微生物強(qiáng)化技術(shù)對(duì)城鎮(zhèn)河道水體水質(zhì)提升的應(yīng)用和研究

方慶帥

（樂(lè)山市井研生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)站，四川 樂(lè)山 613100）

隨著人們生活水平的不斷提高，環(huán)保意識(shí)得到加強(qiáng)，對(duì)于自然生態(tài)保護(hù)的意愿愈加強(qiáng)烈，對(duì)于美好生活環(huán)境的需求也越來(lái)越高。河道作為水資源的主要載體，對(duì)城市經(jīng)濟(jì)、社會(huì)與環(huán)境之間的協(xié)調(diào)發(fā)展具有重要意義[1]。相對(duì)于發(fā)達(dá)國(guó)家而言，我國(guó)的處理技術(shù)還處于相對(duì)落后的局面，在國(guó)家出臺(tái)相關(guān)黑臭河道的治理文件中都體現(xiàn)了治理的刻不容緩。因此，在形勢(shì)嚴(yán)峻的今天，對(duì)黑臭河流治理方法的研究是迫切需要且具有重要意義的。底泥生物修復(fù)是通過(guò)靶向給藥技術(shù)直接將藥物或微生物注射到河道底泥表面，利用微生物、各種電子受體、共代謝底物等生物氧化組合技術(shù)，對(duì)河道黑臭底泥進(jìn)行生物氧化，可有效降低底泥有機(jī)物含量和耗氧速率，提高底泥對(duì)上覆水體的生物降解能力，促進(jìn)底泥微量營(yíng)養(yǎng)釋放和藻類(lèi)生長(zhǎng)[2]。

1 項(xiàng)目背景

茫溪河屬岷江支流，西源頭位于井研縣大佛鄉(xiāng)大力村宋家坡，東源頭位于仁壽縣松峰鄉(xiāng)雙河口，全長(zhǎng)95公里，其中井研縣段75公里，經(jīng)井研縣王村鎮(zhèn)舒金灘進(jìn)入五通橋區(qū)，最終匯入岷江。河寬30到50米，年徑流總量4 900萬(wàn)立方米，流域面積667.4平方公里。

井研縣現(xiàn)有城市生活污水處理廠一座，處理規(guī)模為1.2萬(wàn)立方米每天，目前市政污水管網(wǎng)收納污水量為1.4萬(wàn)立方米每天，縣城第二污水處理廠尚未建成投運(yùn)，井研縣城市生活污水處理廠超負(fù)荷運(yùn)行也不能完全處理城區(qū)生活污水，部分生活污水從望峨橋、等多個(gè)排口直接溢流進(jìn)入茫溪河；新區(qū)部分約5 000人的生活污水現(xiàn)通過(guò)管網(wǎng)收集到霽虹橋底，由于縣城第二污水處理廠在建，污水管網(wǎng)尚未完全接通，污水不能進(jìn)入市政污水廠進(jìn)行處理，污水直接排入茫溪河。同時(shí)研城水壩至蠶寶灘水壩段部分河道正在進(jìn)行邊坡治理，從研城水壩至蠶寶灘水壩河道已實(shí)行截流（截留總長(zhǎng)度約4.5 km），河道流量較小，使該段河道的自?xún)裟芰铜h(huán)境容量減小，導(dǎo)致進(jìn)入該段河道的生活污水不能在短時(shí)間內(nèi)降解，需通過(guò)外力協(xié)助其降解[3]。

目前該部分污水對(duì)河道水體造成了嚴(yán)重污染，同時(shí)也對(duì)當(dāng)?shù)鼐用竦娜粘Ｉ钤斐闪瞬槐悖惹行枰鉀Q該斷面存在的黑臭問(wèn)題。

2 項(xiàng)目介紹

本項(xiàng)目選取井研茫溪河段受污染嚴(yán)重部分區(qū)段作為生態(tài)修復(fù)試驗(yàn)段，在污水溢流排放嚴(yán)重的河道部分選取三個(gè)區(qū)段，即茫溪河生態(tài)修復(fù)試驗(yàn)段一（望峨大橋下）、試驗(yàn)段二（龍家壩大橋上游50米處）和試驗(yàn)段三（縣天然氣公司外面）。

茫溪河生態(tài)修復(fù)試驗(yàn)段全長(zhǎng)約155米，治理河道全長(zhǎng)約2.2千米，試驗(yàn)段內(nèi)有城市生活污水直排放口7處，工業(yè)污水排放口（意龍科紡集團(tuán)）1處，城市生活污水處理廠排放口1處（達(dá)標(biāo)排放城市生活污水1.2萬(wàn)方/日）。

