植物制水處理劑對城市黑臭河道的治理效果研究

陳英　邱學林　錢福根

摘要 應用一種新型植物制水處理劑對常熟市莘莊鎮某黑臭河道進行處理及水體修復。結果表明：該新型水處理劑可在低投加量的情況下對黑臭河道進行快速、有效修復，提高河道的自凈能力，對氨氮和總磷的去除率均超過94%，溶解氧含量可提高1.5倍以上，并對惡臭有顯著消除作用，處理效果具有良好的穩定性和長效性。

關鍵詞 植物制水處理劑；城市黑臭河道；氮；磷；治理效果

中圖分類號 X522 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）04-0170-02

城市河道是城市水環境的重要組成部分，不僅有水體循環、水土保持、貯水調洪等功能，而且還能調節溫濕度、改善城市小氣候。健康的城市水體環境是城市可持續發展的重要保障，然而隨著經濟的快速發展和城市化的加快，我國許多城市河流水質污染和生態退化問題十分突出，甚至出現季節性和常年性水體黑臭現象。體質的不斷惡化嚴重影響了居民生活和城市壞境，制約了城市生態建設和經濟可持續發展。因此，黑臭河道治理已經成為當前城市可持續發展過程中亟待解決的關鍵任務之一。應用綠色水處理劑是城市黑臭河道整治的重要技術措施之一，其具有凈化效果良好、經濟效益高、能耗低、簡單易行以及有利于重建和恢復良好的水生生態系統等特點，正日益受到人們的重視和關注[1-4]。

本文采用一種新型植物制水處理劑，通過向水體中投加藥劑溶液，對常熟市莘莊鎮某黑臭河道進行處理及水體修復，檢測河水氨氮、總磷、溶解氧等指標，考察該新型水處理劑對黑臭河道的治理效果以及水質改善效果的穩定性和長效性。

1 材料與方法

1.1 植物制水處理劑

根據植物中草藥的特性，利用多種中草藥的有機配制，使其具備捕捉、轉化和去除氮、磷等水體污染物的功能。本植物制水處理劑包括黃連、黃苓、黃柏、半夏、膽南星、生姜、甘草、苦參、蘆薈、犁頭草等成分，使用時配成適宜濃度的溶液噴灑。

1.2 試驗河道概況

本次試驗的河道位于常熟市莘莊鎮政府東面的鎮東河，與鎮政府僅僅相隔一條馬路。由于附近生活污水的排大量入，鎮東河河水渾濁暗黑、散發出異味、蚊蠅大量滋生。經過檢測，該河段水體氨氮濃度為3.69 mg/L，總磷比濃度為0.37 mg/L，溶解氧濃度為3.0 mg/L，水體富營養化程度較重。

1.3 試驗方法

1.3.1 水樣分析。從試驗河道采集具有代表性的河水水樣，并且對水樣進行分析，以此篩選確定植物制水處理劑的最佳配方。評定標準為氨氮、總磷的去除效果顯著，溶解氧顯著增加，水體清澈透明度好，惡臭消除明顯，同時用藥量比較少。

1.3.2 試驗工藝流程。相關的試驗工藝流程具體如圖1所示。

1.4 水質分析方法

氨氮：連續流動-水楊酸分光光度法（HJ665—2013）；總磷：連續流動-鉬酸銨分光光度法（HJ670—2013）。

2 結果與分析

2.1 試驗結果分析

試驗期間，目標河道水中氨氮、總磷、溶解氧的變化情況如圖2～4所示。

可見，試驗河水的氨氮、總磷均顯著降低，氨氮由處理前的3.69 mg/L逐步降至0.18 mg/L（試驗的第34天），去除率達到95.12%；總磷由處理前的0.37 mg/L逐步降至0.02 mg/L（試驗的第34天），去除率達到94.60%；試驗河水的溶解氧含量顯著增加，由處理前的3 mg/L逐步提升至8.3 mg/L（試驗的第34天），提高了1.8倍。氨氮、總磷、溶解氧的指標達到了國家一類地表水水質。在感官指標方面，試驗河水處理前暗黑、渾濁、有惡臭味，經過處理后，河水變得清澈透明，惡臭味完全消失。

