徐睿楓

遼寧省環(huán)保集團(tuán)有限責(zé)任公司；遼寧省環(huán)保集團(tuán)科源環(huán)境技術(shù)有限公司

1 引言

黑臭水體產(chǎn)生的主要原因?yàn)樗w環(huán)境中有機(jī)物的堆積與氧氣的缺乏，產(chǎn)生大量的有害物質(zhì)，影響水資源的正常使用，同時(shí)散發(fā)大量刺激性氣味氣體，對(duì)于周邊生態(tài)環(huán)境造成較為嚴(yán)重的損害。微納米曝氣技術(shù)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(zhì)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(yán)重的水體污染，其產(chǎn)生與人類(lèi)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(guó)家不斷強(qiáng)調(diào)生活污水處理，但在實(shí)際落實(shí)進(jìn)程中一方面存在大量的偏遠(yuǎn)地區(qū)政策落實(shí)成效較低、居民環(huán)保意識(shí)較差、大量生活污水直接進(jìn)入河道的現(xiàn)象；另一方面，我國(guó)城區(qū)主體大多修建較早，生活廢水處理系統(tǒng)設(shè)置簡(jiǎn)陋，無(wú)法支撐城市運(yùn)行的需要，存在部分區(qū)域生活污水不經(jīng)處理直接進(jìn)入河流[1]。此外，還存在許多小型工廠、作坊，污水處理技術(shù)不合格，排放廢水中存在大量的污染物質(zhì)。這些污水排放會(huì)導(dǎo)致河道內(nèi)部有機(jī)物質(zhì)不斷堆積，進(jìn)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(duì)河道造成污染在城市中體現(xiàn)較為直觀。因?yàn)槌鞘猩町a(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(huì)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(diǎn)，對(duì)水體環(huán)境造成了較為嚴(yán)重的影響，進(jìn)而形成黑臭河道。

第三，水體自身特質(zhì)的影響。黑臭河道的形成本質(zhì)原因?yàn)橛袡C(jī)物的堆積，除分解緩慢外，流速較低，不能對(duì)有機(jī)物質(zhì)形成有效搬運(yùn)，局部區(qū)域內(nèi)短時(shí)間分解需氧量過(guò)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(zhì)原因?yàn)楹拥纼?nèi)部短時(shí)間內(nèi)堆積大量的有機(jī)物，水體微生物在有機(jī)物分解進(jìn)程中消耗了大量氧氣，導(dǎo)致水體環(huán)境呈缺氧狀態(tài)[2]。此時(shí)，好氧細(xì)菌大量休眠，而厭氧細(xì)菌活性明顯提升。雖然厭氧細(xì)菌也會(huì)對(duì)有機(jī)物質(zhì)進(jìn)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(jī)物，即河道底部常見(jiàn)的黑泥。同時(shí)，分解進(jìn)程中會(huì)產(chǎn)生大量的有害性物質(zhì)，如硫化砷等。致使水體發(fā)臭的主要物質(zhì)也是這些中間產(chǎn)物，常見(jiàn)的有氨類(lèi)、硫醇類(lèi)等。

黑臭河道的產(chǎn)生會(huì)使大量的地表水資源利用難度較高，加重了我國(guó)水資源的短缺；在利用進(jìn)程中，若未得到完全的凈化處理，將會(huì)對(duì)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(kāi)采，但地下水過(guò)量開(kāi)采會(huì)對(duì)生態(tài)造成較為嚴(yán)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(zhì)含量會(huì)明顯上升，即居民常說(shuō)的水質(zhì)過(guò)硬。若沿海地區(qū)地下水位過(guò)低將會(huì)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(duì)地區(qū)的經(jīng)濟(jì)也會(huì)產(chǎn)生一定影響，如需要投入大量的資金進(jìn)行水資源凈化，如影響城市整體美觀程度，進(jìn)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(shù)在黑臭河道廢水處理中的應(yīng)用

4.1 微納米曝氣技術(shù)

黑臭河道廢水產(chǎn)生的本質(zhì)原因?yàn)樗w含氧量過(guò)低，因此，治理進(jìn)程中最為直接的手段為，向水體內(nèi)部補(bǔ)充氧氣[3]。最早，氧氣補(bǔ)充手段為簡(jiǎn)單曝氣技術(shù)，該種技術(shù)雖然能改善水體環(huán)境，激活有氧微生物，但在治理進(jìn)程中水體擾動(dòng)較大，導(dǎo)致大量帶有刺激性氣味物質(zhì)揮發(fā)，短期內(nèi)會(huì)使周邊環(huán)境惡化，甚至對(duì)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(xué)性質(zhì)，氣泡在水中存在時(shí)間較長(zhǎng)且在水中破裂，不會(huì)造成大幅度的水體擾動(dòng)，避免了污水治理進(jìn)程中對(duì)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(shù)在黑臭河道廢水治理中的應(yīng)用原理

微納米曝氣技術(shù)從本質(zhì)上分析，其為利用某種設(shè)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(jìn)而通過(guò)生態(tài)效應(yīng)實(shí)現(xiàn)水體的凈化。此外，微納米曝氣技術(shù)會(huì)將河道底部堆積的顆粒物質(zhì)吸附在氣泡表面，隨河流的流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)河道顆粒物的凈化，對(duì)于水體透明度提升有一定幫助。但河道污染進(jìn)程中，其是在水體微生物高活性的狀態(tài)下，發(fā)生了有機(jī)物質(zhì)堆積，這也就表明了水體本身的自凈能力是無(wú)法滿足治理要求的。因此，在實(shí)際治理進(jìn)程中，微納米曝氣技術(shù)常被與其他技術(shù)綜合使用進(jìn)行黑臭河道的治理。

