復合生物修復技術在唐山南湖水域水華控制中的應用

陳松林　梁文艷　施懷榮　海冰寒

（1唐山市南湖生態城管理委員會園林綠化中心河北唐山0630002北京林業大學環境科學與工程學院北京100083 3北京邦源環保科技股份有限公司北京100124）

復合生物修復技術在唐山南湖水域水華控制中的應用

陳松林1梁文艷2施懷榮3海冰寒3

（1唐山市南湖生態城管理委員會園林綠化中心河北唐山0630002北京林業大學環境科學與工程學院北京100083 3北京邦源環保科技股份有限公司北京100124）

針對唐山南湖景區水體所出現的水華爆發和水體污染的現象，采用3種復合生物制劑對景區水域進行了水體水質改善和修復，并通過技術應用過程中水質和藻類指標的變化，對復合生物修復技術的治理效果進行評價。結果表明，南湖水域經復合生物修復技術治理后，藻細胞密度明顯低于治理前，有效抑制了藍藻的生長，水華得到有效控制；水體水質和透明度得到顯著改善，水體生態環境和景觀表象得到修復。

生物制劑；水華；修復；治理；南湖

目前，針對水體富營養化，常見的治理方法有化學方法、物理方法和生物方法[1～2]，其中物理方法費用較高[3～4]，化學方法只能暫時改善水質，并且極易造成二次污染，不能徹底改善水質[5～6]，而生物方法具有無副作用和易操作等特點，可以從根本上提高水體的自凈能力，達到生態修復的效果[4]。生物修復技術是利用特定的生物(如植物、微生物或原生動物)等迅速生長和繁殖形成種群優勢，并通過恢復底泥活性，在最短時間內原位消化底泥污染物，有效抑制藻類繁殖建立微生物——浮游生物魚類——食物鏈為體系的微生態系統，實現環境凈化、生態效應恢復的生物措施[7]。生物修復一般分為原位生物修復和異位生物修復，原位生物修復是指直接向受污染水體投加生物制劑就地進行處理[8]。異位生物修復則需把污染介質搬動或輸送到其它處進行生物修復處理[9]。針對城市河流和湖泊水體的特點和工程實施可能性，采用原位生物修復更具合理性[10]。

唐山南湖景區水域承載著周邊的雨污水的匯集排放，大面積的地表徑流是水域目前的污染源之一，補充的再生水的水質極不穩定，導致南湖的氮磷營養鹽含量嚴重超標。本工程采用采用Bacto-Zyme 1011生物復合酶、Bpa-1017微生物凈水劑和Eama-11生物抑藻劑對唐山南湖景區水體進行了治理與修復，通過技術運行過程中水質指標的變化和藻類生長情況，對復合生物修復技術的治理效果進行評價。

1　材料與方法

1.1工程概況

唐山南湖生態城核心景區形成了總面積8km2的湖面，總蓄水量約352.5×104m3。南湖景區水域承載著周邊的雨污水的匯集排放，大面積的地表徑流是水域目前的污染源之一，同時，從礦井里抽取的煤矸水的TP含量超標，而通過青龍河，陡河補充的再生水的水質極不穩定，帶入的氮磷營養鹽含量嚴重超標。唐山南湖水域面積較大，各個區域由于其水文地質條件等因素的差異所呈現出來的富營養化表觀、有害水生植物的生長聚集狀況和垃圾聚集情況各不相同。總結分析發現其中以長條坑、將軍淀、青龍澤等處“水華”爆發情況最為嚴重。

1.2水體修復生物制劑

1.2.1Bacto-Zyme 1011系列生物復合酶

該系列生物復合酶是從微生物的分泌物中提取、純化的天然成分的蛋白質及無機營養物合成的一種高效復合酶類水凈化劑。用于降解水中的有機污染物，削減水體的污染負荷，提高微生物的生長和繁殖速率，恢復和提高水體自凈能力。

1.2.2Bpa-1017系列微生物凈水劑

該系列微生物產品采用的獨特配方中含有五大類微生物菌群，通過向水體中投加該微生物凈水劑可以對水體中的微生物進行定向培養和馴化，不但可以強化天然水體自凈能力，而且可以分泌出抑制藻類大規模繁殖的抑制劑。

1.2.3Eama-11系列生物抑藻劑

該系列生物抑藻劑是從自然環境里篩選出來的對藻類生長有抑制效果的微生物，經過馴化、培養、提純而成。能使細胞蛋白質合成受到抑制，終止細胞正常代謝，從而控制藻類的生長。

1.3工程實施

表1　工程實施進程及水質監測

2　結果與分析

2.1水華治理效果

葉綠素是藻類的重要組成成分，藻類都含有葉綠素a，而葉綠素a含量的高低在一定程度上可以反映水體中藻的種類、數量的變化[11]，也與水環境質量有關，是水體理化性質動態變化的綜合反映指標[12]。

