界面納米水技術(shù)在河湖生態(tài)治理中的優(yōu)勢(shì)研究

楊 敏 劉菲菲 郎鋒杰

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前言：近年來(lái),隨著各地經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展,一些企業(yè)盲目追求經(jīng)濟(jì)效益,不經(jīng)處理直接將工業(yè)廢水排入河湖中,導(dǎo)致河道發(fā)黑。隨著人們精神文明需求的增加,對(duì)城市水環(huán)境越來(lái)越重視,國(guó)家也出臺(tái)相關(guān)法律規(guī)范,在2020年前要基本消滅黑臭水體,河湖生態(tài)修復(fù)治理技術(shù)的需求越來(lái)越明顯。界面納米水技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是可以對(duì)底泥進(jìn)行原位修復(fù),減少或避免對(duì)底泥的擾動(dòng),不添加其他化學(xué)物質(zhì),易于維護(hù),有效改善水質(zhì)。

一、界面納米水技術(shù)核心

可以對(duì)受污水體進(jìn)行生態(tài)修復(fù),并且可以在沒有清淤的情況下現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)底泥,界面納米水技術(shù)特點(diǎn)如下：1.在水體中的停留時(shí)間長(zhǎng),并且覆蓋范圍廣；2.納米氣泡破裂時(shí)會(huì)產(chǎn)生羥基自由基,它可以非常有效地氧化水體中的有機(jī)污染物；3.界面納米水?dāng)U散并滲透到底泥中,可以即時(shí)修復(fù)底泥,從而顯著降低了清淤成本,4.界面納米水的特殊生物作用可快速恢復(fù)水體的氧氣生態(tài)系統(tǒng),并提高水體的自凈能力,能夠承受一定的污染負(fù)荷,5.不添加化學(xué)助劑,無(wú)二次污染,6.該技術(shù)的供氧效率比傳統(tǒng)的微米曝氣技術(shù)的效率高得多。

二、污染物控制原理

(一)降低氨氮。利用界面納米氣泡水體治理技術(shù)及設(shè)備,產(chǎn)生高濃度納米氣泡。納米氣泡表面是由帶負(fù)電荷的氣體分子狀態(tài)形成,由于水分子是帶雙極性分子,其正電荷便會(huì)附在負(fù)電荷的納米氣泡周圍,形成正負(fù)兩層的靜電效應(yīng),亦即電容效應(yīng)。這種正負(fù)的靜電分子力,使得納米氣泡能在水中遵循布朗運(yùn)動(dòng)長(zhǎng)時(shí)效擴(kuò)散進(jìn)行生化反應(yīng),馴化微生物降解污水。納米氣泡高效氧化后,水體達(dá)到氨化與硝化反應(yīng)。另外,它提供了硝化細(xì)菌的反應(yīng)界面,并通過提供小的界面材料來(lái)促進(jìn)細(xì)菌的生長(zhǎng)而得到補(bǔ)充,這樣,硝化細(xì)菌在適當(dāng)?shù)乃h(huán)境中繼續(xù)消耗氨氮[1]。

(二)降低COD。COD指標(biāo)的下降主要是由于水體中納米氣泡的破裂時(shí)的產(chǎn)生“水力空化作用”,在此過程中會(huì)產(chǎn)生大量的羥基自由基,羥基自由基具有很強(qiáng)的氧化能力,可以有效地氧化水體中的有機(jī)污染物降低COD指標(biāo)。另外,界面納米氣泡技術(shù)可以刺激水環(huán)境重固有的好氧微生物活性,同時(shí)可以將附著在底泥表面的厭氧微生物逐步訓(xùn)化為好氧微生物,通過好氧微生物的新陳代謝分解水體中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)(蛋白質(zhì),多糖,脂質(zhì)等),起到降解COD指標(biāo)的作用。

