河道生態治理效果研究
——以上海市寶山區月浦鎮姚家灣為例

施雪明

（上海市寶山區水務局月浦水務管理所，上海 201941）

隨著我國城鄉一體化進程的不斷推進，農村生活條件與經濟發展水平得到很大提高。與此同時環境染污問題接踵而來。目前，環境染污問題較為嚴重，農村很多河道水質劣質，河道黑臭嚴重，治理黑臭水體勢在必行，河道達標生態整治進入一個攻堅戰的新時期。

河道生態治理是基于污染物降解（微孔曝氣+微生物載體+微生物投放+水體循環系統）+生態建立（水生植物種植+水生動物調控）＋水質應急處理（水質凈化藥劑），利用水生植物吸收氮、磷，用自然方法建立生態平衡。

1 運行條件和方法

1.1 河道介紹 上海市寶山區月浦鎮姚家灣河道呈南北方向，河道生態治理裝置2017年初建設完成，正常運行已有10個多月，收集人數是本地人500人，外地人有350人，處理池水量是120t/d，占地面積約300m2。

1.2 河道治理技術方法 河道治理技術方法如圖1所示。

圖1 河道技術流程

1.2.1 污染物降解 本方案主要采用微孔曝氣增氧方式，以微生物載體、微生物投放、水體循環系統為輔助措施。

（1）微孔曝氣。微孔曝氣設置2套，主要設置于微生物載體區，每套微孔曝氣設置沿河段軸向布置，采用納米技術曝氣盤，使氧氣易溶于水體中，有效提高水體DO，鼓風設備采用潛水式羅茨鼓風機。

（2）微生物載體。微生物載體是從日本引進的一種全新的織物型生物膜載體技術。其是一種仿生系統，模仿污水處理系統內的植物原理，通過優化織物填料以使其利于生物膜的形成和再生，從而大大提高污水處理的效果。生物繩填料的適用性很強，幾乎適用于各種類型的污水處理工藝和生物反應器，其關鍵在特殊加工工藝的生物膜載體填料，1m2載體比表面積可達250m2，本河段人工載體設置2段生物繩填料，每段50m，每2m一片，每片尺寸是25m×1m×50條。

（3）微生物投放。采用投加外來BE復合菌群和刺激本土微生物共同作用，通過其快速的增殖，提高水體有益微生物種類和數量，從而快速地分解有機質，降解有害物質。根據本河道尺寸，本河道水量6250t，本微生物投放量是20mg/kg，投放時間是3個月，每個月投放2次，投放量是750kg。同時，為增加有益微生物的種類和繁殖速率，在水溫適宜時（建議水溫15℃以上），適當投加復合微生物菌劑，該微生物菌劑由專一馴化且分解能力強的微生物和微生物營養素以及其他添加劑組成的混合物，用于污、廢水、黑臭和富營養化等河湖、有機棄物以及環境惡臭的處理或凈化[1]。

（4）水循環系統。河道水循環系統是用動系統將治理好下游的水抽到上游來稀釋污染嚴重的河水，同時將下游的復合菌群接種到上游來，保持河道水體中具有一定的菌種劑量，根據本次治理河段100m，安裝2套循環系統。

1.2.2 河道生態建立 生態營建是采用生態濾床、生態浮島、水生動物調控相結合的方法，能有效建立一個藻菌共生的凈化系統，在水體中同時進行著有機物的好氧分解、有機物的厭氧消化以及水生生物的光合作用等過程；生態營建中對污水起凈化的有微生物，藻類、原生動物、后生動物、水生植物和水生動物。水體中形成藻—菌—原生動物—植物的代生系統，使污水得到凈化。有機物的降解與污水的凈化主要通過好氧微生物的作用。有陽光照射時，水體中的藻類進行光合作用而釋放出大量的氧，同時在河道中設置增氧設備，使河道處于良好的好氧狀態[2]。河道中的好氧異養微生物利用水中的氧，通過代謝活動對有機物進行氧化分解，合成細胞體，其代謝產物為CO2。

有機物＋O2＋H＋→CO2＋H2O＋NH4＋C2H7O2N（細菌）

由于河道生態塘運行穩定，去除效率高，處理效果佳，所以可有效降低懸浮物及有機污染[3]。

（1）水生植物種植。本方案依據現場情況及要求，針對水域較淺區域，種植沉水植物及水生植物，水生植物在生長過程對河水吸收營養具有促進作用，對河道具有凈化作用，景觀效果均較好的植物（水生植物或一些岸生濕生植物）可對水體進行一定程度的生態凈化。本治理河段水生植物設計種植物量是200m2，以水生植物為主。