試驗結果表明，經過本新型植物制水處理劑處理后，目標河段總體水質得到顯著的改善，且經過1年多來（2015年6月至2016年10月）的持續跟蹤檢測，目標河段可長時間保持良好的水質。

2.2 植物制水處理劑凈化水質原理

2.2.1 酶促反應。不少植物中草藥的提取液中含有多種酶，例如過氧化物酶等，同時還含有多個共軛雙鍵體系，具有比較強的提供電子對的能力，能夠與其他物質發生化學反應，通過氧化、還原、裂解等化學反應可以去除水中的污染物。

2.2.2 增強水體自凈能力。中草藥中含有許多的微量元素和特效成分，能夠發揮保生作用，促進水體中土著微生物快速增殖并且提高其降解污染物的活性。因此，投加植物中草藥水處理劑后，水體中土著微生物的數量比原來多，活性比原來高，水體的自凈能力大大增強，并且能夠長期保持。

2.2.3 絮凝和吸附。有些中草藥提取液中含有天然高分子絮凝劑，對水中懸浮物和膠體能起到粒間架橋和卷掃作用，形成大顆粒的絮狀物，促進其沉淀或上浮而被除去。這些剛形成的絮狀物表面積較大，吸附活性較強，能夠吸附水中可溶性污染物，起到凈化水質的作用。同時，中草藥本身也具有吸附性能，能夠吸附一部分污染物，從而強化了吸附作用。

2.2.4 改變物質的表面性質。眾所周知，親水性物質容易溶解于水，溶解度大，而憎水性物質難溶解于水，溶解度小。因此，改變物質的表面性質，使其從親水性變成憎水性，則該物質可以從水中析出，達到去除的目的。有些植物中含有天然表面活性劑如皂素，中草藥中就含有類似的物質。河水中的有機污染物質主要是腐殖質，其中大多是溶解度比較大的物質，中草藥中的表面活性劑能改變這類物質的表面性質，降低其親水性，使其從水中析出。

3 結論與討論

試驗結果表明，新型植物制水處理劑可以對黑臭河道進行快速、有效修復。本水處理劑具有以下特點：一是原料來源廣泛，由純天然草藥提煉，藥劑成本低、用量少，對環境友好，是綠色環保水處理劑。二是使用方便，操作簡單。原位修復，河道清淤后，只需要噴灑藥劑曝氣攪拌，使藥劑與水混和均勻反應完全，然后清除水面浮渣即可；河道處理后只需進行簡單維護，節省了經常性運行費用。三是處理效果較好，對氨氮、總磷的去除率達到90%以上，而且處理效果持續時間長。四是適用范圍廣。本植物制水處理劑可以根據不同的水質和處理要求，通過合理的配方，針對性地制備符合不同水質凈化要求的藥劑，可以應用于處理黑臭河道、園林水體、湖泊等水體，凈化后的水體基本可以恢復到原生態狀態。

目前，全國許多河流、湖泊普遍處于富營養化狀態甚至黑臭狀態，氮、磷超標是主因[5-6]。國務院2015年印發的《水污染防治行動計劃》明確提出“到2020年，地級及以上城市建成區黑臭水體均控制在10%以內……到2030年，城市建成區黑臭水體總體得到消除”的控制性目標。本新型植物制水處理劑作為一種綠色環保水處理劑，其對氮、磷的去除率達到90%以上，很適合用于城市河道、園林水體、湖泊的生態修復。今后通過對該水處理劑的制作工藝、使用條件等方面的進一步研究和完善，其將具有很好的推廣應用前景。

4 參考文獻

[1] 孫波.水處理劑的綠色化及其在印染廢水中的應用研究[J].環境科學與管理，2014，39（11）：65-67.

[2] 吳曉冰.一種新型天然凈水劑在黑臭河道修復中的試驗研究[J].廣東化工，2016，43（15）：165-166.

[3] 吳林林.黑臭河道凈化試驗研究及綜合治理工程應用[D].上海：華東師范大學，2007.

[4] 盧曉明.植物凈化槽處理城市黑臭河水的效果、機理及工程示范[D].上海：華東師范大學，2009.

[5] 廖江芬，張波，袁良財，等.我國水處理劑的研究現狀[J].化工生產與技術，2005（2）：39-44.

[6] 蘇宏智，蘇法磊.中國水處理劑的研究現狀和方向[J].污染防治技術，2009（3）：57-58.