河道近6個(gè)月水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，水體水質(zhì)指標(biāo)為劣V類(lèi)，波動(dòng)較大。項(xiàng)目段水質(zhì)三方監(jiān)測(cè)背景數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 背景數(shù)據(jù)

本次工程的總體治理目標(biāo)是使水體中懸浮物（SS）削減率高于50%，氨氮（NH3-N）、總磷（TP）、化學(xué)需氧量（COD）削減率高于20%，感觀無(wú)黑臭。

3 實(shí)驗(yàn)材料與設(shè)備

實(shí)驗(yàn)材料

生物反應(yīng)池（土壩堆砌覆膜，規(guī)格為10 m×10 m×1 m），扎帶，懸浮填料（丙綸含硬絲，自漂型），閥門(mén)，套管，電纜，鋼絲繩，PVC管，竹片，底泥消解增強(qiáng)復(fù)合菌劑。

實(shí)驗(yàn)設(shè)備

曝氣機(jī)及附屬設(shè)備，電控柜，菌液儲(chǔ)存桶，菌種投加曝氣船。

4 實(shí)驗(yàn)方法

通過(guò)實(shí)地調(diào)查，對(duì)試驗(yàn)段的污染現(xiàn)狀、納污能力和排污情況有了較為全面的了解，在實(shí)地調(diào)研的基礎(chǔ)上，開(kāi)展了一系列的實(shí)驗(yàn)室研究，得到了大量可靠的數(shù)據(jù)。確定了以微生物為主的微生物強(qiáng)化修復(fù)工藝，本工程采用微生物強(qiáng)化修復(fù)技術(shù)對(duì)河流進(jìn)行生物多功能組合原位修復(fù)，通過(guò)曝氣復(fù)氧、投加懸浮填料、投加高效微生物菌劑等技術(shù)的組合應(yīng)用，結(jié)合必要的物理措施，對(duì)技術(shù)修復(fù)效果進(jìn)行檢驗(yàn)，從而為此技術(shù)在整條河流的修復(fù)的運(yùn)用提供技術(shù)保障。

5 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

5.1 曝氣充氧

試驗(yàn)段道采用潛流曝氣機(jī)曝氣，整個(gè)裝置包括電動(dòng)機(jī)、通電電纜以及潛流曝氣機(jī)，全段共8個(gè)曝氣機(jī)盤(pán)。

試驗(yàn)段長(zhǎng)度為60 m，曝氣機(jī)安裝位置位于河岸外側(cè)，曝氣段全長(zhǎng)50 m，采用4×2的方式安裝，潛流曝氣機(jī)安裝間距分別為10 m與4 m。

5.2 懸浮填料投加

在黑臭河道治理過(guò)程中，通過(guò)投加微生物菌劑能使得水體污染物得到科學(xué)的處理，達(dá)到一定的治理目標(biāo)。針對(duì)目前每日污水超過(guò)2 000 m3的溢流量，水量較大，沖擊負(fù)荷過(guò)大，不宜直接投加菌劑。通過(guò)在反應(yīng)池內(nèi)安裝生物填料及曝氣設(shè)備，能夠減少水量沖擊，特別是在生物膜法中微生物固著生長(zhǎng)，能夠和介質(zhì)中的有機(jī)物濃度形成動(dòng)態(tài)平衡，且生物膜形成后污泥產(chǎn)生量少，管理方便。

懸浮填料采用自浮型人工水草，長(zhǎng)度為0.5 m，通過(guò)固定于竹片進(jìn)行投放，竹片長(zhǎng)度為2 m，10根人工水草固定為1組，每組間距為1 m，填料投加量為100 m3。

5.3 復(fù)合菌劑投加

井研茫溪河段水體污染主要表現(xiàn)為氮磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和有機(jī)物的污染，使得河道底泥淤積，水體感官呈現(xiàn)發(fā)黑發(fā)臭。