（2）水生動物調控。通過人工生物操縱手段，在水域投放一定比例水生動物（魚、貝、蝦等），形成微生物—水生植物—水生動物組成的結構復雜和功能完善的水生生態系統，恢復和提高水體的自凈能力。投放量是通過水生態容量計算，投放品種及數量：紅蟲100kg、鯽100kg、貝100kg和螺絲100kg。

通過生物多樣性技術使河道形成自然的良性的生態系統，包括生產者（水生高等植物、浮游藻類、著生藻類）、消費者（浮游動物、著生動物、底棲動物和魚類）和分解者（微生物）共同組成的河道生態系統，提高塘內自凈能力，建立穩定良好的復雜生態系統。

1.2.3 河道應急措施 河道應急措施是在有大量污染源排入河道時，采用是一種強氧化藥劑，在短時間內控制氨氮，降解氨氮，見效快，時效短。為有效增加治理姚家灣河段的效率，在必要時投放水質凈化藥劑，有助于水生態系統建立，同時可有效降解污染物及氨氮在水中含量，本次治理河段設計投藥量是：根據本河道尺寸，本河道水量6250t，考慮日常污水排入。每次投放量是0．1kg/t，假設投放次數量是6次，針對排污情況或者檢測水質情況而投放，總投放量3750kg。

1.3 系統調試

1.3.1 電氣設備調試 本工程電氣設備調試主要是水泵與曝氣機運行，根據水量調水泵抽水時間。設備運行情況：曝氣機每次運行1h，每天運行12次，水泵抽水時間是根據水量計算其運行時間，每天運行12次，水泵與曝氣機不能同時運行，要錯開運行。

1.3.2 河道系統調試 （1）好氧池內按間距10cm懸掛滿軟性填料，間距保持一致，使曝氣量均勻、效率達到最大化，污水經過軟性填料時被生物膜截住，通過微生物降低污水中污染物質，更換好填料第1次調試需要投放菌種是20kg。

（2）將污水抽入好氧池內，添加激活營養素和各類營養物質，禁止進水連續運行7d后；再慢慢進水，先按處理水量的1/5污水抽進系統，再次投入10kg菌種，每天保持1/5進水運行7d；再次投入10kg菌種，再按2/5進水運行7d；然后再次投放20kg菌種，按2/3進水運行7d；最后滿負荷進水，正常運行。

（3）在充分掌握污水排入系統內調試工作后，觀察生物膜的生長情況，菌膠團及原生動物是否生長正常，如果不正常需要在沉淀池增加回流，確保本處理系統能去除氮磷。

1.3.3 處理效果 本處理站在調試階段每30d需要將進水、出水的水樣進行檢測，然后再根據出水水質進行調試，如果出水不達標需要重新規劃調試方法，如果出水水質穩定達標，將保持這樣的運行方法。

1.4 采樣及采樣安排 1號池出水采樣，在格柵調節池進水處取樣、在人工濕地出水口取水樣，2d檢測一樣，連續30d，檢測理化和化學指標以樣品的平均值計算。水樣用500mL取樣瓶直接取樣，并于當天測定各項指標。

1.5 測定項目與方法 溫度采用塞氏盤進行測定，于每天11：00現場測定CODcr采用重鉻酸鉀法測定；分別測定水樣培養前的溶解氧含量和（20±1）℃培養5d后的溶解，二者之差即為BOD5所消耗的溶解氧量；NH3-N采用納氏比色法進行測定；TP采用平板MPN計數法。

2 試驗結果與分析

2.1 水質凈化效果 本處理站從2017年2月20日開始施工，4月初完成施工和設備安裝，種上水生植物，5月15日進入工程調試階段，啟動提升泵、鼓風機、回流泵，運行至2017年10月15日，隨著生物膜慢慢建立，污水從黑到清慢慢完成，處理池趨向穩定狀態。

2.2 水質監測變化 月浦鎮姚家灣出水采樣，在格柵調節池、人工濕地取水樣點1#～2#，每2d檢測一樣，連接30d，從2017年5月15日至2017年6月15日，每2d監測一次數據，共16次，主要監測CODcr、BOD5、NH3-N和TP的變化。

3 討論

目前，我國農村生活污水處理建設相對滯后，遠離城市或者市政管網都采就地處理，剛開始也走了很多彎路，采用土壤滲濾法進行處理，運行五六年后出現堵塞，之后在領導指導下，采用一些平板膜、生態濾池、接觸氧化法+人工濕地，目前接觸氧化法+人工濕地應用最多，效果比較良好穩定，得到主管部門認可。

針對這次農村生活污水處理研究，取一個處理站為研究對象，研究其數據，上海對農村污水排水源保護區要求標準為二級，本次公藝研究表明，相關處理可穩定達到二級標準。如果想達到一級B標準，可以在總磷改進方面提高處理技術水平，特別是污泥要及時抽走，不能保存時間過長，否則其會釋放磷。