超微细气泡如何用于河湖生态修复

     随着经济现代化进程的快速发展，我国城镇化进程已进入快速发展中，然而在多年的城镇化建设中，对城镇的自然要素的漠视，特别是对城镇河流水环境的漠视，使城镇居民生活环境质量下降比较严重。根据我国十四五规划工作报告中明确指出的“基本消除重污染天气和城市黑臭水体”工作内容，全国各地积极响应。各级政府依靠源头根治、工程防治、依法严治、全民群治，全力抓好水环境综合整治工作，大力推行“一河一策”治理，通过对症下药，全面推进剿灭劣Ⅴ类及黑臭水体工作。基本消灭劣Ⅴ类水体后，希望实现城镇河道在现有水质基础上提升一个类别以上，水环境质量得到进一步明显好转。

一、几种常规治理方法及其局限性

     1、清淤与底泥 

     清淤是清除内源污染的措施之一。其方法主要有两种，一种是抽干湖河水后使水体底泥裸露出来冲挖淤泥，另一种是用水力清淤设备利用高压水枪冲刷河床中的淤泥，然后通过泥浆泵的绞吸、抽吸等作用将悬浮起来的淤泥吸入直接从水中清除游泥，常用的工具是挖泥船。 

表面上看，清淤改善水体速度快、清除污染物彻底，但是该途径存在极大的生态风险性，破坏水体原有生态，且从水底清除的大量底泥无处存放，转移至陆地后易产生二次污染。所以国外环保界对此途径多持慎重态度，即使采用清淤的途径来治理水体，也需要开展彻底的环境影响评价，对可能造成的环境影响提出相应对策。 

     2、补水及换水

     即通过从水库或其他优质水源调水至污染水体进行简单的物理置换来达到快速迁移、稀释污染物的目的。首先，这种途径没有从根本上切断污染源，因而不是长效的治理方法；其次，我国的淡水资源极为有限，优质的淡水资源要用来优先保障人民群众的生活用水需求，显然，靠补水及换水来治理大规模水体不是可取的途径。

     3、化学药剂 

     使用药剂可以通过物理法使污染物快速絮凝、沉淀，或者通过化学法使污染物降解或者通过化学反应从水中析出、沉淀。这类方法的一个共性是见效快但是失效也快，且不可避免的破坏生态环境。所以这类方法只能作为应急使用，而不能应用于大规模水体治理，特别是长效治理。

     4、微生物菌剂 

     向水体中加入微生物菌剂是生态修复的一种方法，但是该种方法成本高昂，且引入外来菌种产生内在的矛盾：如果该菌种不适应新的环境，则很难发挥作用，特别是实现长效治理的目的；如果该菌种适应新的环境迅速繁殖，对原生态的微生物环境又可能产生很大的破坏。因此，与引入外来微生物菌剂相比，改善土著微生物环境、依靠底泥及水体中的土著微生物来治理水体是更可取的途径。

     5、常规曝气增氧技术 

     依靠曝气增氧提高水体溶解氧浓度是水环境治理和水生态修复的重要途径。但是常规的曝气增氧技术很难将氧气传送至底泥上方，即使直接在底泥上方曝气，氧气也会以气泡的形式上浮甚至溢出水面，不能在底泥上方形成覆盖底泥的一层有高溶解氧浓度的滞水层，而底泥及直接接触底泥的水层恰恰是最缺乏氧气的区域，因此常规曝气技术对底泥修复能力非常有限，因而对整个水体的修复能力也非常有限。

二、使用超微细气泡进行河湖生态修复的作用及优势

     超微细气泡是直径小于1000nm的气泡，具有气泡密度高（内压达3~30bar、电位-40~-100mV）、均质提升溶解氧（上浮1m＞21天、存在时间＞90天）、强氧化分解污染物（气泡压坏效应、生成大量· OH）等特性。超微细气泡技术应用于废水处理中，可以简化处理工艺，降低投资成本，并且可以跟臭氧、MBR等传统工艺进行耦合，无需或大幅减少药剂使用，节约能耗成本，是一种新型的高效水处理技术。 