本研究針對(duì)目前河道存在的黑臭污染問(wèn)題，采用對(duì)生活污水有強(qiáng)效降解能力的生物菌種進(jìn)行河道治理試點(diǎn)。

生物強(qiáng)化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾方面：

（1）提高對(duì)目標(biāo)污染物的去除效果；

（2）提高環(huán)境中有益微生物的量，提高水系的自?xún)裟芰σ约翱箾_擊能力；

（3）提高生物菌體網(wǎng)捕、吸附、搭橋、絮凝等物理化學(xué)性能，提高菌膠團(tuán)的生物絮凝、吸附、降解等能力。

針對(duì)市政生活污水的特性和相應(yīng)區(qū)段的水質(zhì)檢測(cè)情況，實(shí)驗(yàn)室條件下篩選出強(qiáng)效降解污染物的菌種，并按照一定比例復(fù)配出針對(duì)性較強(qiáng)的生物強(qiáng)化菌劑，輔以土著微生物系統(tǒng)，經(jīng)實(shí)驗(yàn)室小試中式達(dá)到降解目標(biāo)后應(yīng)用于生物處理池區(qū)段，通過(guò)投加復(fù)合菌劑使得該水域自?xún)裟芰Φ玫较喈?dāng)?shù)膹?qiáng)化。

本試驗(yàn)計(jì)劃投加高效復(fù)合菌劑ML3，該復(fù)合菌主要包括酵母菌、放線(xiàn)菌、乳酸菌、光合菌四大類(lèi)菌種，幾種菌按照一定比例進(jìn)行配比復(fù)合而成。菌劑濃度不低于107CFU/ML。

復(fù)合菌劑用2噸聚乙烯罐運(yùn)送至實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)后存儲(chǔ)備用，通過(guò)人工投放的方式加入城區(qū)實(shí)驗(yàn)段中，投加點(diǎn)布置位于實(shí)驗(yàn)進(jìn)水口，投加量為0.05%。每天投加一次，一個(gè)月為一周期，根據(jù)效果適當(dāng)調(diào)節(jié)加菌量。

6 污染物降解效果分析

在反應(yīng)池內(nèi)安裝生物填料以及曝氣裝置，安裝完畢之后再引入溢流廢水。在反應(yīng)池內(nèi)投加高效微生物菌劑ML3，通過(guò)微生物的作用，將溢流廢水應(yīng)急處置后再排入主河道[4]。

投加復(fù)合微生物菌劑后，水質(zhì)得到改善，污染物質(zhì)的降解速率得到明顯提高。試驗(yàn)得出試驗(yàn)段一水體中懸浮物（SS）削減率為56.72%，化學(xué)需氧量削減率為25.64%，總磷削減率為33.33%，氨氮削減率為32.78%；試驗(yàn)段二水體中懸浮物（SS）削減率為54.93%，化學(xué)需氧量削減率為35.37%，總磷削減率為27.16%，氨氮削減率為23.77%；試驗(yàn)段三水體中懸浮物（SS）削減率為54.93%，化學(xué)需氧量削減率為27.59%，總磷削減率為27.16%，氨氮削減率為23.77%?？傮w對(duì)比，基本達(dá)到污染物降解目標(biāo)[5]。

7 結(jié)論及建議

7.1 結(jié)論

本文通過(guò)茫溪河城區(qū)段進(jìn)行試驗(yàn)，使用微生物強(qiáng)化技術(shù)，通過(guò)“曝氣充氧+懸浮填料+投加微生物菌劑”的方式，使得污染水體水質(zhì)得到明顯改善，水體污染物得到有效降解。水體中懸浮物（SS）削減率高于50%，氨氮（NH3-N）、總磷（TP）、化學(xué)需氧量（COD）削減率高于20%，感觀無(wú)黑臭，整體試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)達(dá)成，可推廣于茫溪河河道水質(zhì)提升治理。

7.2 建議

黑臭河道的形態(tài)有很多，且黑臭形成原因也不盡相同，本文研究選取用于生態(tài)修復(fù)試驗(yàn)段為污水排放及溢流段，用于生態(tài)修復(fù)的復(fù)合微生物菌劑也是針對(duì)于試驗(yàn)區(qū)段復(fù)配而成的，只具備一定的代表性。茫溪河受污染段黑臭情況不一，河流流態(tài)也不一，針對(duì)復(fù)雜局面下的微生物強(qiáng)化技術(shù)的黑臭應(yīng)用，需要選取相關(guān)生態(tài)影響因子，并進(jìn)行生態(tài)因子對(duì)水體黑臭相關(guān)性的研究，構(gòu)建茫溪河生態(tài)因子-黑臭情況-微生物的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，針?duì)整個(gè)茫溪河水體水質(zhì)情況選出最適參數(shù)，通過(guò)科學(xué)的方法使茫溪河水體水質(zhì)得到最優(yōu)化的改善。