超微細氣泡如何用于河湖生態(tài)修復(fù)
隨著經(jīng)濟現(xiàn)代化進程的快速發(fā)展，我國城鎮(zhèn)化進程已進入快速發(fā)展中，然而在多年的城鎮(zhèn)化建設(shè)中，對城鎮(zhèn)的自然要素的漠視，特別是對城鎮(zhèn)河流水環(huán)境的漠視，使城鎮(zhèn)居民生活環(huán)境質(zhì)量下降比較嚴重。根據(jù)我國十四五規(guī)劃工作報告中明確指出的“基本消除重污染天氣和城市黑臭水體”工作內(nèi)容，全國各地積極響應(yīng)。各級政府依靠源頭根治、工程防治、依法嚴治、全民群治，全力抓好水環(huán)境綜合整治工作，大力推行“一河一策”治理，通過對癥下藥，全面推進剿滅劣Ⅴ類及黑臭水體工作。基本消滅劣Ⅴ類水體后，希望實現(xiàn)城鎮(zhèn)河道在現(xiàn)有水質(zhì)基礎(chǔ)上提升一個類別以上，水環(huán)境質(zhì)量得到進一步明顯好轉(zhuǎn)。
一、幾種常規(guī)治理方法及其局限性
1、清淤與底泥
清淤是清除內(nèi)源污染的措施之一。其方法主要有兩種，一種是抽干湖河水后使水體底泥裸露出來沖挖淤泥，另一種是用水力清淤設(shè)備利用高壓水槍沖刷河床中的淤泥，然后通過泥漿泵的絞吸、抽吸等作用將懸浮起來的淤泥吸入直接從水中清除游泥，常用的工具是挖泥船。
表面上看，清淤改善水體速度快、清除污染物徹底，但是該途徑存在極大的生態(tài)風(fēng)險性，破壞水體原有生態(tài)，且從水底清除的大量底泥無處存放，轉(zhuǎn)移至陸地后易產(chǎn)生二次污染。所以國外環(huán)保界對此途徑多持慎重態(tài)度，即使采用清淤的途徑來治理水體，也需要開展徹底的環(huán)境影響評價，對可能造成的環(huán)境影響提出相應(yīng)對策。
2、補水及換水
即通過從水庫或其他優(yōu)質(zhì)水源調(diào)水至污染水體進行簡單的物理置換來達到快速遷移、稀釋污染物的目的。首先，這種途徑?jīng)]有從根本上切斷污染源，因而不是長效的治理方法；其次，我國的淡水資源極為有限，優(yōu)質(zhì)的淡水資源要用來優(yōu)先保障人民群眾的生活用水需求，顯然，靠補水及換水來治理大規(guī)模水體不是可取的途徑。
3、化學(xué)藥劑
使用藥劑可以通過物理法使污染物快速絮凝、沉淀，或者通過化學(xué)法使污染物降解或者通過化學(xué)反應(yīng)從水中析出、沉淀。這類方法的一個共性是見效快但是失效也快，且不可避免的破壞生態(tài)環(huán)境。所以這類方法只能作為應(yīng)急使用，而不能應(yīng)用于大規(guī)模水體治理，特別是長效治理。
4、微生物菌劑
向水體中加入微生物菌劑是生態(tài)修復(fù)的一種方法，但是該種方法成本高昂，且引入外來菌種產(chǎn)生內(nèi)在的矛盾：如果該菌種不適應(yīng)新的環(huán)境，則很難發(fā)揮作用，特別是實現(xiàn)長效治理的目的；如果該菌種適應(yīng)新的環(huán)境迅速繁殖，對原生態(tài)的微生物環(huán)境又可能產(chǎn)生很大的破壞。因此，與引入外來微生物菌劑相比，改善土著微生物環(huán)境、依靠底泥及水體中的土著微生物來治理水體是更可取的途徑。
5、常規(guī)曝氣增氧技術(shù)
依靠曝氣增氧提高水體溶解氧濃度是水環(huán)境治理和水生態(tài)修復(fù)的重要途徑。但是常規(guī)的曝氣增氧技術(shù)很難將氧氣傳送至底泥上方，即使直接在底泥上方曝氣，氧氣也會以氣泡的形式上浮甚至溢出水面，不能在底泥上方形成覆蓋底泥的一層有高溶解氧濃度的滯水層，而底泥及直接接觸底泥的水層恰恰是最缺乏氧氣的區(qū)域，因此常規(guī)曝氣技術(shù)對底泥修復(fù)能力非常有限，因而對整個水體的修復(fù)能力也非常有限。
二、使用超微細氣泡進行河湖生態(tài)修復(fù)的作用及優(yōu)勢
超微細氣泡是直徑小于1000nm的氣泡，具有氣泡密度高（內(nèi)壓達3~30bar、電位-40~-100mV）、均質(zhì)提升溶解氧（上浮1m＞21天、存在時間＞90天）、強氧化分解污染物（氣泡壓壞效應(yīng)、生成大量· OH）等特性。超微細氣泡技術(shù)應(yīng)用于廢水處理中，可以簡化處理工藝，降低投資成本，并且可以跟臭氧、MBR等傳統(tǒng)工藝進行耦合，無需或大幅減少藥劑使用，節(jié)約能耗成本，是一種新型的高效水處理技術(shù)。
