河湖污水治理界面納米水技術(shù)

　　1、引言

　　河湖污水治理方案一般是在控源截污的措施下進行內(nèi)源治理，但是河湖水體是一個開放性水體，不可避免的有污染物流入，加之控源截污建設(shè)和運行費用極高，可以轉(zhuǎn)變思想進行原位就地治理，其中界面納米水技術(shù)具有原位修復(fù)底泥、減少或避免清淤、不投加化學(xué)藥劑、維護簡單、高效改善水質(zhì)、可維持長效等優(yōu)勢。

　　2、界面納米水技術(shù)

　　界面納米水技術(shù)治理污染的關(guān)鍵是界面納米水的三方面：懸浮污染物界面納米水、底泥界面納米水、微生物界面納米水。中科院上海應(yīng)用物理研究所胡鈞研究員和同濟大學(xué)李攀教授研究提出，超小粒徑納米氣泡是調(diào)控界面納米水有效方法之一，由納米尺度的界面行為決定了污染物的賦存形態(tài)，影響其源匯機制和遷移轉(zhuǎn)化等環(huán)境過程，并影響其生物效應(yīng)和環(huán)境風(fēng)險。納米尺度界面行為調(diào)控是環(huán)境污染控制與生態(tài)修復(fù)的重要基礎(chǔ)，也是環(huán)境科學(xué)研究的前沿技術(shù)。通過超小粒徑納米氣泡調(diào)節(jié)污染物相關(guān)的固―液―氣界面的納米水結(jié)構(gòu)，可以有效地調(diào)控污染物界面行為，達(dá)到污染物的高效控制與修復(fù)。

　　3、污染物控制原理

　　3.1 降低氨氮

　　作為水體環(huán)境，上覆水和底泥中生存著大量細(xì)菌。當(dāng)中有一類硝化細(xì)菌，可以將氨氮轉(zhuǎn)化，也就是降低氨氮。但硝化細(xì)菌需要合適的生存環(huán)境，如充足的氧氣、弱堿性水體、合適的多孔材料，等等。對于受污染或自凈能力差的水體很難滿足上述條件。界面納米水技術(shù)就是通過為硝化細(xì)菌提供優(yōu)質(zhì)的生存環(huán)境，來激活硝化細(xì)菌降低氨氮。具體來講，技術(shù)實施后產(chǎn)生的豐富的含有高純度氧的納米氣泡，可為底泥層和上覆水深度供氧;深度供氧后就會促進好氧反應(yīng)的發(fā)生，特定的好氧反應(yīng)將釋放氫氧根，從而創(chuàng)造出弱堿性環(huán)境;此外，再輔以提供小尺寸界面材料，為硝化細(xì)菌提供反應(yīng)界面和促進細(xì)菌繁殖。這樣硝化細(xì)菌在創(chuàng)造出的適宜水環(huán)境中，將不斷消耗氨氮。

　　3.2 降低COD

　　COD指標(biāo)的降低，主要是通過產(chǎn)生的納米氣泡在水體中會強制爆破，爆破過程產(chǎn)生羥基自由基。羥基自由基氧化能力非常強，可高效氧化水體中的有機污染物，直接降低COD指標(biāo)。另外，微生物界面納米水激發(fā)水環(huán)境中固有好氧微生物活性。好氧微生物吸收水體中營養(yǎng)物質(zhì)(蛋白質(zhì)、多糖、脂類等)，達(dá)到降解有機物、降低COD指標(biāo)的效果。

　　3.3 降低總磷

　　厭氧條件將會造成底泥中磷向水體釋放，一般界面納米水設(shè)備產(chǎn)生的富含氧氣的納米氣泡由于其尺度極小且具有荷電效應(yīng)，可以滲透到底泥當(dāng)中，抑制厭氧反應(yīng)，也就抑制了磷由泥向水的轉(zhuǎn)移，顯然可以控制總磷指標(biāo);此外，界面納米水環(huán)境還能激活聚磷菌在好氧條件下吸收磷酸鹽，既抑制底泥釋放，又直接從水里吸收、脫除，將有效控制總磷指標(biāo)。

　　3.4 提升透明度

　　界面納米水設(shè)備產(chǎn)生的荷電微納米氣泡可粘連水中影響透明度的懸浮物、膠體、浮游生物(藻類、細(xì)菌)等，并將這些污染物集中攜帶至水面，然后由水力機械等裝置除去。通過這種途徑，界面納米水處理技術(shù)可有效改善水體透明度，使水更加清澈。

　　4、界面納米水技術(shù)優(yōu)勢

　　4.1 納米氣泡發(fā)生技術(shù)

　　超小粒徑納米氣泡是調(diào)控界面納米水的關(guān)鍵，“超小納米氣泡”的發(fā)生技術(shù)有旋流剪切發(fā)生技術(shù)、高壓溶解低壓釋放技術(shù)，但是其產(chǎn)生的氣泡濃度低、能耗高，現(xiàn)可采用“超小納米氣泡復(fù)合技術(shù)”，該發(fā)生技術(shù)由瀑布式氣液平衡部、迷宮式氣液破碎部和高速剪切噴射部組成，也可根據(jù)處理水域的情況因地制宜地設(shè)置河床式和岸邊式的界面納米水調(diào)控裝備。該設(shè)備具有能耗低、納米氣泡濃度高、擴散范圍廣的特點。

　　4.2 長效優(yōu)勢

　　適當(dāng)調(diào)整界面納米水調(diào)控設(shè)備的型式、功率、數(shù)量、布局，同時適當(dāng)補充輔助水力機械。通過設(shè)備產(chǎn)生的豐富的、高質(zhì)量的納米氣泡，為底泥層和水體進行深度供氧，激發(fā)生物過程降解有機質(zhì)，去除硫化氫、硫醚等使水體發(fā)臭的物質(zhì)，對氨氮、COD、磷等氧化分解或?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)移。另外，納米氣泡強制爆破產(chǎn)生自由基，可直接高效氧化水體有機污染物。依靠界面納米水設(shè)備和輔助機械對影響透明度的物質(zhì)(如懸浮物、膠體、浮游生物等)的抑制、削減和轉(zhuǎn)移作用，來大幅提升水體的感官效果，如水色、透明度。工藝不添加化學(xué)藥劑，而是利用納米尺度的特殊效應(yīng)(小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)等)實現(xiàn)高效、長效的水體修復(fù)，從而建立強健的生態(tài)體系。解決了黑臭底泥對于水體的威脅，也證實了界面納米技術(shù)不清淤而原位修復(fù)底泥的顯著優(yōu)勢。簡而言之，界面納米技術(shù)安全性高，對周邊環(huán)境不造成安全隱患和環(huán)境影響，而且具有投資少、運行費用低、技術(shù)工藝先進、操作管理方便等優(yōu)勢。(來源：蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術(shù)學(xué)院，蘭州市生態(tài)環(huán)境局榆中分局環(huán)境監(jiān)測站)