生物修復(fù)技術(shù)在黑臭河道治理中的應(yīng)用

王曉琴 楊梅 陳雷

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生物修復(fù)技術(shù)在黑臭河道治理中的應(yīng)用

王曉琴 楊梅 陳雷

（杭州蕭宏環(huán)保科技股份有限公司浙江杭州310000）

黑臭河道治理是城市水污染治理的重要組成部分，生物生態(tài)法是當(dāng)前治理黑臭河道的主要技術(shù)，具有可重復(fù)、廉價(jià)，生態(tài)效益好等優(yōu)勢(shì)，按照技術(shù)種類又可分為植物凈化與修復(fù)、微生物修復(fù)、生物膜法，近年來生態(tài)草技術(shù)開始成為研究熱點(diǎn)，特別是隨著材料學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，許多新的生態(tài)草設(shè)計(jì)得以涌現(xiàn)，并使生態(tài)修復(fù)技術(shù)向定制化、專業(yè)化深入發(fā)展。

水污染；黑臭河道；生物修復(fù)技術(shù)

污染問題已成為困擾我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人們生命健康的重要問題，治理污染已成為當(dāng)前重要的社會(huì)義務(wù)。我國水污染問題十分嚴(yán)重，其中又以河道污染最為突出，河道污染不僅威脅兩岸的生態(tài)環(huán)境，還可通過地下水網(wǎng)污染地下水，威脅飲水安全，增加自來水廠凈化的成本[1]。黑臭河道是一種常見的河道污染表現(xiàn)，黑臭主要與生活環(huán)境污染有關(guān)。生物修復(fù)是當(dāng)前治理水污染最先進(jìn)的技術(shù)之一，可重復(fù)、廉價(jià)，生態(tài)效益好，一般不會(huì)造成二次污染。本次研究試就生物修復(fù)技術(shù)在黑臭河道治理中的應(yīng)用進(jìn)展進(jìn)行概述。

1 黑臭河道的概述

有關(guān)于黑臭河道水體研究并不少見，該類型污染水體多見于人口密集的區(qū)域，絕大多數(shù)城市都或多或少存在黑臭水體，按照污染來源以及特征可分為：①未截污的黑臭水體，如上海蘇州黑、廣州珠江江河段等，因缺乏必要的截污措施，流域范圍內(nèi)的有機(jī)物超出了自凈的能力；②封閉性和半分封閉性的黑臭水體，主要是指封閉的河道，常見于蓄水區(qū)的河道，與外界交流少，水體更新速度慢，若受到有機(jī)物污染，便會(huì)導(dǎo)致水體黑臭；③緩流型黑臭水體，水體污染易在河低淤積，污染存在蓄積效應(yīng)，有報(bào)道顯示上海市內(nèi)河每年約1500萬m3污染物蓄積量。根據(jù)國內(nèi)調(diào)查的黑臭河道主要與有機(jī)污染、無機(jī)污染、內(nèi)源污染有關(guān)，水溫對(duì)黑臭水體形成也有一定的影響。從黑臭河道的成因、概括來看，生物修復(fù)技術(shù)如生態(tài)法，采用原位修復(fù)，模擬自然凈化的過程并予以強(qiáng)化，具有投入少、二次污染少、可重復(fù)等優(yōu)點(diǎn)，越來越受到重視。

2 黑臭河道的生物修復(fù)技術(shù)

2.1 生物生態(tài)法

生物生態(tài)法主要包括以下三類。

2.1.1 植物凈化與修復(fù)

利用常見的改善水質(zhì)效果較好的植物，利用植物的直接吸收、物理吸附、微生物作用去除或沉淀污染，常見的植物可分為挺水、沉水、漂浮以及浮葉植物四類，代表植物包括蘆葦、香蒲、分演練、浮萍、睡蓮、蔣菜、狐尾藻、金魚藻等，治理的形式主要可分為人工濕地、沉水植物修復(fù)、生態(tài)浮島等，有關(guān)于這些植物的新品種培育、組合、凈化機(jī)制是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)，如李某等調(diào)查發(fā)現(xiàn)蘆葦浸出葉對(duì)蛋白核小球藻具有很強(qiáng)的抑制作用，一定濃度下抑制率達(dá)到100%，另有報(bào)道顯示水葫蘆對(duì)富營(yíng)養(yǎng)水體中的COD、TN、NO2-N、TP具有較好的去除作用，去除率在50左右[2]。許多學(xué)者致力尋找新的品種、組合方式、生物學(xué)特性，以利于因地制宜的制定黑臭河道，達(dá)到事半功倍的目的，植物凈化修復(fù)已被廣泛用于城市污水、重金屬廢水、富營(yíng)養(yǎng)水體的黑臭河道治理。

