微生物強化技術對城鎮河道水體水質提升的應用和研究

方慶帥

（樂山市井研生態環境監測站，四川 樂山 613100）

隨著人們生活水平的不斷提高，環保意識得到加強，對于自然生態保護的意愿愈加強烈，對于美好生活環境的需求也越來越高。河道作為水資源的主要載體，對城市經濟、社會與環境之間的協調發展具有重要意義[1]。相對于發達國家而言，我國的處理技術還處于相對落后的局面，在國家出臺相關黑臭河道的治理文件中都體現了治理的刻不容緩。因此，在形勢嚴峻的今天，對黑臭河流治理方法的研究是迫切需要且具有重要意義的。底泥生物修復是通過靶向給藥技術直接將藥物或微生物注射到河道底泥表面，利用微生物、各種電子受體、共代謝底物等生物氧化組合技術，對河道黑臭底泥進行生物氧化，可有效降低底泥有機物含量和耗氧速率，提高底泥對上覆水體的生物降解能力，促進底泥微量營養釋放和藻類生長[2]。

1 項目背景

茫溪河屬岷江支流，西源頭位于井研縣大佛鄉大力村宋家坡，東源頭位于仁壽縣松峰鄉雙河口，全長95公里，其中井研縣段75公里，經井研縣王村鎮舒金灘進入五通橋區，最終匯入岷江。河寬30到50米，年徑流總量4 900萬立方米，流域面積667.4平方公里。

井研縣現有城市生活污水處理廠一座，處理規模為1.2萬立方米每天，目前市政污水管網收納污水量為1.4萬立方米每天，縣城第二污水處理廠尚未建成投運，井研縣城市生活污水處理廠超負荷運行也不能完全處理城區生活污水，部分生活污水從望峨橋、等多個排口直接溢流進入茫溪河；新區部分約5 000人的生活污水現通過管網收集到霽虹橋底，由于縣城第二污水處理廠在建，污水管網尚未完全接通，污水不能進入市政污水廠進行處理，污水直接排入茫溪河。同時研城水壩至蠶寶灘水壩段部分河道正在進行邊坡治理，從研城水壩至蠶寶灘水壩河道已實行截流（截留總長度約4.5 km），河道流量較小，使該段河道的自凈能力和環境容量減小，導致進入該段河道的生活污水不能在短時間內降解，需通過外力協助其降解[3]。

目前該部分污水對河道水體造成了嚴重污染，同時也對當地居民的日常生活造成了不便，迫切需要解決該斷面存在的黑臭問題。

2 項目介紹

本項目選取井研茫溪河段受污染嚴重部分區段作為生態修復試驗段，在污水溢流排放嚴重的河道部分選取三個區段，即茫溪河生態修復試驗段一（望峨大橋下）、試驗段二（龍家壩大橋上游50米處）和試驗段三（縣天然氣公司外面）。

茫溪河生態修復試驗段全長約155米，治理河道全長約2.2千米，試驗段內有城市生活污水直排放口7處，工業污水排放口（意龍科紡集團）1處，城市生活污水處理廠排放口1處（達標排放城市生活污水1.2萬方/日）。

河道近6個月水質監測數據顯示，水體水質指標為劣V類，波動較大。項目段水質三方監測背景數據如表1所示。

表1 背景數據

本次工程的總體治理目標是使水體中懸浮物（SS）削減率高于50%，氨氮（NH3-N）、總磷（TP）、化學需氧量（COD）削減率高于20%，感觀無黑臭。

3 實驗材料與設備

實驗材料

生物反應池（土壩堆砌覆膜，規格為10 m×10 m×1 m），扎帶，懸浮填料（丙綸含硬絲，自漂型），閥門，套管，電纜，鋼絲繩，PVC管，竹片，底泥消解增強復合菌劑。

實驗設備

曝氣機及附屬設備，電控柜，菌液儲存桶，菌種投加曝氣船。

4 實驗方法

通過實地調查，對試驗段的污染現狀、納污能力和排污情況有了較為全面的了解，在實地調研的基礎上，開展了一系列的實驗室研究，得到了大量可靠的數據。確定了以微生物為主的微生物強化修復工藝，本工程采用微生物強化修復技術對河流進行生物多功能組合原位修復，通過曝氣復氧、投加懸浮填料、投加高效微生物菌劑等技術的組合應用，結合必要的物理措施，對技術修復效果進行檢驗，從而為此技術在整條河流的修復的運用提供技術保障。