工程治理期間，水體葉綠素a含量的變化如圖1所示。治理初期，在水體中投加復合生物制劑，葉綠素a含量明顯降低。但在從6月開始，葉綠素a含量呈上升趨勢，這主要是6～8月唐山市到達汛期，夏季雨水污水的匯集排放、大面積的地表徑流和再生水的引入導致南湖水體污染物短時間內大量聚集。其中將軍淀由于水域面積較廣、水體流動性較差，對突發外源性污染自凈能力相對較差。采取生物修復強化治理措施，到治理后期，水體葉綠素a含量降至11.9μg/L～34.8 μg/L，藻類生長得到有效的控制。

2.2藻類生長變化

工程治理期間，對水體優勢藻種的生長與變化進行了研究。在治理期間，水體中綠藻、硅藻和藍藻為優勢藻種，綠藻以小球藻和柵藻為優勢藻種，硅藻以尖針桿藻、菱形藻、卵形藻和異極藻為優勢藻種，綠藻和硅藻也是從5～10月都有存在。藍藻以銅綠微囊藻為主，出現在將軍淀治理區域，持續時間為8至9月，并形成藻類大量聚集的現象。主要是因為8～9月有污水匯入，導致水體氮、磷元素含量嚴重超標，呈現重度富營養化狀態，水體表面藻類大量聚集。在3大門類藻種中，綠藻門出現了星形藻、空星藻、膨脹四角藻、新月藻、橢圓小球藻和五種新藻種，硅藻門出現了管藻，由此可以看出，在水體投加復合生物制劑后，水體的藻種種類豐富，共計13種優勢藻種。

圖1　治理期間水體葉綠素a的變化

藍藻的大量出現是富營養化的征兆，隨著富營養化的發展，最后變為以藍、綠藻為主。藍、綠藻在種群競爭上占優勢，在抑制其它藻種生長的同時獲得較大的生物量[13]。投加復合生物制劑后，水體中出現新藻種，豐富了藻種的多樣性，使不同藻種之間處于相互平衡與相互制約的狀況，可以在一定程度上抑制水華的發生[14]。

2.3水體水質的變化

2.3.1水體COD的變化

由圖2可以看出，南湖七個采樣點的水體COD在治理前均在40 mg/L（地表水環境質量標準IV類標準）以上，屬于劣V類地表水。從5月份開始，在水體中投加復合生物制劑，COD的含量逐漸降低。但從6～8月開始，由于夏季雨水污水的匯集排放、大面積的地表徑流和再生水的引入導致南湖水體污染物短時間內大量聚集，COD呈上升趨勢，采取生物修復強化治理措施，到治理后期，除了長條坑采樣點偏高（57.1 mg/L），其他六個采樣點的水體COD均達到地表水Ⅳ類標準。在水體中所投加的復合生物制劑激活了水體中微生物的活性，同時對水體菌種進行定向培養和定向馴化，使不同菌種相互協同作用，提高有機物的分解速率，從而有效降低水體中COD的含量。

圖2　治理期間水體CO

圖3　治理期間水體NH3-N濃度的變化

圖4　治理期間水體TP濃度的變化

2.3.2水體NH3-N的變化

由圖3可以看出，從5月治理初期開始投加三種復合生物制劑后，除了東路垂釣區，其他采樣點的水體中NH3-N濃度均開始下降，6～8月由于雨水污水的匯集排放、大面積的地表徑流和引入再生水的水質極不穩定，水體中氮營養鹽含量呈現上升趨勢，經過強化和后期治理，治理后期水體NH3-N含量在0.11mg/L～0.71mg/L范圍內，主要屬于Ⅱ～Ⅲ類。其中桃花潭水體NH3-N含量較其他采樣點低，主要因為其接納的污水量較少，周圍有大量濕地和水生植物對水體氮元素進行吸附和轉化。東路垂釣區由于水域面積較廣、水體流動性較差，導致水體中NH3-N濃度變化不穩定。

2.3.3水體TP的變化

水體磷含量是評價水體水質的一個重要指標，也是引起水體富營養化的主要因素之一[15]。由圖4可以看出，治理前除了桃花潭和五井坑，其他采樣點水體中TP含量偏高，均屬于劣V類地表水。治理期間，從6月開始由于雨水污水的匯集排放、大面積的地表徑流和引入再生水水質極不穩定，導致水體磷營養鹽含量嚴重超標，通過投加生物制劑進行生物強化治理，水體磷含量最終在0.11mg/L～0.71mg/L范圍內，主要屬于Ⅱ～V類。桃花潭和五井坑水體磷含量較其他采樣點低，主要因為其接納的污水量較少，水體中磷含量本底值較其他采樣點低。

3　結語

3.1應用復合生物技術治理唐山南湖水域水華和水體污染現象，水質改善明顯。項目實施后，COD，NH3-N，TP等水質指標明顯改善。藻類生長受到控制，水華不再爆發，水體生態環境功能和景觀效果得到一定程度的恢復。

3.2在治理過程中不需要轉移底泥，根據工程運行過程水體水質實際變化情況，直接投加復合生物制劑恢復底泥的活性恢復南湖自凈能力，從而達到水生態系統的平衡。

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