植物制水处理剂对城市黑臭河道的治理效果研究

陈英　邱学林　钱福根

摘要 应用一种新型植物制水处理剂对常熟市莘庄镇某黑臭河道进行处理及水体修复。结果表明：该新型水处理剂可在低投加量的情况下对黑臭河道进行快速、有效修复，提高河道的自净能力，对氨氮和总磷的去除率均超过94%，溶解氧含量可提高1.5倍以上，并对恶臭有显著消除作用，处理效果具有良好的稳定性和长效性。

关键词 植物制水处理剂；城市黑臭河道；氮；磷；治理效果

中图分类号 X522 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）04-0170-02

城市河道是城市水环境的重要组成部分，不仅有水体循环、水土保持、贮水调洪等功能，而且还能调节温湿度、改善城市小气候。健康的城市水体环境是城市可持续发展的重要保障，然而随着经济的快速发展和城市化的加快，我国许多城市河流水质污染和生态退化问题十分突出，甚至出现季节性和常年性水体黑臭现象。体质的不断恶化严重影响了居民生活和城市坏境，制约了城市生态建设和经济可持续发展。因此，黑臭河道治理已经成为当前城市可持续发展过程中亟待解决的关键任务之一。应用绿色水处理剂是城市黑臭河道整治的重要技术措施之一，其具有净化效果良好、经济效益高、能耗低、简单易行以及有利于重建和恢复良好的水生生态系统等特点，正日益受到人们的重视和关注[1-4]。

本文采用一种新型植物制水处理剂，通过向水体中投加药剂溶液，对常熟市莘庄镇某黑臭河道進行处理及水体修复，检测河水氨氮、总磷、溶解氧等指标，考察该新型水处理剂对黑臭河道的治理效果以及水质改善效果的稳定性和长效性。

1 材料与方法

1.1 植物制水处理剂

根据植物中草药的特性，利用多种中草药的有机配制，使其具备捕捉、转化和去除氮、磷等水体污染物的功能。本植物制水处理剂包括黄连、黄苓、黄柏、半夏、胆南星、生姜、甘草、苦参、芦荟、犁头草等成分，使用时配成适宜浓度的溶液喷洒。

1.2 试验河道概况

本次试验的河道位于常熟市莘庄镇政府东面的镇东河，与镇政府仅仅相隔一条马路。由于附近生活污水的排大量入，镇东河河水浑浊暗黑、散发出异味、蚊蝇大量滋生。经过检测，该河段水体氨氮浓度为3.69 mg/L，总磷比浓度为0.37 mg/L，溶解氧浓度为3.0 mg/L，水体富营养化程度较重。

1.3 试验方法

1.3.1 水样分析。从试验河道采集具有代表性的河水水样，并且对水样进行分析，以此筛选确定植物制水处理剂的最佳配方。评定标准为氨氮、总磷的去除效果显著，溶解氧显著增加，水体清澈透明度好，恶臭消除明显，同时用药量比较少。

1.3.2 试验工艺流程。相关的试验工艺流程具体如图1所示。

1.4 水质分析方法

氨氮：连续流动-水杨酸分光光度法（HJ665—2013）；总磷：连续流动-钼酸铵分光光度法（HJ670—2013）。

2 结果与分析

2.1 试验结果分析

试验期间，目标河道水中氨氮、总磷、溶解氧的变化情况如图2～4所示。

可见，试验河水的氨氮、总磷均显著降低，氨氮由处理前的3.69 mg/L逐步降至0.18 mg/L（试验的第34天），去除率达到95.12%；总磷由处理前的0.37 mg/L逐步降至0.02 mg/L（试验的第34天），去除率达到94.60%；试验河水的溶解氧含量显著增加，由处理前的3 mg/L逐步提升至8.3 mg/L（试验的第34天），提高了1.8倍。氨氮、总磷、溶解氧的指标达到了国家一类地表水水质。在感官指标方面，试验河水处理前暗黑、浑浊、有恶臭味，经过处理后，河水变得清澈透明，恶臭味完全消失。

