環保酵素處理農村黑臭水體的試驗研究

（河南省環境保護科學研究院，河南鄭州市，450000）王 婷 李素玉 趙仕沛

1 黑臭水體治理方法

黑臭水體及其底泥中含有主要污染物有有機物、難降解有機物以及重金屬等，經過長時間積聚的底泥污染物通過底棲生物活動、濃度差擴散、以及河道水流流態發生改變等過程會源源不斷地釋放進入上覆水中，從而造成河流湖泊水體的二次污染，降低水體功能，產生生物毒性效應。目前黑臭水體治理修復重點是底泥和上覆水的修復，但上覆水由于來源復雜，具有成分復雜、穩定性較差等特點，修復處理的難度。

黑臭水體的處理方法可分為以下幾類：過濾、混凝、化學、電化學和生物方法。這些方法需要添加一些藥劑到水處理系統中以達到快速處理污染物的目的。但這些化學藥劑一般對水環境會產生二次污染，因此相對來說，生物處理會更安全些[1]。

2 環保酵素應用于農村黑臭水體處理現狀

我國很多地區由于農村城鎮在短時間內快速發展，污水收集管網未能配套建設，大量生活廢水和工業廢水等未經處理直接排入水體中；與此同時農業生產中農藥化肥的大面積高強度施用將一些河流變成了黑臭水體，對環境造成了較為嚴重的影響。地表水國控斷面中Ⅰ類、Ⅱ類、Ⅲ類、Ⅳ類和劣Ⅴ類水質分別占2.8%、31.4%、30.3%、21.1%和8.8%。五日生化需氧量（BOD5）、化學需氧量（CODcr）和總磷（T-P）這些主要污染指標也顯示了較多河流受到污染出現黑臭現象。2015年國務院《水污染防治行動計劃》明確指出，到2020年對黑臭河水的控制要實現在10%以下[2]。

為了改善這種狀況，目前在國內開展了較多針對黑臭水體的綜合整治，環保酵素屬于生物處理技術，它在清潔凈水方面的優勢引起了一些學者的重視。這種處理技術是一種新興的環保技術，基本原理是廚余廢棄物發酵后，所得的產物里面含有酶及一些活性物質，利用這種復雜的產物共同協作而達到改善及凈化環境的目的。早在2014年，媒體就報道過浙江富陽市用環保酵素凈化水體的案例，但由于是民間自發組織的凈水活動，查詢資料并未見有相關研究報道。本次研究主要針對環保酵素對農村黑臭水體是否具有凈水作用及凈水效果開展現場試驗、觀察等相關工作。

3 環保酵素處理農村黑臭水體試驗

選取信陽羅山縣老縣委大院內的一處黑臭水塘作為試驗水塘。水塘中心水域面積約1 500m2，水深2~3m，周圍緊鄰居民生活樓，每日樓內有少量衛廁污水直接排入該片水域。此水域幾乎為靜止狀態，由于長期累積大量的有機物，水中溶解氧過低，透明度低，水中水生植物少，水體幾乎沒有自凈能力，加上河道底泥長期未清，現狀水體呈現富營養化趨勢，藻類大量繁殖，水體呈黑綠色，并時而散發令人不適的氣味。

3.1 直接觀察

試驗分為直接觀察和數據監測兩個階段。2019年4月中旬開始往黑臭水塘分次傾倒酵素。由于酵素原液為酸性，因此將環保酵素稀釋100倍后投放，每次倒入約20~40kg/次，每間隔1周倒入一次。4周后觀察水體，從視覺感官的透明度、懸浮物量、水體顏色以及氣味等前后對比，觀察發現水塘在投放環保酵素后，水質向好的方向轉變較為明顯。之后繼續投放，整體酵素投放階段持續到7月初，共歷時2個半月。（詳見圖1）

圖1 投放環保酵素前水質狀況

圖2 投放環保酵素后水質狀況

如圖2所示，水塘清晰度的變化觀察來看，直觀感受到黑臭水塘從加入環保酵素開始，水質整體從差向好轉變，且速度較快；使用CODcr和氨氮比色卡簡單測定，發現水質從Ⅳ類Ⅴ類水質逐漸向Ⅱ類Ⅲ水體轉變。因試驗前4周時間處于春天，平均溫度20℃左右，對酵素中的催化酶和各微生物活性因子較為適宜，水質改觀呈正向發展；一個月后，由于區域環境溫度持續升高，七月初個別天溫度一度上升到36℃以上高溫，因此觀察水塘顏色略發綠色，但水體透明度尚好。

觀察試驗結果：①加入酵素后，CODcr濃度持續呈降低趨勢，水質從Ⅳ類Ⅴ類水質逐漸轉變為Ⅱ類Ⅲ水體，但在室外高溫影響下，CODcr濃度有所反彈，氨氮濃度呈增高趨勢。②水體感官指標色度、透明度、氣味：在加入酵素且溫度適宜的情況下，明顯改善；但隨著室外溫度升高，色度有反彈，透明度和氣味沒有影響，水質改善效果保持較好。整體看，酵素對水體有機質CODcr以及透明度、氣味持續改善效果明顯；色度的改善效果，初步判斷會受環境溫度的一定影響；對氨氮改善效果，由于水塘間歇接收居民衛廁含氮濃度較高的排放廢水，除氮效果有一定波動，尚不能準確判定。

3.2 數據監測

根據表1，通過第一階段觀察結果來看，發現酵素具有一定程度凈水能力，為了更為準確測定其凈水效果，四季度繼續向水塘內投放環保酵素，并同步進行水質監測。頻次依舊將環保酵素稀釋100倍，分批分次每周一次投放，倒入20~40kg/次，連續投放6周，同步監測投放前水塘本底值和投放后水質因子的變化值。監測因子選取：溫度、pH、DO、CODcr、氨氮、SS、總磷、總氮、色度。

表1 酵素投放前后各指標變化趨勢表 單位：mg/L

根據表2，分析上表水質監測結果：①水體PH值從堿性變為中性；濃度大幅降低的指標有CODcr、懸浮物和色度，其中COD去除率76.6%，懸浮物去除率83.9%，色度降低了5倍。小幅降低的指標為總氮，濃度降低22.4%。②濃度增加的指標為溶解氧、氨氮和總磷，分別增加12.6%、2.68倍、41.8%，其中氨氮濃度增加較高。③本次監測，環境平均溫度約15℃左右，溫度偏低，對于酵素里活性物質去除效果來說不是最佳時段，從監測結果整體來看，酵素對水體有機質CODcr、懸浮物、色度以及氣味這幾項因子持續改善效果明顯；而溶解氧、氨氮、總磷由于受水塘居民衛廁含氮高濃度廢水排放的間歇影響，濃度呈增加趨勢，因此，尚不能準確判定環保酵素對氮磷肥水的影響效果，還有待進一步試驗觀察。

表2 水質監測結果

4 試驗結論

本次環保酵素處理農村黑臭水體試驗研究對案例水塘做了階段小試。根據試驗結果分析。環保酵素有一定的凈水作用，但溫度會影響其酵素中的活性菌種及其各類生物酶的分解轉化效果。因此，在溫度適宜的情況下，持續加入稀釋后的環保酵素，對黑臭水體中有機物質CODcr有較好的去除作用，其它懸浮物、色度及氣味這幾項因子也均有持續改善效果。肥水因子氨氮、總磷、總氮這幾項由于受到水塘周圍居民衛廁廢水排放影響，去除效率有波動反彈現象；以及凈水效果能否持續等問題，這些需要進一步跟蹤監測開展持續深入研究。