植物制水處理劑對城市黑臭河道的治理效果研究

陳英　邱學(xué)林　錢福根

摘要 應(yīng)用一種新型植物制水處理劑對常熟市莘莊鎮(zhèn)某黑臭河道進(jìn)行處理及水體修復(fù)。結(jié)果表明：該新型水處理劑可在低投加量的情況下對黑臭河道進(jìn)行快速、有效修復(fù)，提高河道的自凈能力，對氨氮和總磷的去除率均超過94%，溶解氧含量可提高1.5倍以上，并對惡臭有顯著消除作用，處理效果具有良好的穩(wěn)定性和長效性。

關(guān)鍵詞 植物制水處理劑；城市黑臭河道；氮；磷；治理效果

中圖分類號 X522 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）04-0170-02

城市河道是城市水環(huán)境的重要組成部分，不僅有水體循環(huán)、水土保持、貯水調(diào)洪等功能，而且還能調(diào)節(jié)溫濕度、改善城市小氣候。健康的城市水體環(huán)境是城市可持續(xù)發(fā)展的重要保障，然而隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市化的加快，我國許多城市河流水質(zhì)污染和生態(tài)退化問題十分突出，甚至出現(xiàn)季節(jié)性和常年性水體黑臭現(xiàn)象。體質(zhì)的不斷惡化嚴(yán)重影響了居民生活和城市壞境，制約了城市生態(tài)建設(shè)和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。因此，黑臭河道治理已經(jīng)成為當(dāng)前城市可持續(xù)發(fā)展過程中亟待解決的關(guān)鍵任務(wù)之一。應(yīng)用綠色水處理劑是城市黑臭河道整治的重要技術(shù)措施之一，其具有凈化效果良好、經(jīng)濟(jì)效益高、能耗低、簡單易行以及有利于重建和恢復(fù)良好的水生生態(tài)系統(tǒng)等特點(diǎn)，正日益受到人們的重視和關(guān)注[1-4]。

本文采用一種新型植物制水處理劑，通過向水體中投加藥劑溶液，對常熟市莘莊鎮(zhèn)某黑臭河道進(jìn)行處理及水體修復(fù)，檢測河水氨氮、總磷、溶解氧等指標(biāo)，考察該新型水處理劑對黑臭河道的治理效果以及水質(zhì)改善效果的穩(wěn)定性和長效性。

1 材料與方法

1.1 植物制水處理劑

根據(jù)植物中草藥的特性，利用多種中草藥的有機(jī)配制，使其具備捕捉、轉(zhuǎn)化和去除氮、磷等水體污染物的功能。本植物制水處理劑包括黃連、黃苓、黃柏、半夏、膽南星、生姜、甘草、苦參、蘆薈、犁頭草等成分，使用時(shí)配成適宜濃度的溶液噴灑。

1.2 試驗(yàn)河道概況

本次試驗(yàn)的河道位于常熟市莘莊鎮(zhèn)政府東面的鎮(zhèn)東河，與鎮(zhèn)政府僅僅相隔一條馬路。由于附近生活污水的排大量入，鎮(zhèn)東河河水渾濁暗黑、散發(fā)出異味、蚊蠅大量滋生。經(jīng)過檢測，該河段水體氨氮濃度為3.69 mg/L，總磷比濃度為0.37 mg/L，溶解氧濃度為3.0 mg/L，水體富營養(yǎng)化程度較重。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 水樣分析。從試驗(yàn)河道采集具有代表性的河水水樣，并且對水樣進(jìn)行分析，以此篩選確定植物制水處理劑的最佳配方。評定標(biāo)準(zhǔn)為氨氮、總磷的去除效果顯著，溶解氧顯著增加，水體清澈透明度好，惡臭消除明顯，同時(shí)用藥量比較少。

1.3.2 試驗(yàn)工藝流程。相關(guān)的試驗(yàn)工藝流程具體如圖1所示。

1.4 水質(zhì)分析方法

氨氮：連續(xù)流動(dòng)-水楊酸分光光度法（HJ665—2013）；總磷：連續(xù)流動(dòng)-鉬酸銨分光光度法（HJ670—2013）。

2 結(jié)果與分析

2.1 試驗(yàn)結(jié)果分析

試驗(yàn)期間，目標(biāo)河道水中氨氮、總磷、溶解氧的變化情況如圖2～4所示。

可見，試驗(yàn)河水的氨氮、總磷均顯著降低，氨氮由處理前的3.69 mg/L逐步降至0.18 mg/L（試驗(yàn)的第34天），去除率達(dá)到95.12%；總磷由處理前的0.37 mg/L逐步降至0.02 mg/L（試驗(yàn)的第34天），去除率達(dá)到94.60%；試驗(yàn)河水的溶解氧含量顯著增加，由處理前的3 mg/L逐步提升至8.3 mg/L（試驗(yàn)的第34天），提高了1.8倍。氨氮、總磷、溶解氧的指標(biāo)達(dá)到了國家一類地表水水質(zhì)。在感官指標(biāo)方面，試驗(yàn)河水處理前暗黑、渾濁、有惡臭味，經(jīng)過處理后，河水變得清澈透明，惡臭味完全消失。

試驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)過本新型植物制水處理劑處理后，目標(biāo)河段總體水質(zhì)得到顯著的改善，且經(jīng)過1年多來（2015年6月至2016年10月）的持續(xù)跟蹤檢測，目標(biāo)河段可長時(shí)間保持良好的水質(zhì)。