2.1.2 微生物修復(fù)

微生物修復(fù)是利用微生物的凈化作用，采用獨(dú)特的載體，對(duì)菌體進(jìn)行培養(yǎng)、馴化、富集，形成規(guī)模效應(yīng)，主要方式包括生物膜法、添加微生物菌劑、生物促生劑等，相關(guān)研究主要集中在細(xì)菌培養(yǎng)、篩選、預(yù)處理技術(shù)、投入量、清除效果的研究，張宗陽等采用優(yōu)勢(shì)復(fù)合菌劑對(duì)西洋河黑臭河水進(jìn)行修復(fù)，結(jié)果顯示菌劑對(duì)河水中的COD、NH3-H、TP去除率在80%以上[3]。菌劑還可與植物聯(lián)合，達(dá)到協(xié)同目的，如根際桿菌便往往依賴于植物存活，相較于植物微生物可能是水質(zhì)改善的主要貢獻(xiàn)因子。生物促生劑，顧名思義通過藥物提高為微生物的數(shù)量，提高水體的自凈能力，促生劑的最終目的在于創(chuàng)造適合菌群生長(zhǎng)的環(huán)境，不僅可提高數(shù)量還可提高微生物的活性，投放的方式包括噴灑、泥底注射等，適用于不同類型的水體污染[4]。

2.1.3 生物膜法

需注意的是，無論是添加微生物菌劑、生物促生劑都有明顯的局限性，在污染較嚴(yán)重的水體中，改良環(huán)境的難度較大，植物難以存活，微生物易流失，同時(shí)植物凈化存在局限性，植物本身生物學(xué)特性受自然環(huán)境影響較大，同時(shí)死亡的植物還會(huì)造成二次污染。生物膜技術(shù)通過創(chuàng)造局部利于植物、微生物生長(zhǎng)的環(huán)境，發(fā)揮持續(xù)性的凈化能力，如人工浮島便可視為一種生物膜技術(shù)。生物膜的載體主要為卵石等天然材料，塑料等人工合成材料，表面往往為粘液狀的生物膜，在自然界便存在天然的生物膜，上面存在大量的生物，如細(xì)菌、藻類、真菌、原生動(dòng)物等，是自然凈化系統(tǒng)的重要組成部分。當(dāng)前，國外較常見的河流生物膜法為礫間接觸氧化法、生物活性炭填充柱凈化法等，填料極大的擴(kuò)大了比表面積，可負(fù)載大量的微生物。當(dāng)前，關(guān)于生物膜技術(shù)研究主要集中在新的填充材料研發(fā)。

2.2 生態(tài)草技術(shù)

生態(tài)草技術(shù)是一種新型生物膜載體凈化技術(shù)，通過仿生學(xué)設(shè)計(jì)生物膜，以人工投入或土著菌群為種源，在美日等發(fā)達(dá)國家應(yīng)用效果較好。主要可分為細(xì)繩狀生態(tài)填料、仿生生態(tài)草、阿克曼生態(tài)基，近年來新的材料不斷被推出，這些材料在載菌性能上有了很大的提高，甚至可以根據(jù)菌種進(jìn)行定制[5]。

結(jié)語

生物修復(fù)技術(shù)是黑臭河道治理的主要發(fā)展方向，特別是在水體較小、流動(dòng)性不強(qiáng)的污染水體治理中具有較高的價(jià)值。近年來，生物修復(fù)技術(shù)越來越專業(yè)化，多學(xué)科合作成為主流，生物學(xué)、新材料學(xué)技術(shù)、基因工程等學(xué)科的進(jìn)步，都極大的推動(dòng)了生物修復(fù)技術(shù)的發(fā)展，相信在不遠(yuǎn)的未來，生物修復(fù)將成為一種普遍性污染治理技術(shù)。

[1]中華人民共和國環(huán)境保護(hù)部．2015年中國環(huán)境狀況公報(bào)[EB/OL]．http：//jcs.mep.gov.cn/hjzl/zkgb/．

[2]高丹英,楊嬌艷,王文玲等.黑臭水凈化菌株的篩選及其水質(zhì)改善能力[J].環(huán)境科學(xué)研究,2010,23(3)：350-354