     超微细气泡对河湖生态修复的作用：富含超微细气泡的水体对水中的动植物及微生物的生物活性都具有一定的促进作用。向水体中通入超微细气泡可不断向水中补充活性氧，从而促进水中生物的新陈代谢，加速其对水体及地泥中污染物的降解，实现河流湖泊的生态修复。

     超微细气泡对河湖生态修复的优势：超微细气泡与普通气泡相比尺寸更小，比表面积更大，极大的增加了气泡与水体的接触面积。超微细气泡还具有溶解氧浓度高、传质性能好等优势，气泡破裂还能产生大量具有强氧化性的羟基自由基，从而达到分解难降解有机物、吸附水体中悬浮物的目的。

     “超微细气泡”生态修复技术是根据河流受到污染后缺氧的特点，人工向水体中充入大量超微细气泡，气泡直径在0至1000纳米之间。该种气泡具有密度高、均质提升溶解氧、强氧化分解污染物（气泡压坏效应，生成大量·OH）等特点，可实现以下效果：抑制绿藻，分解淤泥，消除水体恶臭，提升水底溶解氧，激活微生物和动植物，强氧化分解污染物（COD、氨氮、总磷等）。在不添加任何药剂的情况下，恢复河道自净能力，实现河道生态修复，做到真正的“以水治水”。该技术目前在日本、美国等国家快速推广应用，是一种前沿的超高效水质净化技术。

三、原位水质提升一体机

     在技术的应用上，长净环保自主开发的原位水质提升一体机来治理河湖生态污染。依托超微细气泡存留时间长、均质提升溶解氧、强氧化分解污染物（COD、NH3-N、TP、TN）等特性，以水治水，恢复河湖自净能力，实现水质达标和生态修复的目的。
 

     1、 基本功能方面

     (1) 均质提升溶解氧；

     (2) 抑制绿藻；

     (3) 消除恶臭；

     (4) 降解水中污染物（COD、氨氮、总磷等）；

     (5) 消解有害淤泥；

     (6) 原位水质提升达标；

     (7) 激活水中微生物与动植物，恢复生态圈；

     (8) 持续改善生态环境，恢复生态自净能力。

     2、 控制功能方面

     我司设备搭载云端物联网模块，远程即可进行操控设备运行状态，包含以下内容：

     (1) 远程控制设备启停；

     (2) 定时自动启停。

     3、 保护功能方面

     防止设备损坏，影响提升水质状况，我司在设备内部设置多项电路保护措施及配合云端物联网模块上的数据分析，确保设备运行正常，此方面包含以下功能：

     (1) 低液位自动停机；

     (2) 低流量自动停机；

     (3) 过载保护；

     (4) 漏电保护；

     (5) 缺项保护。

     4、 监控及报警功能

     为及时、准确了解设备运行状况，设备内部的云端物联网模块对设备运行数据（流量、压力）进行及时分析统计，便于维护人员对设备情况的了解。除此之外，水质状况（ORP、TDS、DO）也可实时检测，通过水质状况的分析，设备可进行自动启停，并且也可通过数据分析河道内部是否有污染源排入，为了解河道状况提供及时性的数据，此方面包含以下功能：

     (1) 流量、压力实时监控及报警；

     (2) ORP、TDS、DO实时监控及报警；

     (3) 在线视频实时监控及报警；

     (4) 天气数据实时监控及报警。

5、 数据化功能

     由于设备内部搭载先进的云端物联网系统，可储存大量数据，每5分钟记录一次设备运行数据及水质状况数据，对于过往数据分析起到至关性作用。数据记录包含以下内容：

     (1) 设备运行方面：设备流量、压力、电耗及处理水量实时数据；

     (2) 水质方面：ORP、TDS、DO实时数据。