5 實驗內容

5.1 曝氣充氧

試驗段道采用潛流曝氣機曝氣，整個裝置包括電動機、通電電纜以及潛流曝氣機，全段共8個曝氣機盤。

試驗段長度為60 m，曝氣機安裝位置位于河岸外側，曝氣段全長50 m，采用4×2的方式安裝，潛流曝氣機安裝間距分別為10 m與4 m。

5.2 懸浮填料投加

在黑臭河道治理過程中，通過投加微生物菌劑能使得水體污染物得到科學的處理，達到一定的治理目標。針對目前每日污水超過2 000 m3的溢流量，水量較大，沖擊負荷過大，不宜直接投加菌劑。通過在反應池內安裝生物填料及曝氣設備，能夠減少水量沖擊，特別是在生物膜法中微生物固著生長，能夠和介質中的有機物濃度形成動態平衡，且生物膜形成后污泥產生量少，管理方便。

懸浮填料采用自浮型人工水草，長度為0.5 m，通過固定于竹片進行投放，竹片長度為2 m，10根人工水草固定為1組，每組間距為1 m，填料投加量為100 m3。

5.3 復合菌劑投加

井研茫溪河段水體污染主要表現為氮磷等營養物質和有機物的污染，使得河道底泥淤積，水體感官呈現發黑發臭。

本研究針對目前河道存在的黑臭污染問題，采用對生活污水有強效降解能力的生物菌種進行河道治理試點。

生物強化技術的優勢主要體現在以下幾方面：

（1）提高對目標污染物的去除效果；

（2）提高環境中有益微生物的量，提高水系的自凈能力以及抗沖擊能力；

（3）提高生物菌體網捕、吸附、搭橋、絮凝等物理化學性能，提高菌膠團的生物絮凝、吸附、降解等能力。

針對市政生活污水的特性和相應區段的水質檢測情況，實驗室條件下篩選出強效降解污染物的菌種，并按照一定比例復配出針對性較強的生物強化菌劑，輔以土著微生物系統，經實驗室小試中式達到降解目標后應用于生物處理池區段，通過投加復合菌劑使得該水域自凈能力得到相當的強化。

本試驗計劃投加高效復合菌劑ML3，該復合菌主要包括酵母菌、放線菌、乳酸菌、光合菌四大類菌種，幾種菌按照一定比例進行配比復合而成。菌劑濃度不低于107CFU/ML。

復合菌劑用2噸聚乙烯罐運送至實驗現場后存儲備用，通過人工投放的方式加入城區實驗段中，投加點布置位于實驗進水口，投加量為0.05%。每天投加一次，一個月為一周期，根據效果適當調節加菌量。

6 污染物降解效果分析

在反應池內安裝生物填料以及曝氣裝置，安裝完畢之后再引入溢流廢水。在反應池內投加高效微生物菌劑ML3，通過微生物的作用，將溢流廢水應急處置后再排入主河道[4]。

投加復合微生物菌劑后，水質得到改善，污染物質的降解速率得到明顯提高。試驗得出試驗段一水體中懸浮物（SS）削減率為56.72%，化學需氧量削減率為25.64%，總磷削減率為33.33%，氨氮削減率為32.78%；試驗段二水體中懸浮物（SS）削減率為54.93%，化學需氧量削減率為35.37%，總磷削減率為27.16%，氨氮削減率為23.77%；試驗段三水體中懸浮物（SS）削減率為54.93%，化學需氧量削減率為27.59%，總磷削減率為27.16%，氨氮削減率為23.77%。總體對比，基本達到污染物降解目標[5]。

7 結論及建議

7.1 結論

本文通過茫溪河城區段進行試驗，使用微生物強化技術，通過“曝氣充氧+懸浮填料+投加微生物菌劑”的方式，使得污染水體水質得到明顯改善，水體污染物得到有效降解。水體中懸浮物（SS）削減率高于50%，氨氮（NH3-N）、總磷（TP）、化學需氧量（COD）削減率高于20%，感觀無黑臭，整體試驗目標達成，可推廣于茫溪河河道水質提升治理。

7.2 建議

黑臭河道的形態有很多，且黑臭形成原因也不盡相同，本文研究選取用于生態修復試驗段為污水排放及溢流段，用于生態修復的復合微生物菌劑也是針對于試驗區段復配而成的，只具備一定的代表性。茫溪河受污染段黑臭情況不一，河流流態也不一，針對復雜局面下的微生物強化技術的黑臭應用，需要選取相關生態影響因子，并進行生態因子對水體黑臭相關性的研究，構建茫溪河生態因子-黑臭情況-微生物的實驗模型，針對整個茫溪河水體水質情況選出最適參數，通過科學的方法使茫溪河水體水質得到最優化的改善。