界面纳米水技术在河湖生态治理中的优势研究

2021-06-10刘菲菲郎锋杰

探索科学(学术版) 2021年5期

杨敏刘菲菲郎锋杰

1.浙江裕腾百诺环保科技股份有限公司浙江杭州 300000

2.中煤科工集团杭州研究院有限公司浙江杭州 300000

前言：近年来,随着各地经济社会的发展,一些企业盲目追求经济效益,不经处理直接将工业废水排入河湖中,导致河道发黑。随着人们精神文明需求的增加,对城市水环境越来越重视,国家也出台相关法律规范,在2020年前要基本消灭黑臭水体,河湖生态修复治理技术的需求越来越明显。界面纳米水技术的优点是可以对底泥进行原位修复,减少或避免对底泥的扰动,不添加其他化学物质,易于维护,有效改善水质。

一、界面纳米水技术核心

可以对受污水体进行生态修复,并且可以在没有清淤的情况下现场修复底泥,界面纳米水技术特点如下：1.在水体中的停留时间长,并且覆盖范围广；2.纳米气泡破裂时会产生羟基自由基,它可以非常有效地氧化水体中的有机污染物；3.界面纳米水扩散并渗透到底泥中,可以即时修复底泥,从而显着降低了清淤成本,4.界面纳米水的特殊生物作用可快速恢复水体的氧气生态系统,并提高水体的自净能力,能够承受一定的污染负荷,5.不添加化学助剂,无二次污染,6.该技术的供氧效率比传统的微米曝气技术的效率高得多。

二、污染物控制原理

(一)降低氨氮。利用界面纳米气泡水体治理技术及设备,产生高浓度纳米气泡。纳米气泡表面是由带负电荷的气体分子状态形成,由于水分子是带双极性分子,其正电荷便会附在负电荷的纳米气泡周围,形成正负两层的静电效应,亦即电容效应。这种正负的静电分子力,使得纳米气泡能在水中遵循布朗运动长时效扩散进行生化反应,驯化微生物降解污水。纳米气泡高效氧化后,水体达到氨化与硝化反应。另外,它提供了硝化细菌的反应界面,并通过提供小的界面材料来促进细菌的生长而得到补充,这样,硝化细菌在适当的水环境中继续消耗氨氮[1]。

(二)降低COD。COD指标的下降主要是由于水体中纳米气泡的破裂时的产生“水力空化作用”,在此过程中会产生大量的羟基自由基,羟基自由基具有很强的氧化能力,可以有效地氧化水体中的有机污染物降低COD指标。另外,界面纳米气泡技术可以刺激水环境重固有的好氧微生物活性,同时可以将附着在底泥表面的厌氧微生物逐步训化为好氧微生物,通过好氧微生物的新陈代谢分解水体中的营养物质(蛋白质,多糖,脂质等),起到降解COD指标的作用。

(三)减少总磷。底泥厌氧时沉积物中磷会被释放到河道水体中,污染水环境。由界面纳米水装置产生的富氧纳米气泡由于其很小的尺寸具有荷电作用,治理污染水体期间可使水体含氧量提升,有效培养河道中优势好样微生物,进行消化、降解久积富集的污染物,同时细小的纳米气泡可以渗透进入底泥内部,逐步改善底泥内部的厌氧环境抑制厌氧反应,从而抑制了沉积物的中磷从底泥向水体释放,起到控制总磷指标的作用,同时,在纳米气泡的作用下,富氧水环境还可以进一步激活聚磷菌在好氧条件下吸收磷酸盐。界面纳米水技术不仅抑制了沉积物中磷的释放,而且还直接从水中吸收和去除了磷,有效地控制了总磷指数。

(四)提升透明度。纳米气泡的高表面能和携带负电荷等独特的物理特性,能对水中污染物、悬浮物和蓝藻等有效吸附,并形成浮渣收集。通过这种途径,界面纳米水处理技术可以有效提高水体的透明度,并使水更加清澈。

三、界面纳米水技术优势

(一)纳米气泡发生技术。超小粒径纳米气泡的产生是界面纳米水技术的关键,产生“超小纳米气泡”的技术包括旋流剪切产生技术、高压熔融和低压排出技术,该类型技术产生的气泡浓度低并且消耗大量能量。现在可以采用“超小纳米气泡复合技术”,该发生技术由瀑布型气液平衡部、迷宫式气液破碎部和高速剪切喷雾部组成,该技术可以根据当地处理水区域的条件因地制宜地设置河床式和岸边式的界面纳米水调控装备,该设备具有能耗低,纳米气泡浓度高和扩散范围广的特点。

(二)长效优势。通过适当调整界面纳米水产生设备的类型,功率,数量和布局,同时配套相关水力机械,该设备产生的大量高质量纳米气泡为沉积层和水体提供深层氧气,刺激分解有机物的生物过程,并去除硫化氢、硫醚等水体的气味,去除有机物并处理氨氮,COD和磷等氧化分解或实现转化和转移。此外纳米气泡的水力空化作用会产生羟基自由基,可直接有效地氧化水中的有机污染物。使用界面纳米水设备和辅助机械,可以抑制、减少和移动影响透明度的物质(悬浮的固体,胶体,浮游生物等),从而大大增强水体和水体等水体的感官效果。如,水色,透明度。此过程不添加化学药品,而是利用纳米级的特殊效果(小尺寸、表面负电性等)来实现长期有效的水治理并建立强大的生态系统。它解决了黑臭底泥对水体的威胁,该技术可以在不清淤的情况下快速修复底泥,简而言之,界面纳米技术是高度安全的,不会对周围环境造成安全问题或环境影响,并且具有投资少,运行成本低,技术和工艺先进,操作管理方便等优点。