超微細氣泡對河湖生態(tài)修復(fù)的作用：富含超微細氣泡的水體對水中的動植物及微生物的生物活性都具有一定的促進作用。向水體中通入超微細氣泡可不斷向水中補充活性氧，從而促進水中生物的新陳代謝，加速其對水體及地泥中污染物的降解，實現(xiàn)河流湖泊的生態(tài)修復(fù)。
超微細氣泡對河湖生態(tài)修復(fù)的優(yōu)勢：超微細氣泡與普通氣泡相比尺寸更小，比表面積更大，極大的增加了氣泡與水體的接觸面積。超微細氣泡還具有溶解氧濃度高、傳質(zhì)性能好等優(yōu)勢，氣泡破裂還能產(chǎn)生大量具有強氧化性的羥基自由基，從而達到分解難降解有機物、吸附水體中懸浮物的目的。
“超微細氣泡”生態(tài)修復(fù)技術(shù)是根據(jù)河流受到污染后缺氧的特點，人工向水體中充入大量超微細氣泡，氣泡直徑在0至1000納米之間。該種氣泡具有密度高、均質(zhì)提升溶解氧、強氧化分解污染物（氣泡壓壞效應(yīng)，生成大量·OH）等特點，可實現(xiàn)以下效果：抑制綠藻，分解淤泥，消除水體惡臭，提升水底溶解氧，激活微生物和動植物，強氧化分解污染物（COD、氨氮、總磷等）。在不添加任何藥劑的情況下，恢復(fù)河道自凈能力，實現(xiàn)河道生態(tài)修復(fù)，做到真正的“以水治水”。該技術(shù)目前在日本、美國等國家快速推廣應(yīng)用，是一種前沿的超高效水質(zhì)凈化技術(shù)。
三、原位水質(zhì)提升一體機
在技術(shù)的應(yīng)用上，長凈環(huán)保自主開發(fā)的原位水質(zhì)提升一體機來治理河湖生態(tài)污染。依托超微細氣泡存留時間長、均質(zhì)提升溶解氧、強氧化分解污染物（COD、NH3-N、TP、TN）等特性，以水治水，恢復(fù)河湖自凈能力，實現(xiàn)水質(zhì)達標(biāo)和生態(tài)修復(fù)的目的。
1、 基本功能方面
(1) 均質(zhì)提升溶解氧；
(2) 抑制綠藻；
(3) 消除惡臭；
(4) 降解水中污染物（COD、氨氮、總磷等）；
(5) 消解有害淤泥；
(6) 原位水質(zhì)提升達標(biāo)；
(7) 激活水中微生物與動植物，恢復(fù)生態(tài)圈；
(8) 持續(xù)改善生態(tài)環(huán)境，恢復(fù)生態(tài)自凈能力。
2、 控制功能方面
我司設(shè)備搭載云端物聯(lián)網(wǎng)模塊，遠程即可進行操控設(shè)備運行狀態(tài)，包含以下內(nèi)容：
(1) 遠程控制設(shè)備啟停；
(2) 定時自動啟停。
3、 保護功能方面
防止設(shè)備損壞，影響提升水質(zhì)狀況，我司在設(shè)備內(nèi)部設(shè)置多項電路保護措施及配合云端物聯(lián)網(wǎng)模塊上的數(shù)據(jù)分析，確保設(shè)備運行正常，此方面包含以下功能：
(1) 低液位自動停機；
(2) 低流量自動停機；
(3) 過載保護；
(4) 漏電保護；
(5) 缺項保護。
4、 監(jiān)控及報警功能
為及時、準(zhǔn)確了解設(shè)備運行狀況，設(shè)備內(nèi)部的云端物聯(lián)網(wǎng)模塊對設(shè)備運行數(shù)據(jù)（流量、壓力）進行及時分析統(tǒng)計，便于維護人員對設(shè)備情況的了解。除此之外，水質(zhì)狀況（ORP、TDS、DO）也可實時檢測，通過水質(zhì)狀況的分析，設(shè)備可進行自動啟停，并且也可通過數(shù)據(jù)分析河道內(nèi)部是否有污染源排入，為了解河道狀況提供及時性的數(shù)據(jù)，此方面包含以下功能：
(1) 流量、壓力實時監(jiān)控及報警；
(2) ORP、TDS、DO實時監(jiān)控及報警；
(3) 在線視頻實時監(jiān)控及報警；
(4) 天氣數(shù)據(jù)實時監(jiān)控及報警。
5、 數(shù)據(jù)化功能
由于設(shè)備內(nèi)部搭載先進的云端物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，可儲存大量數(shù)據(jù)，每5分鐘記錄一次設(shè)備運行數(shù)據(jù)及水質(zhì)狀況數(shù)據(jù)，對于過往數(shù)據(jù)分析起到至關(guān)性作用。數(shù)據(jù)記錄包含以下內(nèi)容：
(1) 設(shè)備運行方面：設(shè)備流量、壓力、電耗及處理水量實時數(shù)據(jù)；
(2) 水質(zhì)方面：ORP、TDS、DO實時數(shù)據(jù)。
