微生物技術(shù)治理城市黑臭水體的實(shí)驗(yàn)研究

石小峰　宮政　王曉佩　鄒穩(wěn)

摘要：本文研究了投加量、曝氣量以及水溫對(duì)微生物菌劑治理黑臭水體效果的影響，開(kāi)展了微生物菌劑治理黑臭水體的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，本實(shí)驗(yàn)條件下微生物菌劑的最適投加量為1.5‰，DO以2～3mg/L為宜，當(dāng)水溫低于一定程度時(shí)，微生物菌劑的處理效果會(huì)受到抑制。在河道現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)中，增氧曝氣加微生物菌劑能夠顯著改善水體SD、DO、ORP、COD和NH3-N，該型微生物菌劑要應(yīng)用于實(shí)際工程中，還需要對(duì)其進(jìn)行更深入的研究和改進(jìn)。

關(guān)鍵詞：微生物菌劑；黑臭水體；增氧曝氣；現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)

中圖分類(lèi)號(hào)：X829 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2018）06-0107-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.06.062

Abstract： In this paper， the effect of dosage， aeration volume and water temperature on the treatment effect of microbial inoculants on black and odorless water bodies was studied. In-situ experiments were carried out to treat black and odorous water bodies with microbial inoculants. The results showed that the optimal dosage of microbial inoculants was 1.5‰ and DO was 2～3mg/L under the experimental conditions. When the water temperature was lower than a certain level， the treatment effect of microbial inocula was inhibited. In river field experiments， aeration aeration plus microbial inoculants can significantly improve the water body SD， DO， ORP， COD and NH3-N. This type of microbial inoculum should be applied in practical engineering， but also need to be more in-depth Research and improvement.

Key words： Microbial agent； Black and odor water body； Oxygen aeration； Field experiment

隨著城市發(fā)展與人口增長(zhǎng)，城市河道生態(tài)環(huán)境遭到嚴(yán)重破壞，水質(zhì)急劇惡化（吳霞，2014）。化學(xué)絮凝、重金屬的化學(xué)固定等方法治理黑臭水體時(shí)，需要大量投加化學(xué)藥劑，容易引起二次污染，其成本也很高昂，且化學(xué)法治理不具有可持續(xù)性。微生物修復(fù)技術(shù)是利用微生物降解河道污染物，具有效果好、效果持久、環(huán)境友好、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)，日益成為研究的熱點(diǎn)。

本文針對(duì)北方某城市黑臭水體水質(zhì)特性，采用微生物菌劑在好氧條件下對(duì)黑臭水體進(jìn)行處理，通過(guò)實(shí)驗(yàn)室研究與工程實(shí)例相結(jié)合的方式，驗(yàn)證微生物菌劑治理黑臭水體的效果，以期為其在北方某城市黑臭水體治理工程化應(yīng)用中提供科學(xué)依據(jù)與技術(shù)參數(shù)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

本實(shí)驗(yàn)采用的微生物菌劑為淡紫色粉狀產(chǎn)品，其中含有多種微生物和酶，如乳酸片球菌、糞腸球菌、解淀粉芽孢桿菌、粉末畢赤酵母等[1]。

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器和分析方法

水質(zhì)檢測(cè)項(xiàng)目及方法如下表所示。CODCr采用重鉻酸鹽法（GB11914-89），NH3-N采用納氏藥劑比色法（GB7479-87），TN采用堿性過(guò)硫酸鉀紫外分光光度計(jì)法（GB11894-89），pH、ORP采用便攜式pH計(jì)法，透明度采用塞氏盤(pán)法，DO采用便攜式DO測(cè)定儀法。

1.3 實(shí)驗(yàn)水質(zhì)

實(shí)驗(yàn)用水取自阜陽(yáng)某黑臭河道水系治理項(xiàng)目，COD為121mg/L；NH3-N為26.95mg/L；TN為32.6mg/L；pH為8.03。

