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        微納米曝氣技術處理黑臭河道廢水的探析

        2020-03-01 17:20:11徐睿楓
        綠色環(huán)保建材 2020年5期
        關鍵詞:進程氣泡河道

        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(chǎn)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(chǎn)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(xiàn)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(chǎn)生的原因

        黑臭廢水是現(xiàn)代較為嚴重的水體污染,其產(chǎn)生與人類的生活有著直接的聯(lián)系,具體可包括:

        第一,生活污水隨意排放。雖然國家不斷強調(diào)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(xiàn)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(tǒng)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(jīng)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(nèi)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(tǒng)不完善。雨水收集系統(tǒng)不完善對河道造成污染在城市中體現(xiàn)較為直觀。因為城市生活產(chǎn)生的廢棄物、污染物較多,在收集系統(tǒng)不完善的情況下,地面雨水未經(jīng)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(nèi)短時間分解需氧量過大也是黑臭河道產(chǎn)生的重要原因之一。

        3 黑臭河道的危害

        黑臭河道產(chǎn)生本質原因為河道內(nèi)部短時間內(nèi)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)物,常見的有氨類、硫醇類等。

        黑臭河道的產(chǎn)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(chǎn)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(nèi)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(jīng)濟也會產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(nèi)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(nèi)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(tǒng)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(shù)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(nèi)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(xiàn)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(xiàn)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(diào)整,促使水體內(nèi)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(diào)整使其成為水體內(nèi)部的優(yōu)勢種群。該種技術的優(yōu)勢在于可以依據(jù)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(diào)節(jié),合理范圍內(nèi)提升水生植物的數(shù)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(chǎn)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(jīng)處理向河道內(nèi)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(xiàn)象明顯減弱,局部區(qū)域臭味已經(jīng)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(jīng)完全完成,水體透明,全程無臭味產(chǎn)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(jīng)濟價值。洪府池塘為旅游景點內(nèi)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(chǎn)生,經(jīng)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。現(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(tǒng)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(xiàn)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。

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