2.2 植物制水處理劑凈化水質(zhì)原理

2.2.1 酶促反應(yīng)。不少植物中草藥的提取液中含有多種酶，例如過氧化物酶等，同時(shí)還含有多個(gè)共軛雙鍵體系，具有比較強(qiáng)的提供電子對的能力，能夠與其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，通過氧化、還原、裂解等化學(xué)反應(yīng)可以去除水中的污染物。

2.2.2 增強(qiáng)水體自凈能力。中草藥中含有許多的微量元素和特效成分，能夠發(fā)揮保生作用，促進(jìn)水體中土著微生物快速增殖并且提高其降解污染物的活性。因此，投加植物中草藥水處理劑后，水體中土著微生物的數(shù)量比原來多，活性比原來高，水體的自凈能力大大增強(qiáng)，并且能夠長期保持。

2.2.3 絮凝和吸附。有些中草藥提取液中含有天然高分子絮凝劑，對水中懸浮物和膠體能起到粒間架橋和卷掃作用，形成大顆粒的絮狀物，促進(jìn)其沉淀或上浮而被除去。這些剛形成的絮狀物表面積較大，吸附活性較強(qiáng)，能夠吸附水中可溶性污染物，起到凈化水質(zhì)的作用。同時(shí)，中草藥本身也具有吸附性能，能夠吸附一部分污染物，從而強(qiáng)化了吸附作用。

2.2.4 改變物質(zhì)的表面性質(zhì)。眾所周知，親水性物質(zhì)容易溶解于水，溶解度大，而憎水性物質(zhì)難溶解于水，溶解度小。因此，改變物質(zhì)的表面性質(zhì)，使其從親水性變成憎水性，則該物質(zhì)可以從水中析出，達(dá)到去除的目的。有些植物中含有天然表面活性劑如皂素，中草藥中就含有類似的物質(zhì)。河水中的有機(jī)污染物質(zhì)主要是腐殖質(zhì)，其中大多是溶解度比較大的物質(zhì)，中草藥中的表面活性劑能改變這類物質(zhì)的表面性質(zhì)，降低其親水性，使其從水中析出。

3 結(jié)論與討論

試驗(yàn)結(jié)果表明，新型植物制水處理劑可以對黑臭河道進(jìn)行快速、有效修復(fù)。本水處理劑具有以下特點(diǎn)：一是原料來源廣泛，由純天然草藥提煉，藥劑成本低、用量少，對環(huán)境友好，是綠色環(huán)保水處理劑。二是使用方便，操作簡單。原位修復(fù)，河道清淤后，只需要噴灑藥劑曝氣攪拌，使藥劑與水混和均勻反應(yīng)完全，然后清除水面浮渣即可；河道處理后只需進(jìn)行簡單維護(hù)，節(jié)省了經(jīng)常性運(yùn)行費(fèi)用。三是處理效果較好，對氨氮、總磷的去除率達(dá)到90%以上，而且處理效果持續(xù)時(shí)間長。四是適用范圍廣。本植物制水處理劑可以根據(jù)不同的水質(zhì)和處理要求，通過合理的配方，針對性地制備符合不同水質(zhì)凈化要求的藥劑，可以應(yīng)用于處理黑臭河道、園林水體、湖泊等水體，凈化后的水體基本可以恢復(fù)到原生態(tài)狀態(tài)。

目前，全國許多河流、湖泊普遍處于富營養(yǎng)化狀態(tài)甚至黑臭狀態(tài)，氮、磷超標(biāo)是主因[5-6]。國務(wù)院2015年印發(fā)的《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》明確提出“到2020年，地級及以上城市建成區(qū)黑臭水體均控制在10%以內(nèi)……到2030年，城市建成區(qū)黑臭水體總體得到消除”的控制性目標(biāo)。本新型植物制水處理劑作為一種綠色環(huán)保水處理劑，其對氮、磷的去除率達(dá)到90%以上，很適合用于城市河道、園林水體、湖泊的生態(tài)修復(fù)。今后通過對該水處理劑的制作工藝、使用條件等方面的進(jìn)一步研究和完善，其將具有很好的推廣應(yīng)用前景。

4 參考文獻(xiàn)

[1] 孫波.水處理劑的綠色化及其在印染廢水中的應(yīng)用研究[J].環(huán)境科學(xué)與管理，2014，39（11）：65-67.

[2] 吳曉冰.一種新型天然凈水劑在黑臭河道修復(fù)中的試驗(yàn)研究[J].廣東化工，2016，43（15）：165-166.

[3] 吳林林.黑臭河道凈化試驗(yàn)研究及綜合治理工程應(yīng)用[D].上海：華東師范大學(xué)，2007.

[4] 盧曉明.植物凈化槽處理城市黑臭河水的效果、機(jī)理及工程示范[D].上海：華東師范大學(xué)，2009.

[5] 廖江芬，張波，袁良財(cái)，等.我國水處理劑的研究現(xiàn)狀[J].化工生產(chǎn)與技術(shù)，2005（2）：39-44.

[6] 蘇宏智，蘇法磊.中國水處理劑的研究現(xiàn)狀和方向[J].污染防治技術(shù)，2009（3）：57-58.