如微納米曝氣技術(shù)與本土微生物活化技術(shù)的綜合運(yùn)用，在利用微納米曝氣技術(shù)提升水體含氧量、激活水體環(huán)境的基礎(chǔ)上，通過(guò)水體無(wú)機(jī)環(huán)境的調(diào)整，促使水體內(nèi)部細(xì)菌快速生長(zhǎng)繁殖，提升微生物有機(jī)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(huì)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(huì)明顯提升河道的有機(jī)質(zhì)分解能力與抗逆性，對(duì)于避免河道再次遭受污染有一定幫助。

如微納米曝氣技術(shù)與固化微生物水生態(tài)修復(fù)技術(shù)。該修復(fù)手段與上文微生物活化的綜合運(yùn)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(guò)環(huán)境調(diào)整使其成為水體內(nèi)部的優(yōu)勢(shì)種群。該種技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于可以依據(jù)水體堆積有機(jī)物的種類(lèi)合理選擇治理微生物，會(huì)明顯提升治理效率與治理速度。但由于治理進(jìn)程中使用外來(lái)生物，要尤其注重固化微生物對(duì)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(shù)黑河道廢水處理完成后，常會(huì)采取一定的生態(tài)固定技術(shù)來(lái)避免水體的二次污染。常見(jiàn)的有生態(tài)基固定，生態(tài)基是為水體中微生物提供生長(zhǎng)環(huán)境的預(yù)制載體，其在水中放置可以加速微生物有機(jī)質(zhì)分解的速度，避免有機(jī)物再次過(guò)量堆積；水生植物優(yōu)化，是通過(guò)生態(tài)手段對(duì)水體中植物種群進(jìn)行調(diào)節(jié)，合理范圍內(nèi)提升水生植物的數(shù)量，加強(qiáng)水體環(huán)境中含氧量，避免無(wú)氧水體環(huán)境的再次產(chǎn)生。

4.3 微納米曝氣技術(shù)黑臭河道廢水處理實(shí)例

浙江省舟山市某黑臭河道，治理全長(zhǎng)約1300m。河道全程散發(fā)刺激性較強(qiáng)的氣體，水體透明度較低，整體顏色呈綠色。污染物來(lái)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(jìn)行微納米曝氣，并配合微生物激活技術(shù)對(duì)水體進(jìn)行治理，治理時(shí)間一個(gè)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(zhì)明顯改善。治理基本完成后，進(jìn)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(wú)臭味產(chǎn)生。

西溪國(guó)家濕地公園洪府池塘水質(zhì)凈化工程于2015年展開(kāi)。水質(zhì)修復(fù)前，洪府池塘整體水環(huán)境質(zhì)量較差，水體透明度較低，整體呈灰綠色，水面有大量蚊蟲(chóng)滋生，已開(kāi)始散發(fā)刺激性氣體，嚴(yán)重影響其生態(tài)價(jià)值與經(jīng)濟(jì)價(jià)值。洪府池塘為旅游景點(diǎn)內(nèi)水體，主要污染物來(lái)源可歸納為生活污水。在治理進(jìn)程中，每5000平方米的水域面積布置一臺(tái)微納米曝氣設(shè)備，搭配固體微生物排放對(duì)水體進(jìn)行治理。治理過(guò)后水體質(zhì)量得到了較為顯著的提升，水體較為純凈，透明度可達(dá)兩米以上，無(wú)刺激性氣味產(chǎn)生，經(jīng)檢驗(yàn)后已達(dá)到國(guó)家Ⅱ類(lèi)水體標(biāo)準(zhǔn)。由于其為公園景觀，出于觀賞價(jià)值考慮，生態(tài)穩(wěn)定措施采用的沉水植物的培育?，F(xiàn)階段洪府池塘景觀價(jià)值與生態(tài)價(jià)值恢復(fù)程度較高，與污染前相比已無(wú)明顯差距。

4.4 微納米曝氣技術(shù)的發(fā)展前景

微納米曝氣技術(shù)因其極高的生物活性與傳質(zhì)效率，被工程領(lǐng)域寄予厚望。現(xiàn)階段微納米氣泡制作手段較少，常見(jiàn)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(zhì)上會(huì)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(xiàng)技術(shù)更加符合不同環(huán)境的應(yīng)用需求，對(duì)于該項(xiàng)技術(shù)的推廣有重要意義。

微納米氣泡在破裂進(jìn)程中會(huì)釋放出大量的能量，是否可以利用該種能量加速某種反應(yīng)的展開(kāi)，從而實(shí)現(xiàn)物理技術(shù)、化學(xué)技術(shù)、生物技術(shù)綜合，進(jìn)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(shù)在黑臭河道治理進(jìn)程中，以提升水體含氧量為主要目標(biāo)。在氣泡制作進(jìn)程中，利用高氧比例的氣體作為基礎(chǔ)原料將會(huì)明顯提升水體治理的效率，同樣作為微納米氣泡技術(shù)在黑臭河道水體治理中重要發(fā)展方向。

5 結(jié)論

黑臭河道治理對(duì)居民生活與生態(tài)環(huán)境都會(huì)造成較為嚴(yán)重的影響，微納米氣泡技術(shù)相較于傳統(tǒng)治理技術(shù)有著生態(tài)影響小，無(wú)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(jiàn)的手段。相關(guān)部門(mén)及人員要加大推廣力度與研發(fā)力度，不斷提升我國(guó)黑臭水體治理工作的成效。