2 結(jié)果與討論

2.1 影響微生物環(huán)保劑對(duì)黑臭水體處理效果的因素

2.1.1 投加量

在常溫條件下向10 L水中分別投加不同質(zhì)量比的微生物菌劑，采用曝氣泵曝氣，控制水體DO為4～5mg/L，每隔12h定時(shí)取樣，考察水體中主要污染物COD、NH3-N、TN的變化，結(jié)果見(jiàn)表 1。

由表1可以看出，微生物菌劑投加量對(duì)水體中COD、NH3-N、TN去除率的影響很大，特別是NH3-N。當(dāng)反應(yīng)時(shí)間經(jīng)過(guò)72h后，投加量為1.5‰～3.0‰的NH3-N去除率分別為92.43%、93.76%、95.83%，說(shuō)明該型微生物菌劑具有快速響應(yīng)能力，適合應(yīng)急項(xiàng)目，特別是高NH3-N受污水體應(yīng)急項(xiàng)目的快速達(dá)標(biāo)凈化。COD、NH3-N、TN去除率隨著投加量的增大呈先增加后趨穩(wěn)的趨勢(shì)，投加量為0‰時(shí)水體COD、NH3-N去除率不高，說(shuō)明只有曝氣的條件下是不能大量去除水體中的COD、NH3-N。結(jié)合處理效果與成本，該型微生物菌劑最適投加量為1.5‰。

2.1.2 曝氣量

在常溫條件下向10L水中投加1.5‰的微生物菌劑，以不同微生物菌劑投加量（簡(jiǎn)稱(chēng)投加量）和DO條件進(jìn)行反應(yīng)，投加量分別為：0‰+DO1mg/L（不曝氣）、1.5‰+DO1mg/L（不曝氣）、0‰+DO2 mg/L、1.5‰+DO2 mg/L、0‰ +DO4mg/L、1.5‰+DO4 mg/L（依次編號(hào)為#1～#6），每隔12h定時(shí)取樣，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程歷時(shí)5d，結(jié)果見(jiàn)表2。

由表2可知，COD和NH3-N的去除率由高至低為#6>#4>#2>#5>#3>#1；TN的去除率高至低為#2>#6>#4>#5>#1>#3。曝氣對(duì)NH3-N的去除效果具有一定的促進(jìn)作用，但單純曝氣不能滿(mǎn)足NH3-N的降解需求；同時(shí)曝氣對(duì)水中微生物的繁殖有促進(jìn)作用，因此COD的降解效果逐步得到提升。綜合考慮技術(shù)處理要求及經(jīng)濟(jì)成本，選取適宜的DO為2～3 mg/L。

2.1.3 水溫

于2017年10月與2018年2月開(kāi)展了兩次相同的實(shí)驗(yàn)，在DO為3mg/L條件下，向10L的水中投加0‰、1.5‰的微生物菌劑，2017年10月平均水溫為12.6℃，2018年2月平均水溫則為3.3℃。結(jié)果如表4所示。

由表3可以看出，溫度對(duì)微生物菌劑的治理效果影響很大。當(dāng)溫度從溫度段1降到溫度段2，微生物菌劑投加量為1.5‰時(shí)對(duì)NH3-N去除率從95.82%驟降至38.74%。溫度影響了微生物的生長(zhǎng)繁殖，導(dǎo)致水體中菌群數(shù)量減少；此外溫度降低，影響微生物酶的活性，進(jìn)而影響微生物分解污染物的速率。通過(guò)微生物菌劑投加量0‰與1.5‰污染物去除率的對(duì)比，說(shuō)明在低溫條件下，在水體中投加微生物菌劑對(duì)去除水體污染物有促進(jìn)作用[2-3]。

