河湖污水治理界面纳米水技术

　　1、引言

　　河湖污水治理方案一般是在控源截污的措施下进行内源治理，但是河湖水体是一个开放性水体，不可避免的有污染物流入，加之控源截污建设和运行费用极高，可以转变思想进行原位就地治理，其中界面纳米水技术具有原位修复底泥、减少或避免清淤、不投加化学药剂、维护简单、高效改善水质、可维持长效等优势。

　　2、界面纳米水技术

　　界面纳米水技术治理污染的关键是界面纳米水的三方面：悬浮污染物界面纳米水、底泥界面纳米水、微生物界面纳米水。中科院上海应用物理研究所胡钧研究员和同济大学李攀教授研究提出，超小粒径纳米气泡是调控界面纳米水有效方法之一，由纳米尺度的界面行为决定了污染物的赋存形态，影响其源汇机制和迁移转化等环境过程，并影响其生物效应和环境风险。纳米尺度界面行为调控是环境污染控制与生态修复的重要基础，也是环境科学研究的前沿技术。通过超小粒径纳米气泡调节污染物相关的固―液―气界面的纳米水结构，可以有效地调控污染物界面行为，达到污染物的高效控制与修复。

　　3、污染物控制原理

　　3.1 降低氨氮

　　作为水体环境，上覆水和底泥中生存着大量细菌。当中有一类硝化细菌，可以将氨氮转化，也就是降低氨氮。但硝化细菌需要合适的生存环境，如充足的氧气、弱碱性水体、合适的多孔材料，等等。对于受污染或自净能力差的水体很难满足上述条件。界面纳米水技术就是通过为硝化细菌提供优质的生存环境，来激活硝化细菌降低氨氮。具体来讲，技术实施后产生的丰富的含有高纯度氧的纳米气泡，可为底泥层和上覆水深度供氧;深度供氧后就会促进好氧反应的发生，特定的好氧反应将释放氢氧根，从而创造出弱碱性环境;此外，再辅以提供小尺寸界面材料，为硝化细菌提供反应界面和促进细菌繁殖。这样硝化细菌在创造出的适宜水环境中，将不断消耗氨氮。

　　3.2 降低COD

　　COD指标的降低，主要是通过产生的纳米气泡在水体中会强制爆破，爆破过程产生羟基自由基。羟基自由基氧化能力非常强，可高效氧化水体中的有机污染物，直接降低COD指标。另外，微生物界面纳米水激发水环境中固有好氧微生物活性。好氧微生物吸收水体中营养物质(蛋白质、多糖、脂类等)，达到降解有机物、降低COD指标的效果。

　　3.3 降低总磷

　　厌氧条件将会造成底泥中磷向水体释放，一般界面纳米水设备产生的富含氧气的纳米气泡由于其尺度极小且具有荷电效应，可以渗透到底泥当中，抑制厌氧反应，也就抑制了磷由泥向水的转移，显然可以控制总磷指标;此外，界面纳米水环境还能激活聚磷菌在好氧条件下吸收磷酸盐，既抑制底泥释放，又直接从水里吸收、脱除，将有效控制总磷指标。

　　3.4 提升透明度

　　界面纳米水设备产生的荷电微纳米气泡可粘连水中影响透明度的悬浮物、胶体、浮游生物(藻类、细菌)等，并将这些污染物集中携带至水面，然后由水力机械等装置除去。通过这种途径，界面纳米水处理技术可有效改善水体透明度，使水更加清澈。

　　4、界面纳米水技术优势

　　4.1 纳米气泡发生技术

　　超小粒径纳米气泡是调控界面纳米水的关键，“超小纳米气泡”的发生技术有旋流剪切发生技术、高压溶解低压释放技术，但是其产生的气泡浓度低、能耗高，现可采用“超小纳米气泡复合技术”，该发生技术由瀑布式气液平衡部、迷宫式气液破碎部和高速剪切喷射部组成，也可根据处理水域的情况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、扩散范围广的特点。

　　4.2 长效优势

　　适当调整界面纳米水调控设备的型式、功率、数量、布局，同时适当补充辅助水力机械。通过设备产生的丰富的、高质量的纳米气泡，为底泥层和水体进行深度供氧，激发生物过程降解有机质，去除硫化氢、硫醚等使水体发臭的物质，对氨氮、COD、磷等氧化分解或实现转化转移。另外，纳米气泡强制爆破产生自由基，可直接高效氧化水体有机污染物。依靠界面纳米水设备和辅助机械对影响透明度的物质(如悬浮物、胶体、浮游生物等)的抑制、削减和转移作用，来大幅提升水体的感官效果，如水色、透明度。工艺不添加化学药剂，而是利用纳米尺度的特殊效应(小尺寸效应、表面效应等)实现高效、长效的水体修复，从而建立强健的生态体系。解决了黑臭底泥对于水体的威胁，也证实了界面纳米技术不清淤而原位修复底泥的显著优势。简而言之，界面纳米技术安全性高，对周边环境不造成安全隐患和环境影响，而且具有投资少、运行费用低、技术工艺先进、操作管理方便等优势。(来源：兰州资源环境职业技术学院，兰州市生态环境局榆中分局环境监测站)