用于河流污水处理界面的纳米水技术

1.介绍

一般来说，河流污水处理方案是在源头控制和拦截措施下的内源处理。而河湖水体是一个开放的水体，不可避免的会有污染物流入。此外，源头控制和拦截的建设和运行成本极高，因此可以改变思路进行原位处理。其中，界面纳米水技术具有原位修复沉积物、减少或避免疏浚、不使用化学药剂、维护简单、高效改善水质、可长期维护等优点。

2.界面纳米水技术

界面纳米水技术控制污染的关键是界面纳米水的三个方面:悬浮污染物的界面纳米水、沉积物的界面纳米水和微生物的界面纳米水。中科院上海应用物理研究所胡军研究员和同济大学李攀教授指出，超小粒径的纳米气泡是调控界面纳米水的有效方法之一。纳米尺度的界面行为决定了污染物的存在形式，影响源-汇机制、迁移转化等环境过程，影响其生物效应和环境风险。纳米尺度的界面行为调控是环境污染控制和生态修复的重要基础，也是环境科学研究的前沿技术。与污染物相关的固-液-气界面的纳米水结构可以通过超小尺寸的纳米气泡进行调节，从而有效控制污染物的界面行为，实现污染物的高效控制和修复。

3.污染物控制原则

3.1降低氨氮

作为水环境，上覆水和沉积物中存在大量细菌。有一种硝化细菌可以转化氨氮，也就是降低氨氮。但是硝化细菌需要合适的生存环境，比如充足的氧气、弱碱性的水、合适的多孔材料等等。受污染或自净能力差的水体很难满足上述条件。界面纳米水技术是通过为硝化菌提供优质的生存环境来激活硝化菌降低氨氮。具体来说，该技术实施后产生的富含高纯氧的纳米气泡可以为底部泥层和上覆水体提供深层氧气；深度供氧会促进有氧反应的发生，特定的有氧反应会释放羟基，从而营造弱碱性环境；此外，借助于提供小尺寸的界面材料，可以为硝化细菌提供反应界面，促进细菌繁殖。这样硝化菌就会在创造的适宜水环境中不断消耗氨氮。

3.2降低化学需氧量

COD指数的降低主要是由于纳米气泡在水中受迫爆炸，在爆炸过程中产生羟基自由基。羟基自由基具有非常强的氧化能力，可以高效氧化水中的有机污染物，直接降低COD指标。此外，微生物界面纳米水刺激水环境中固有的好氧微生物活性。好氧微生物吸收营养物质(蛋白质、多糖、脂类等。)以达到降解有机物和降低COD指数的效果。

3.3降低总磷

厌氧条件将导致底泥中的磷释放到水中。界面纳米水设备产生的富氧纳米气泡因其极小的尺寸和荷电效应，可以渗透到底泥中抑制厌氧反应，从而抑制磷从污泥向水中的转移，明显控制总磷指标。此外，界面纳米水环境还能在好氧条件下激活聚磷菌吸收磷酸盐，既抑制了底泥的释放，又直接从水中吸收去除，将有效控制总磷指标。

3.4提高透明度

界面纳米水设备产生的带电微纳米气泡可以粘附悬浮物、胶体、浮游生物(藻类、细菌)等。，影响水的透明度，并把这些污染物带到水面，再由水力机械等装置清除。这样，界面纳米水处理技术就能有效提高水体透明度，让水更清。

4.界面纳米水技术的优势

4.1纳米气泡生成技术

超小纳米气泡是控制界面纳米水的关键。“超小纳米气泡”的产生技术有旋流剪切产生技术、高压溶解和低压释放技术，但它们产生的气泡浓度低、能耗高。现在可以采用“超小纳米气泡复合技术”，由瀑布式气液平衡部分、迷宫式气液破碎部分和高速剪切射流部分组成，还可以根据处理水域的当地情况设置河床式和岸式界面纳米控水设备。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长期优势

适当调整接口纳米控水设备的类型、功率、数量和布局，同时适当补充辅助水力机械。设备产生的丰富、优质的纳米气泡为沉积层和水体提供深层供氧，刺激生物过程降解有机物，去除硫化氢、硫醚等使水体发臭的物质，氧化分解氨氮、COD、磷等物质或实现转化转移。另外，纳米气泡的强制爆炸产生自由基，可以直接高效氧化水中的有机污染物。取决于物质(如悬浮固体、胶体、浮游生物等)的抑制、减少和转移。)影响透明度，通过界面纳米水设备和辅助机械，水体的感官效果，如水的颜色和透明度，可以大大改善。该工艺不添加化学物质，而是利用纳米尺度的特效(小尺寸效应、表面效应等。)以实现高效和长期的水修复，从而建立强健的生态系统。解决了黑臭底泥对水体的威胁，也印证了界面纳米技术原位修复底泥无需疏浚的明显优势。总之，界面纳米技术安全性高，对周围环境无安全隐患和环境影响，具有投资少、运行成本低、技术工艺先进、运行管理方便等优点。(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)

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