 不仅能够对上层水体的 PO3-4 释放进行专属性吸附，也能阻止厌氧沉积物的 PO3-4 释放进入上层水体;分解来自上层河水的污染物，水生生物的残体。当溶解氧水平较高时，Fe2+容易被氧化为 Fe3+，Fe3+与磷酸盐结合形成难溶 FePO4，使得好氧状态下底泥对 P 的释放作用减弱，而且在中性或者兼性条件下 Fe3+生成 Fe(OH)3 胶体吸附上覆水中的游离态磷。

　　5、恢复生物生态修复

　　在水体的净化过程中，河道微生物的参与是污染物去除的主要原因。BioMat曝气水力循环技术治理河道污染最终是通过恢复和提高水体自净能力，保持溶解氧量平衡，满足水生生物生命活动所需，在水体内重建和维持一种多种微生物和水生动植物共存的复杂生态系统，有细菌、真菌、霉菌、藻类、原生动物、后生动物、底栖动物、水生动植物等的存在，它们通过物理吸附、生物吸附和生物降解等作用以及各类微生物和水生生物之间功能上相辅相成的协同作 用强化了河道对有机污染物的好氧分解、消除黑臭、改善水质、减少有毒物质浓度，并形成长食物链网，提高耐冲击能力，达到长期保持水体水质的目的：

　　- 水体好氧微生物对于污染物的分解和转化依靠其自身的新陈代谢活动，通过分解代谢 和合成代谢将大分子有机物降解成为稳定的小分子物质，如含碳有机物被分解为 CO2、H2O(好氧)以及 CH4(厌氧等)，特别是对水中较难去除的有机碳“絮团”，微生物也能对其有效消除，含 N 有机物通过硝化反硝化反应变成化学性质稳定的 N2 脱离水体。水中某些有毒污染物在微生物作用下可以转变为无毒或低毒的物质，此外 发酵型微生物能减少恶臭气体的产生，降低对人的危害。因此水体通过微生物的降 解，水中的有机物可以被完全和彻底清除;

　　- 氧化环境能够抑制厌氧微生物(耐污微生物)对有机物厌氧分解成 CH4、H2S、NH3 等 带异味易挥发的小分子化合物，铁、锰等重金属离子也不能被还原成 FeS、MnS 等溶 度积极小的悬浮颗粒，从而有效防止河道黑臭现象的发生;

　　- 提高水体溶解氧更为重要的是为水体中藻类生长提供必要条件，重启河道菌-藻生态系统，使 Engelbart 曝气管气体扩散系统和藻类光合放氧结合的自主型复氧机制有机结合，有助于河道恢复结晶好氧水生生态系统，强化其自净功能。

　　六、BIOMAT曝气水力循环技术的优点

　　1、环境友好，无副作用

　　BioMat 曝气水力循环技术采用近自然修复工艺达到恢复水体自净的目的，不影响周围的生态环境，并能与周围环境有机结合。细小的带状气泡群在改善水体中的水流流态的同时还具有一定的景观效应。 而且由于整个系统设备不存在任何磨损摩擦部件，供风设备基本静音，因此后期运行维护过程中无需添加任何润滑油，杜绝了生产性二次环境污染，属于严格的环境友好型技术。

　　2、高效益、低能耗、操作灵活

　　BioMat 曝气水力循环技术及其组合工艺能最大限度地保持河道水生态系统不断循环和进 化，并逐步恢复河道水体生态系统的结构与功能，使河道内的水生态系统能长期自我维护，恢复自净功能，最终达到持续、稳定、自然、原生态的状态，环境效益显著。Engelbart 曝气管以其较高的氧利用率能有有效降低曝气强度，大大降低曝气成本，同时先进的【Hiblow】AirPumP 采用电磁隔膜式设计，具有小型化、低能耗的特优性能，供电方式灵活，可以集成太阳能供电，具有低噪音、耐久性、安装维护方便，治理效果稳定、运行管理费用低等突出优点。

　　3、安装工程量小

　　BioMat 水力循环技术采用固定式充氧形式，投资成本较低。而且铺设Engelbart 曝气 管无需抽干河水，整饬河道，在铺设过程中水平 定位施工精度要求不高。占用河面少，且采用水下布置形式。AirLD 和气动浮渠设备无需严格固定基础，悬浮于水中，且可在一定幅度内随水位 的升降自动调整，安装简单，工程量小，后期检修维护方便。

　　4、运行方式多样

　　BioMat 水力循环技术通过系统设施、设备的运行，实现水体的人工循环对流，不同的治理阶段可采取不同的运行方式，如：在保证曝气段河水中的溶解氧大于4.0mg/L(或大于1.0mg/L不发生黑臭)的前提下，可采取间歇曝气的方式进行处理，既减少能耗、节约运行成本，又具有一定硝化-反硝化脱氮的效果。

　　5、占地面积小

　　城市河流周边可利用土地稀少，难以建成规模化水体净化工程，BioMat水力循环技术是河流原位治理技术能很好地避免土地稀缺而造成的水质净化工程工程设施无处安放的问题，能利用河流自身的河道空间布设水体净化设施，达到使受污染河水净化的目的。

　6、净化效果持久

　　BioMat 水力循环技术及其组合工艺通过人工干预，采用生物、物理、化学等方法改善 水体溶解氧分布，营造水生生态环境，构建水体生物系统，达到激活、增强水体净化机能的目的，再配合土著微生物及动物培育与驯化等措施强化生态修复手段，能激活生物地球化学循环机制，充实水体的生态系统，延长水体食物链，不仅能加快水质的改善速度，提高水体的恢复效果，还能提高水体的抗冲击负荷能力，使水体具有长期持久的净化效果。

七、BIOMAT曝气水力循环技术与类似技术综合比较

　　各种曝气技术综合比较表(一)

　　各种曝气技术综合比较表(二)

　　工程实例

　　杭州市拱墅区示范河道治理项目

　　该示范项目采用世界领先的Biomat曝气技术、浮动水渠技术以及改进型MBBR技术进行河道水 环境的治理和修复，最大程度改善了河道水环境。 项目河道总长为800米。恩格拜曝气管应用于该 河道治理项目，曝气管负荷为0.06标准立方米空 气每小时每米曝气管,全长600米(300m×2)曝气管每小时仅需要36标准立方米空气，装机功率600W，达到卓越的曝气和混流效果。

　　温州市示范河道治理项目

　　该项目河道总长1000米，项目于2015年5月 动工建设，目前正在进行Biomat曝气系统和改良型MBBR系统的安装。该河道平均水深为2米， 在不对河道截流的情况下采用独特的安装方式进 行污水治理设备安装，在国内河道治理工程项目 中优势非常显著。

　　业绩一览表