(三)減少總磷。底泥厭氧時(shí)沉積物中磷會(huì)被釋放到河道水體中,污染水環(huán)境。由界面納米水裝置產(chǎn)生的富氧納米氣泡由于其很小的尺寸具有荷電作用,治理污染水體期間可使水體含氧量提升,有效培養(yǎng)河道中優(yōu)勢(shì)好樣微生物,進(jìn)行消化、降解久積富集的污染物,同時(shí)細(xì)小的納米氣泡可以滲透進(jìn)入底泥內(nèi)部,逐步改善底泥內(nèi)部的 厭氧環(huán)境抑制厭氧反應(yīng),從而抑制了沉積物的中磷從底泥向水體釋放,起到控制總磷指標(biāo)的作用,同時(shí),在納米氣泡的作用下,富氧水環(huán)境還可以進(jìn)一步激活聚磷菌在好氧條件下吸收磷酸鹽。界面納米水技術(shù)不僅抑制了沉積物中磷的釋放,而且還直接從水中吸收和去除了磷,有效地控制了總磷指數(shù)。

(四)提升透明度。納米氣泡的高表面能和攜帶負(fù)電荷等獨(dú)特的物理特性,能對(duì)水中污染物、懸浮物和藍(lán)藻等有效吸附,并形成浮渣收集。通過這種途徑,界面納米水處理技術(shù)可以有效提高水體的透明度,并使水更加清澈。

三、界面納米水技術(shù)優(yōu)勢(shì)

(一)納米氣泡發(fā)生技術(shù)。超小粒徑納米氣泡的產(chǎn)生是界面納米水技術(shù)的關(guān)鍵,產(chǎn)生“超小納米氣泡”的技術(shù)包括旋流剪切產(chǎn)生技術(shù)、高壓熔融和低壓排出技術(shù),該類型技術(shù)產(chǎn)生的氣泡濃度低并且消耗大量能量。現(xiàn)在可以采用“超小納米氣泡復(fù)合技術(shù)”,該發(fā)生技術(shù)由瀑布型氣液平衡部、迷宮式氣液破碎部和高速剪切噴霧部組成,該技術(shù)可以根據(jù)當(dāng)?shù)靥幚硭畢^(qū)域的條件因地制宜地設(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,納米氣泡濃度高和擴(kuò)散范圍廣的特點(diǎn)。

(二)長(zhǎng)效優(yōu)勢(shì)。通過適當(dāng)調(diào)整界面納米水產(chǎn)生設(shè)備的類型,功率,數(shù)量和布局,同時(shí)配套相關(guān)水力機(jī)械,該設(shè)備產(chǎn)生的大量高質(zhì)量納米氣泡為沉積層和水體提供深層氧氣,刺激分解有機(jī)物的生物過程,并去除硫化氫、硫醚等水體的氣味,去除有機(jī)物并處理氨氮,COD和磷等氧化分解或?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移。此外納米氣泡的水力空化作用會(huì)產(chǎn)生羥基自由基,可直接有效地氧化水中的有機(jī)污染物。使用界面納米水設(shè)備和輔助機(jī)械,可以抑制、減少和移動(dòng)影響透明度的物質(zhì)(懸浮的固體,膠體,浮游生物等),從而大大增強(qiáng)水體和水體等水體的感官效果。如,水色,透明度。此過程不添加化學(xué)藥品,而是利用納米級(jí)的特殊效果(小尺寸、表面負(fù)電性等)來(lái)實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期有效的水治理并建立強(qiáng)大的生態(tài)系統(tǒng)。它解決了黑臭底泥對(duì)水體的威脅,該技術(shù)可以在不清淤的情況下快速修復(fù)底泥,簡(jiǎn)而言之,界面納米技術(shù)是高度安全的,不會(huì)對(duì)周圍環(huán)境造成安全問題或環(huán)境影響,并且具有投資少,運(yùn)行成本低,技術(shù)和工藝先進(jìn),操作管理方便等優(yōu)點(diǎn)。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述,河流就是一個(gè)城市的代名詞,是一座城市的魂魄,是一座城市的母親。河湖水體修復(fù)是我國(guó)水環(huán)境提升的重點(diǎn)項(xiàng)目,界面納米水技術(shù)對(duì)實(shí)心河湖水質(zhì)和生態(tài)自凈能力的提升有很好的作用,并且成本低,效果好,可以廣泛的推廣使用。