微納米曝氣技術處理黑臭河道廢水的探析

徐睿楓

遼寧省環(huán)保集團有限責任公司；遼寧省環(huán)保集團科源環(huán)境技術有限公司

1 引言

黑臭水體產生的主要原因為水體環(huán)境中有機物的堆積與氧氣的缺乏，產生大量的有害物質，影響水資源的正常使用，同時散發(fā)大量刺激性氣味氣體，對于周邊生態(tài)環(huán)境造成較為嚴重的損害。微納米曝氣技術在黑臭水體治理上表現較為突出，可以有效凈化水體，提升環(huán)境質量，值得大范圍推廣。

2 黑臭河道產生的原因

黑臭廢水是現代較為嚴重的水體污染，其產生與人類的生活有著直接的聯系，具體可包括：

第一，生活污水隨意排放。雖然國家不斷強調生活污水處理，但在實際落實進程中一方面存在大量的偏遠地區(qū)政策落實成效較低、居民環(huán)保意識較差、大量生活污水直接進入河道的現象；另一方面，我國城區(qū)主體大多修建較早，生活廢水處理系統設置簡陋，無法支撐城市運行的需要，存在部分區(qū)域生活污水不經處理直接進入河流[1]。此外，還存在許多小型工廠、作坊，污水處理技術不合格，排放廢水中存在大量的污染物質。這些污水排放會導致河道內部有機物質不斷堆積，進而形成特殊的缺氧水體環(huán)境，逐步演化為黑臭河道。

第二，雨水收集系統不完善。雨水收集系統不完善對河道造成污染在城市中體現較為直觀。因為城市生活產生的廢棄物、污染物較多，在收集系統不完善的情況下，地面雨水未經處理直接流入河道會將大量的城市生活垃圾帶入河道，這些垃圾往往帶有完全降解困難、分解耗氧量大的特點，對水體環(huán)境造成了較為嚴重的影響，進而形成黑臭河道。

第三，水體自身特質的影響。黑臭河道的形成本質原因為有機物的堆積，除分解緩慢外，流速較低，不能對有機物質形成有效搬運，局部區(qū)域內短時間分解需氧量過大也是黑臭河道產生的重要原因之一。

3 黑臭河道的危害

黑臭河道產生本質原因為河道內部短時間內堆積大量的有機物，水體微生物在有機物分解進程中消耗了大量氧氣，導致水體環(huán)境呈缺氧狀態(tài)[2]。此時，好氧細菌大量休眠，而厭氧細菌活性明顯提升。雖然厭氧細菌也會對有機物質進行分解，但其分解速度緩慢，極易產生大量不完全降解的有機物，即河道底部常見的黑泥。同時，分解進程中會產生大量的有害性物質，如硫化砷等。致使水體發(fā)臭的主要物質也是這些中間產物，常見的有氨類、硫醇類等。

黑臭河道的產生會使大量的地表水資源利用難度較高，加重了我國水資源的短缺；在利用進程中，若未得到完全的凈化處理，將會對居民的身體健康產生影響；地表水資源不足將加速地區(qū)地下水的開采，但地下水過量開采會對生態(tài)造成較為嚴重的破壞，隨地下水總量的減少與水位的降低，硝酸鹽等物質含量會明顯上升，即居民常說的水質過硬。若沿海地區(qū)地下水位過低將會造成海水倒灌，大片區(qū)域內地下水環(huán)境將被改變，地下水資源利用變得十分困難；除生態(tài)影響外，黑臭河道對地區(qū)的經濟也會產生一定影響，如需要投入大量的資金進行水資源凈化，如影響城市整體美觀程度，進而影響其旅游產業(yè)收入，15年前浙江省西溪濕地就是較為典型的案例。

4 微納米曝氣技術在黑臭河道廢水處理中的應用

4.1 微納米曝氣技術

黑臭河道廢水產生的本質原因為水體含氧量過低，因此，治理進程中最為直接的手段為，向水體內部補充氧氣[3]。最早，氧氣補充手段為簡單曝氣技術，該種技術雖然能改善水體環(huán)境，激活有氧微生物，但在治理進程中水體擾動較大，導致大量帶有刺激性氣味物質揮發(fā)，短期內會使周邊環(huán)境惡化，甚至對居民的身體健康造成一定影響。微納米氣泡相較于傳統曝氣方法；第一，由于微納米狀態(tài)下特殊的力學性質，氣泡在水中存在時間較長且在水中破裂，不會造成大幅度的水體擾動，避免了污水治理進程中對周邊環(huán)境的影響；第二，在相同氣體體積注入前提下，微納米氣泡由于其直徑小，數量多，極大的增加了水體、氣體的有效接觸面積，水體溶氧效率大幅提升。

4.2 微納米曝氣技術在黑臭河道廢水治理中的應用原理

微納米曝氣技術從本質上分析，其為利用某種設備提升污染水體內部的含氧量，激活自然水體環(huán)境，提升水體好氧微生物的活性，進而通過生態(tài)效應實現水體的凈化。此外，微納米曝氣技術會將河道底部堆積的顆粒物質吸附在氣泡表面，隨河流的流動，實現河道顆粒物的凈化，對于水體透明度提升有一定幫助。但河道污染進程中，其是在水體微生物高活性的狀態(tài)下，發(fā)生了有機物質堆積，這也就表明了水體本身的自凈能力是無法滿足治理要求的。因此，在實際治理進程中，微納米曝氣技術常被與其他技術綜合使用進行黑臭河道的治理。

