淘塞水污染治理技術湖庫生態治理示范性研究
——黔靈湖耳塘試驗工程

遲 峰 許保海

(貴州省環境科學研究設計院，貴陽 550081)

貴州省湖庫數量眾多，多數湖庫承擔著飲用、灌溉水源等重要作用，隨著經濟社會的發展，大量生活污水、工業廢水直接或間接進入湖庫，同時農田化肥等面源污染通過地表徑流進入湖庫，這些都導致湖庫水質嚴重下降、富營養化趨勢加重、水體底泥大量累積以及黑臭等問題在湖庫中大量出現[1]。

國內外大量研究人員開展湖庫污染防治技術研究[2-6]，根據處理方式可以分為原位處理和異位處理，原位處理主要包括：(1)種植水生植物，水生植物可以吸附水體中的懸浮物，提高透明度，增加水體的含氧量，同時吸收水體和底泥中釋放的N、P等營養元素[7]；(2)修建人工浮島,該技術是運用無土栽培技術，將水生植物或者馴化過的陸生植物移栽到人工浮島上，通過移栽的植物根系吸收水體中的懸浮物和N、P等營養元素[8]；(3)人工濕地,通過濕地植物根系的吸附、過濾、氧化還原及微生物降解等綜合生態效應,使水質得到凈化，同時濕地還可以促進污水中營養物質的再利用、提供生物繁育生長的棲息地、保護生物多樣性、改善區域氣候、綠化土地、保持水土,促進生態環境的良性循環[9]；(4)投加生物制劑，通過向水體中投加高效生物菌劑，如光合細菌、硝化細菌、復合細菌等，降解水體中的污染物質[10]。異位處理主要是通過工程措施，比如底泥疏浚，清除高營養鹽含量的表層沉積物,包括沉積在淤積物表層的懸浮、半懸浮狀的絮狀膠體等[11]。

1 淘塞生態治理試驗工程

該工程是淘塞技術在湖庫水處理應用的試驗性治理工程，研究淘塞技術對于中國城市湖庫水污染的治理效果，是德國淘塞技術第一次應用于中國境內水體，對于進一步研究和擴展淘塞技術在中國的應用具有重要意義，試驗設備于2015年11月18日完成安裝調試并開始運行，運行時間為6個月。

2 淘塞技術簡介

淘塞技術是德國專家尼古拉斯教授研究的專利技術。該技術是通過淘塞管道向水體中曝氣，利用微生物在有氧條件下分解水體中的有機質，達到凈化水體和消解底泥的作用，屬于一種湖庫污染的原位處理技術。

2.1 淘塞技術的特點

淘塞技術的核心是淘塞管，具有以下優勢和特點：

(1)淘塞管的材質—PP(聚丙烯)：抗高溫、抗腐蝕、彈性強、抗壓能力強、物理變形度好。

(2)淘塞管的孔—用激光打孔、肉眼不可見、按照實際需求個性化安排出氣孔的數量。

(3)氣量均衡—壓力小時，淘塞管呈工字形，出氣孔變大；壓力大時，出氣孔變小，保證長距離、大范圍出氣量均衡持續。

(4)淘塞管的配件—組合了一條相同長度的鋼繩，保證淘塞管不漂浮在水面而直接貼近底泥表層。

(5)工作壓力—1～3 kg，可根據水深調整工作壓力，最大工作壓力為150 kg。

(6)淘塞管的長度—最長可到10 000 m。

(7)淘塞管的出氣量——0.3 kg的壓力下，出氣量為每分鐘25 m3；壓力大于0.5 kg時，出氣量為每分鐘30 m3。

2.2 淘塞系統的工作原理

通過本系統的輕柔曝氣，持續向底泥表層供氧，底泥上方微生物最活躍的水層得到大量的氧氣，好氧型微生物迅速繁殖，加速分解水體和底泥中的有機物。見圖1。

圖1 淘塞系統工作示意圖

3 試點水體簡介

試點水體位于貴陽市黔靈湖耳塘，是一個約2 000 m2的水塘，水塘位于主干道旁邊，公園每日游客眾多，因此耳塘具有重要的景觀功能；水塘水源主要來自雨水徑流，塘內生長有魚蝦等水生動植物，因此也具有重要的生態功能。水塘已經存在多年，近幾年富營養化程度逐漸嚴重，透明度較低，水質較差，水底底泥沉積，其景觀功能和生態功能都受到一定程度影響。

4 材料與方法

4.1 試驗設備

該項目所有試驗設備均由中德淘塞科技有限公司提供，設備清單如表1所示。

表1 主要試驗設備

4.2 監測方案

在試點水塘中心位置設置一個采樣點，采集表層水，水質監測指標為：透明度、總氮、總磷、化學需氧量這4個指標，每15天監測一次。

4.3 分析方法

本次水樣分析由貴州省環境科學研究設計院分析測試中心完成，該測試中心具有檢驗檢測機構資質認定證書，證書編號：152412050120。各指標分析方法如表2所示。

表2 分析方法

5 結果與討論

5.1 耳塘初始水質監測

試驗開始前試點水塘水質監測結果如表3所示。

表3 初始水質監測數據

通過表3可知，耳塘水質根據《地表水環境治理標準》以單因子分析判斷屬于劣V類水。

5.2 試驗結果

運行過程水質分析結果如表4所示(當檢測結果低于方法檢出限時，結果以方法檢出限標志位加L報出)。

表4 運行過程水質監測數據 單位: mg/L(透明度：m)

各指標變化如圖2。

圖2 各指標變化曲線

5.3 試驗數據分析與總結

黔靈湖耳塘經過近6個月的淘塞技術的處理，在第一個月內水體中的主要污染物，如COD、TN、TP，都有了明顯的下降，透明度有一定程度提高，兩個月后處理效果有一定程度的波動，水質指標均有小幅上升，透明度下降。造成這一現象的原因是該項目啟動時是冬天，水溫較低，水體微生物對底泥的處理活動不明顯，在曝氣充氧條件下，水體中微生物通過生化反應消耗了水體中的污染物，因此水體水質在短時間內有了明顯改善，兩個月后溫度升高，水體及底泥中的微生物活性增強，與底泥有關的生化反應劇烈，加之水溫升高促進了底泥污染物的釋放[12]，這些造成各種污染物從底泥中進入水體，因此水質出現波動。由于試驗時間較短，該技術對于水質的長期治理及水底底泥的治理效果還需要通過其他治理工程進一步確認。

6 小結

相比于其他水處理技術方法，淘塞技術或許在時間效率上不占優勢，但該技術可以與水環境有效融合，沒有任何風險，通過高效的供氧技術激活水體中的微生態，利用水體土著微生物達到水體治理的目的，作為一種低濃度水污染治理技術，是未來水環境改善技術中的一項技術儲備。本次試驗工程項目作為淘塞技術在國內的第一次應用，雖然運行時間不長，通過水質分析可以確定該技術對于改善水質，提高透明度，具有一定的作用，對于底泥消解的作用還需要進一步的驗證。目前淘塞技術正運用在貴州草海國家自然保護區，進行草海鳥禽繁殖區的水環境治理，可以進一步驗證淘塞技術的處理效果。作為一種可以實現長距離均壓曝氣的微孔曝氣技術，憑借其獨特的設計優勢，淘塞技術不僅可以用于湖庫水環境治理，還可以用于排污管道，河道等黑臭水體的治理，以及高效灌溉、濕地修復等，相信淘塞技術今后會有更加廣闊的發展空間。