试验结果表明，经过本新型植物制水处理剂处理后，目标河段总体水质得到显著的改善，且经过1年多来（2015年6月至2016年10月）的持续跟踪检测，目标河段可长时间保持良好的水质。

2.2 植物制水处理剂净化水质原理

2.2.1 酶促反应。不少植物中草药的提取液中含有多种酶，例如过氧化物酶等，同时还含有多个共轭双键体系，具有比较强的提供电子对的能力，能够与其他物质发生化学反应，通过氧化、还原、裂解等化学反应可以去除水中的污染物。

2.2.2 增强水体自净能力。中草药中含有许多的微量元素和特效成分，能够发挥保生作用，促进水体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，投加植物中草药水处理剂后，水体中土著微生物的数量比原来多，活性比原来高，水体的自净能力大大增强，并且能够长期保持。

2.2.3 絮凝和吸附。有些中草药提取液中含有天然高分子絮凝剂，对水中悬浮物和胶体能起到粒间架桥和卷扫作用，形成大颗粒的絮状物，促进其沉淀或上浮而被除去。这些刚形成的絮状物表面积较大，吸附活性较强，能够吸附水中可溶性污染物，起到净化水质的作用。同时，中草药本身也具有吸附性能，能够吸附一部分污染物，从而强化了吸附作用。

2.2.4 改变物质的表面性质。众所周知，亲水性物质容易溶解于水，溶解度大，而憎水性物质难溶解于水，溶解度小。因此，改变物质的表面性质，使其从亲水性变成憎水性，则该物质可以从水中析出，达到去除的目的。有些植物中含有天然表面活性剂如皂素，中草药中就含有类似的物质。河水中的有机污染物质主要是腐殖质，其中大多是溶解度比较大的物质，中草药中的表面活性剂能改变这类物质的表面性质，降低其亲水性，使其从水中析出。

3 结论与讨论

试验结果表明，新型植物制水处理剂可以对黑臭河道进行快速、有效修复。本水处理剂具有以下特点：一是原料来源广泛，由纯天然草药提炼，药剂成本低、用量少，对环境友好，是绿色环保水处理剂。二是使用方便，操作简单。原位修复，河道清淤后，只需要喷洒药剂曝气搅拌，使药剂与水混和均匀反应完全，然后清除水面浮渣即可；河道处理后只需进行简单维护，节省了经常性运行费用。三是处理效果较好，对氨氮、总磷的去除率达到90%以上，而且处理效果持续时间长。四是适用范围广。本植物制水处理剂可以根据不同的水质和处理要求，通过合理的配方，针对性地制备符合不同水质净化要求的药剂，可以应用于处理黑臭河道、园林水体、湖泊等水体，净化后的水体基本可以恢复到原生态状态。

目前，全国许多河流、湖泊普遍处于富营养化状态甚至黑臭状态，氮、磷超标是主因[5-6]。国务院2015年印发的《水污染防治行动计划》明确提出“到2020年，地级及以上城市建成区黑臭水体均控制在10%以内……到2030年，城市建成区黑臭水体总体得到消除”的控制性目标。本新型植物制水处理剂作为一种绿色环保水处理剂，其对氮、磷的去除率达到90%以上，很适合用于城市河道、园林水体、湖泊的生态修复。今后通过对该水处理剂的制作工艺、使用条件等方面的进一步研究和完善，其将具有很好的推广应用前景。

4 参考文献

[1] 孙波.水处理剂的绿色化及其在印染废水中的应用研究[J].环境科学与管理，2014，39（11）：65-67.

[2] 吴晓冰.一种新型天然净水剂在黑臭河道修复中的试验研究[J].广东化工，2016，43（15）：165-166.

[3] 吴林林.黑臭河道净化试验研究及综合治理工程应用[D].上海：华东师范大学，2007.

[4] 卢晓明.植物净化槽处理城市黑臭河水的效果、机理及工程示范[D].上海：华东师范大学，2009.

[5] 廖江芬，张波，袁良财，等.我国水处理剂的研究现状[J].化工生产与技术，2005（2）：39-44.

[6] 苏宏智，苏法磊.中国水处理剂的研究现状和方向[J].污染防治技术，2009（3）：57-58.