用于河流污水處理界面的納米水技術(shù)

1.介紹

一般來(lái)說(shuō)，河流污水處理方案是在源頭控制和攔截措施下的內(nèi)源處理。而河湖水體是一個(gè)開(kāi)放的水體，不可避免的會(huì)有污染物流入。此外，源頭控制和攔截的建設(shè)和運(yùn)行成本極高，因此可以改變思路進(jìn)行原位處理。其中，界面納米水技術(shù)具有原位修復(fù)沉積物、減少或避免疏浚、不使用化學(xué)藥劑、維護(hù)簡(jiǎn)單、高效改善水質(zhì)、可長(zhǎng)期維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。

2.界面納米水技術(shù)

界面納米水技術(shù)控制污染的關(guān)鍵是界面納米水的三個(gè)方面:懸浮污染物的界面納米水、沉積物的界面納米水和微生物的界面納米水。中科院上海應(yīng)用物理研究所胡軍研究員和同濟(jì)大學(xué)李攀教授指出，超小粒徑的納米氣泡是調(diào)控界面納米水的有效方法之一。納米尺度的界面行為決定了污染物的存在形式，影響源-匯機(jī)制、遷移轉(zhuǎn)化等環(huán)境過(guò)程，影響其生物效應(yīng)和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。納米尺度的界面行為調(diào)控是環(huán)境污染控制和生態(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)。與污染物相關(guān)的固-液-氣界面的納米水結(jié)構(gòu)可以通過(guò)超小尺寸的納米氣泡進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而有效控制污染物的界面行為，實(shí)現(xiàn)污染物的高效控制和修復(fù)。

3.污染物控制原則

3.1降低氨氮

作為水環(huán)境，上覆水和沉積物中存在大量細(xì)菌。有一種硝化細(xì)菌可以轉(zhuǎn)化氨氮，也就是降低氨氮。但是硝化細(xì)菌需要合適的生存環(huán)境，比如充足的氧氣、弱堿性的水、合適的多孔材料等等。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)是通過(guò)為硝化菌提供優(yōu)質(zhì)的生存環(huán)境來(lái)激活硝化菌降低氨氮。具體來(lái)說(shuō)，該技術(shù)實(shí)施后產(chǎn)生的富含高純氧的納米氣泡可以為底部泥層和上覆水體提供深層氧氣；深度供氧會(huì)促進(jìn)有氧反應(yīng)的發(fā)生，特定的有氧反應(yīng)會(huì)釋放羥基，從而營(yíng)造弱堿性環(huán)境；此外，借助于提供小尺寸的界面材料，可以為硝化細(xì)菌提供反應(yīng)界面，促進(jìn)細(xì)菌繁殖。這樣硝化菌就會(huì)在創(chuàng)造的適宜水環(huán)境中不斷消耗氨氮。

3.2降低化學(xué)需氧量

COD指數(shù)的降低主要是由于納米氣泡在水中受迫爆炸，在爆炸過(guò)程中產(chǎn)生羥基自由基。羥基自由基具有非常強(qiáng)的氧化能力，可以高效氧化水中的有機(jī)污染物，直接降低COD指標(biāo)。此外，微生物界面納米水刺激水環(huán)境中固有的好氧微生物活性。好氧微生物吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)(蛋白質(zhì)、多糖、脂類等。)以達(dá)到降解有機(jī)物和降低COD指數(shù)的效果。

3.3降低總磷

厭氧條件將導(dǎo)致底泥中的磷釋放到水中。界面納米水設(shè)備產(chǎn)生的富氧納米氣泡因其極小的尺寸和荷電效應(yīng)，可以滲透到底泥中抑制厭氧反應(yīng)，從而抑制磷從污泥向水中的轉(zhuǎn)移，明顯控制總磷指標(biāo)。此外，界面納米水環(huán)境還能在好氧條件下激活聚磷菌吸收磷酸鹽，既抑制了底泥的釋放，又直接從水中吸收去除，將有效控制總磷指標(biāo)。

3.4提高透明度

界面納米水設(shè)備產(chǎn)生的帶電微納米氣泡可以粘附懸浮物、膠體、浮游生物(藻類、細(xì)菌)等。，影響水的透明度，并把這些污染物帶到水面，再由水力機(jī)械等裝置清除。這樣，界面納米水處理技術(shù)就能有效提高水體透明度，讓水更清。

4.界面納米水技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

4.1納米氣泡生成技術(shù)

超小納米氣泡是控制界面納米水的關(guān)鍵?！俺〖{米氣泡”的產(chǎn)生技術(shù)有旋流剪切產(chǎn)生技術(shù)、高壓溶解和低壓釋放技術(shù)，但它們產(chǎn)生的氣泡濃度低、能耗高。現(xiàn)在可以采用“超小納米氣泡復(fù)合技術(shù)”，由瀑布式氣液平衡部分、迷宮式氣液破碎部分和高速剪切射流部分組成，還可以根據(jù)處理水域的當(dāng)?shù)厍闆r設(shè)置河床式和岸式界面納米控水設(shè)備。該設(shè)備具有能耗低、納米氣泡濃度高、擴(kuò)散范圍廣的特點(diǎn)。

4.2長(zhǎng)期優(yōu)勢(shì)

適當(dāng)調(diào)整接口納米控水設(shè)備的類型、功率、數(shù)量和布局，同時(shí)適當(dāng)補(bǔ)充輔助水力機(jī)械。設(shè)備產(chǎn)生的豐富、優(yōu)質(zhì)的納米氣泡為沉積層和水體提供深層供氧，刺激生物過(guò)程降解有機(jī)物，去除硫化氫、硫醚等使水體發(fā)臭的物質(zhì)，氧化分解氨氮、COD、磷等物質(zhì)或?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)移。另外，納米氣泡的強(qiáng)制爆炸產(chǎn)生自由基，可以直接高效氧化水中的有機(jī)污染物。取決于物質(zhì)(如懸浮固體、膠體、浮游生物等)的抑制、減少和轉(zhuǎn)移。)影響透明度，通過(guò)界面納米水設(shè)備和輔助機(jī)械，水體的感官效果，如水的顏色和透明度，可以大大改善。該工藝不添加化學(xué)物質(zhì)，而是利用納米尺度的特效(小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)等。)以實(shí)現(xiàn)高效和長(zhǎng)期的水修復(fù)，從而建立強(qiáng)健的生態(tài)系統(tǒng)。解決了黑臭底泥對(duì)水體的威脅，也印證了界面納米技術(shù)原位修復(fù)底泥無(wú)需疏浚的明顯優(yōu)勢(shì)。總之，界面納米技術(shù)安全性高，對(duì)周?chē)h(huán)境無(wú)安全隱患和環(huán)境影響，具有投資少、運(yùn)行成本低、技術(shù)工藝先進(jìn)、運(yùn)行管理方便等優(yōu)點(diǎn)。(來(lái)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(cè)站)

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