2.2 微生物環(huán)保劑治理城市黑臭水體工程實(shí)例

為了研究微生物菌劑在自然水體中的治理效果，特選取黑臭河道進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)。從河道截取一段，兩端用圍堰封堵，實(shí)驗(yàn)段長(zhǎng)約50m，寬約7m，水深1.1m，水容量385m3。實(shí)驗(yàn)水質(zhì)：COD 120mg/L，NH3-N 28.02mg/L，TN 30.15mg/L，SD 21cm，DO 0.54mg/L，ORP -217mV，pH 7.92。原水作為0h水質(zhì)，投加藥劑之后每隔24h取樣一次。現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)進(jìn)度計(jì)劃如表4所示。

由圖1可知，微生物菌劑投加后第1～2d水體透明度有所降低，第2天后水體透明度逐漸改善，至第7天水體透明度達(dá)43cm。由圖1-2可知，在河道架設(shè)曝氣機(jī)后，水體溶解氧從0.54mg/L增至最高時(shí)的7.48mg/L；隨著水體溶解氧的增加，水體ORP也迅速上升，從最初的-213mV升至163mV。由圖1-3、圖1-4可知，前期水體中的COD與NH3-N均略有升高，隨著處理時(shí)間的推移COD和NH3-N含量逐漸降低，其中COD濃度從120mg/L降至67mg/L，去除率為44.17%；NH3-N濃度從28.02mg/L減至10.94mg/L，去除率為60.96%。

3 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明，微生物菌劑對(duì)城市黑臭水體治理具有一定的效果，主要試驗(yàn)結(jié)論如下：

（1）微生物菌劑的投加量、曝氣量以及水溫均對(duì)其治理黑臭水體有影響，本實(shí)驗(yàn)條件下微生物菌劑的最適投加量為1.5‰，DO以2～3mg/L為宜；低溫時(shí)微生物菌劑的處理效果會(huì)受到抑制，在實(shí)際工程應(yīng)用中應(yīng)避免在冬季投撒菌劑；

（2）在河道現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，增氧曝氣加微生物菌劑能夠顯著改善水體SD、DO以及ORP，使SD從21cm提升至43cm，DO從0.54mg/L增至7.48mg/L，ORP從-213mV增至163mV；雖然降解大量的COD、NH3-N，但NH3-N指標(biāo)仍處于輕度黑臭范圍；

（3）該型微生物菌劑要應(yīng)用于實(shí)際工程中，還需要對(duì)其進(jìn)行更深入的研究和改進(jìn)[4-6]。

參考文獻(xiàn)

[1]吳霞，謝悅波.直接投菌法在城市重污染河流治理中的應(yīng)用研究[J].環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2014，808：3331-3336.

[2]尹莉，張鵬昊，陳偉燕，喬麗麗，耿翠玉，仲惠川.固定化微生物技術(shù)對(duì)坑塘黑臭水體的凈化研究[J].水處理技術(shù)，2018，4402：105-108.

[3]姚宸朕，徐志嬙，楊杰，劉榮榮，周愛(ài)朝.固定化微生物技術(shù)原位削減河道黑臭底泥的中試研究[J].灌溉排水學(xué)報(bào)，2018，03：122-128.

[4]蔣瑤，夏品華，薛飛，林陶.貴州百花湖水庫(kù)水體透明度的時(shí)空變化及影響因子[J].貴州農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，4101：199-202.

[5]邸攀攀，張力，王巖，張振華，嚴(yán)少華，易能，高巖.微生物固定化技術(shù)對(duì)污水中微生物豐度變化的影響[J].生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報(bào)，2015，3106：942-949.

[6]黃茜，宋敬霞，汪思華，楊波萍.火電廠反滲透進(jìn)水ORP測(cè)量的影響因素[J].工業(yè)水處理，2015，3506：75-78.

收稿日期：2018-04-16

作者簡(jiǎn)介：石小峰（1975-），男，工學(xué)學(xué)士，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)閰^(qū)域水環(huán)境綜合治理、村鎮(zhèn)污水聯(lián)片整治、市政污水提標(biāo)改造。