如微納米曝氣技術與本土微生物活化技術的綜合運用，在利用微納米曝氣技術提升水體含氧量、激活水體環(huán)境的基礎上，通過水體無機環(huán)境的調整，促使水體內部細菌快速生長繁殖，提升微生物有機物分解速率，提升黑臭河道治理速度。此外，雖然黑臭河道水體環(huán)境治理完成后，微生物會大量的死亡或者陷入休眠，但相較于治理前，微生物種群有一定程度上的增加，會明顯提升河道的有機質分解能力與抗逆性，對于避免河道再次遭受污染有一定幫助。

如微納米曝氣技術與固化微生物水生態(tài)修復技術。該修復手段與上文微生物活化的綜合運用原理相似性較高，最大的區(qū)別在于固化微生物是人為添加新的微生物種群，并通過環(huán)境調整使其成為水體內部的優(yōu)勢種群。該種技術的優(yōu)勢在于可以依據水體堆積有機物的種類合理選擇治理微生物，會明顯提升治理效率與治理速度。但由于治理進程中使用外來生物，要尤其注重固化微生物對水體環(huán)境的影響，避免造成二次破壞。

此外，在納米曝氣技術黑河道廢水處理完成后，常會采取一定的生態(tài)固定技術來避免水體的二次污染。常見的有生態(tài)基固定，生態(tài)基是為水體中微生物提供生長環(huán)境的預制載體，其在水中放置可以加速微生物有機質分解的速度，避免有機物再次過量堆積；水生植物優(yōu)化，是通過生態(tài)手段對水體中植物種群進行調節(jié)，合理范圍內提升水生植物的數量，加強水體環(huán)境中含氧量，避免無氧水體環(huán)境的再次產生。

4.3 微納米曝氣技術黑臭河道廢水處理實例

浙江省舟山市某黑臭河道，治理全長約1300m。河道全程散發(fā)刺激性較強的氣體，水體透明度較低，整體顏色呈綠色。污染物來源主要為工業(yè)廢水與少部分生活污水。治理方案為優(yōu)先隔絕污染源，避免污水不經處理向河道內部排放。全程共分為10段進行微納米曝氣，并配合微生物激活技術對水體進行治理，治理時間一個月后，河底沉積黑泥上翻現象明顯減弱，局部區(qū)域臭味已經消除，水質明顯改善。治理基本完成后，進行了生態(tài)基固定與水生植物優(yōu)化，提升河道水體的自凈能力。迄今河道治理已經完全完成，水體透明，全程無臭味產生。

西溪國家濕地公園洪府池塘水質凈化工程于2015年展開。水質修復前，洪府池塘整體水環(huán)境質量較差，水體透明度較低，整體呈灰綠色，水面有大量蚊蟲滋生，已開始散發(fā)刺激性氣體，嚴重影響其生態(tài)價值與經濟價值。洪府池塘為旅游景點內水體，主要污染物來源可歸納為生活污水。在治理進程中，每5000平方米的水域面積布置一臺微納米曝氣設備，搭配固體微生物排放對水體進行治理。治理過后水體質量得到了較為顯著的提升，水體較為純凈，透明度可達兩米以上，無刺激性氣味產生，經檢驗后已達到國家Ⅱ類水體標準。由于其為公園景觀，出于觀賞價值考慮，生態(tài)穩(wěn)定措施采用的沉水植物的培育?，F階段洪府池塘景觀價值與生態(tài)價值恢復程度較高，與污染前相比已無明顯差距。

4.4 微納米曝氣技術的發(fā)展前景

微納米曝氣技術因其極高的生物活性與傳質效率，被工程領域寄予厚望?，F階段微納米氣泡制作手段較少，常見的有減壓和氣水循環(huán)，由于制作方式的不同，其在物理性質上會表現出一定的差距。尋找更多的微納米氣泡制作手段，使該項技術更加符合不同環(huán)境的應用需求，對于該項技術的推廣有重要意義。

微納米氣泡在破裂進程中會釋放出大量的能量，是否可以利用該種能量加速某種反應的展開，從而實現物理技術、化學技術、生物技術綜合，進行黑臭河道水體治理，是重要的研究方向之一。

微納米氣泡技術在黑臭河道治理進程中，以提升水體含氧量為主要目標。在氣泡制作進程中，利用高氧比例的氣體作為基礎原料將會明顯提升水體治理的效率，同樣作為微納米氣泡技術在黑臭河道水體治理中重要發(fā)展方向。

5 結論

黑臭河道治理對居民生活與生態(tài)環(huán)境都會造成較為嚴重的影響，微納米氣泡技術相較于傳統治理技術有著生態(tài)影響小，無二次污染發(fā)生概率，治理速度較高，治理成效較好，是現階段黑臭水體治理較為常見的手段。相關部門及人員要加大推廣力度與研發(fā)力度，不斷提升我國黑臭水體治理工作的成效。