小流域水質生態修復治理技術

高 強，胡 沖

(河北省地礦局第四地質大隊，河北 承德 067000)

0 引言

近些年來，我國經濟持續快速發展，但是粗放的經濟增長模式，導致了環境問題日益突出，流域水體污染就是其中的重要一項[1]。隨著“水十條”的提出，國家逐步加大對流域水體的綜合治理力度，流域水質得到提升，人民居住環境得到改善。但是，很多流域水體仍存在水質劣于Ⅴ類的情況，流域水體水質鞏固提升成為目前亟待解決的問題。

1 流域水質惡劣原因

小流域水體水質惡劣的原因主要分為內源污染和外源污染。內源污染主要是水體底泥中污染物、營養鹽物質通過擴散的方式向水體中釋放，其釋放程度是影響水體水質的一個重要因素。影響內源污染釋放的因素眾多，包括溫度、pH值、溶解氧及微生物活動等。外源污染主要為流域周圍居民生活污水的排入、雨季的面源污染等[2]。

2 水質提升技術

2.1 技術路線

截污控源是流域水體水質提升的必要前提，故外源污染的治理至關重要[3]。根據實地勘察情況確定污水的處理方式。對于可納入城鎮污水收集管網的村莊，優先考慮將農村生活污水納入城鎮污水收集管網，集中統一處理；對于不能納入城鎮污水收集管網的污水，量大且易收集的，利用相應的截污或導流措施，采用一體化處理設備處理污水；對于無法截留、導流的污水，應在治理區域內對排污口進行前置圍擋強化處理，在強化區域內適量加入稀釋后的化學絮凝劑，降低進入流域水體的污染物濃度。在控制外源污染的前提下，采取水體生態修復的方法提升流域水質，通過向水體中投加微生物，同時輔以曝氣增氧、生態浮島、生物掛膜等技術手段，修復流域水體的生態，豐富水體生態群落，增加水體流動性，增強流域水體的自凈能力，達到流域水體水質長期穩定達標的目的。流域水體水質提升技術路線如圖1所示。

圖1 流域水體水質提升技術路線Fig.1 Technical roadmap for improving water quality in the basin

2.2 技術原理

流域水體生態修復是利用生態系統原理，通過定期定量投加復合微生物菌劑，輔以曝氣增氧、生態浮島和生物掛膜等技術手段，修復受損傷水體生態系統的生物群體及結構，重建健康的水體生態系統，修復和強化水體生態系統的主要功能，并能使生態系統實現整體協調、自我維持、自我凈化的良性循環。

2.2.1 復合微生物菌劑技術

本技術投加的復合微生物菌劑是從流域水體土著微生物中進行篩選，并擴大培養，將其中幾種具有不同降解功能和具有互生或共生關系的微生物以適當比例進行混合培養，并添加營養物質制成的[4-5]。其復合微生物菌劑的菌種主要有5種，分別為枯草芽孢桿菌、酵母菌、乳酸菌、光合細菌、硝化細菌，將其按數量3∶3∶2∶1∶1進行配比，并添加粉碎的米糠、玉米秸稈、紅糖等營養成分。

該方法培養的復合微生物菌劑可適應流域水體復雜的生活環境并能在短時間內大量繁殖，通過微生物的呼吸發酵，將水體中的有機質迅速分解成CO2和H2O或轉化成無害物質，使污染水體得以凈化；同時作用于流域底泥中的有機質，使其迅速分解，釋放出氨氮、硫化氫等有害氣體，使得底泥好氧層加厚，泥層減薄，加快底泥微量營養的釋放，有利于提高藻類多樣性，同時也可以阻隔下層黑臭底泥有害物質的釋放，加強在泥水界面間的好氧微生物對有機污染物分解能力，加快水體生態系統的物質循環和能量循環，提高水體的自凈能力。

2.2.2 曝氣增氧技術

采用鼓風機將空氣壓入輸氣管道，送入微孔管，以微氣泡形式分散到水中，微氣泡由底向上升浮，促使氧氣充分溶入水中，還可造成水流的旋轉和上下流動，使流域水體上層富含氧氣的水帶入底層，實現流域水體的均勻增氧[6]。持續不斷的曝氣增氧，水體自我凈化能力得以恢復提升，水體中微生物活躍，構建起水體的自然生態。

2.2.3 生態浮島技術

植物的生長繁殖過程需要大量營養，生態浮島植物的根系在水中形成的富氧環境和根系表面的生物膜能高效地降解水中的化學需氧量(COD)、氮、磷的含量，而根系膜內微生物產生的多聚糖能有效吸附水中懸浮物[7]。生態浮島能使水體透明度大幅度提高，同時水質指標也得到有效地改善，特別是對藻類有很好的抑制效果。

2.2.4 生物掛膜技術

流域水體中的微生物菌群往往因為缺乏依附場所喪失活性或缺乏大量增殖的場所，這是限制微生物降解效率的瓶頸。通過在流域水體中固定安裝制作好的掛膜填料，以此來增加微生物的依附場所，提高微生物的增殖速率，從而提高微生物的降解速率[8]。

3 水體治理效果

某流域水體水域面積約8 000 m2，平均深度約2 m，治理前水體感官差，水質為劣Ⅴ類。將此項水體治理技術應用于該流域水體，前期通過截污控源，封堵排污口，無法封堵的排污口設置圍擋，強化處理；后續采用生態修復的綜合治理措施，在該水體中投入曝氣設備10臺、生態浮島300 m2、生物掛膜若干，同時定期定量投加研制的復合微生物菌劑。該微生物菌劑投加前需進行活化，取該流域水體的水若干，加入復合微生物菌劑充分攪拌溶解，靜止活化0.5 h以上方可投灑[9-10]。

治理前1個月，每3 d投加一次復合微生物菌劑80 kg，后期每10 d天投加一次復合微生物菌劑40 kg。經過3個月的治理，該流域水體水質得到明顯提升。感官方面水體清澈，無異味散發，水生物活躍，水體生態得到修復，自凈能力增強。水體水質指標方面，通過水體試驗檢測分析，水質指標明顯提升，具體水質數據如表1所示。

表1 流域水體水質檢測結果Tab.1 Test results of water quality in the basin

根據水質檢測數據，該流域水體水質的COD、NH3-N、TP指標均在下降，水體溶解氧明顯增高，水體的pH值保持中性。其中，治理期1個月后，COD、NH3-N、TP指標分別下降18.75%、6.67%、28.85%，DO增加93.27%；治理期3個月后，COD、NH3-N、TP指標分別下降29.17%、9.52%、44.23%，DO增加148.49%，該流域水體水質明顯提高，且優于地表Ⅴ類水[11]。

4 結束語

該流域水體截污控源后，通過定期定量投加復合微生物菌劑，同時投入曝氣增氧、生態浮島和生物掛膜等技術手段，能恢復流域水體生態系統的生物群體及結構，流域水體中的微生物、植物、動物群落豐富，水體中COD、NH3-N、TP的含量明顯降低，DO明顯增加，水體自凈能力增強。本生態修復水體技術效果顯著，適合推廣應用于小流域水體治理。