更新時間：2014-03-11 07:40 來源：第一論文 作者: 閱讀：3259 網友評論0條

論文作者：劉軍 劉志標2 李青2 陳洽群1 劉斌1

 摘要：通過底泥生物氧化、水體生物修復、河涌生態恢復等生物修復技術，對廣州市白云區朝陽涌黑臭河道水體進行治理。結果表明，在每天進水流量1800~2300 m3，水力停留時間為2.17~2.78 d的高負荷 工業 廢水和生活污水沖量情況下，通過生物治理，消除了上游預處理河段水體黑臭現象，使中下游 自然 潮汐狀況下水體潔凈好氧。表明在一定污水流量情況下對城市黑臭河涌進行生物治理，能有效地消除水體黑臭、延長河涌生物鏈、增加水體生物多樣性、提高河涌水體自凈能力，為城市黑臭河涌治理和養護提供了切實可行的 方法 。

關鍵詞：黑臭河道 生物修復 生態恢復 底泥生物氧化

 Keywords： Black-odor river Bioremediation Ecological-mediation Bbiologic oxidation of the sediment in the river

 河涌黑臭是我國城市河網的一個普遍現象，嚴重 影響 居民生活、城市形象和生態環境，治理黑臭河涌已成為城市水環境治理的重要組成部分。

 生物修復是環境工程領域剛剛興起的一門新技術，已成功 應用 于土壤、地下水、河道和近海洋面的污染治理[1~5]。為了進一步探索華南地區高負荷污水流量和潮汐狀況下的黑臭河涌生物治理技術，在廣州市白云區朝陽涌進行了黑臭水體生物修復試驗。

1 試驗河涌和測試方法

1.1 試驗河涌

 朝陽涌位于廣州市白云區石井街，為感潮河涌全長3200 m，平均寬度5.8 m,平均底泥深度0.9 m。由于上游大量工業廢水、生活污水排入河涌，近十年來河涌一直處于黑臭狀態。

1.2 試驗方法及工藝參數

 從紅星工業區第1排放口向廣花高速公路方向，人工壘壩截流875 m作為預處理河段，人工截流使預處理河段水位穩定在0.8~1.1 m以上，總水量為5000 m3 左右，每天上游排放污水1800~2300 m3，平均水力停留時間為2.17~2.78 d。預處理河段下游為自然潮汐河段，人工壩上留有泄洪孔，以便在暴雨和上游污水排放量加大情況下，直接排入潮汐河段(見圖1)。

1.3 預處理河段處理方法

 紅星工業區第1排放口前放養鳳眼蓮，同時在鳳眼蓮下懸掛2~3 m3生物填料，設置射流式增氧機1臺(1.10 kW，每臺增氧量為3.5 kg/h)地埋式生物反應器1套;紅星工業區第2排放口設置接觸氧化池1套;預處理河段布置5臺水車式增氧機，其中1臺為永久性增氧設施(1.50 kW，增氧量為2.6 kg/h)，4臺為臨時性增氧設施(0.75 kW，增氧量為1.5 kg/h)(見圖1)。

1.4 藥物處理方法

藥物處理分3個階段。

第一階段：底泥生物氧化 60 d(8月23日~10月23日)

 利用河道底泥接種專業培養基，定向擴增河涌土著微生物，制成土著微生物培養液，將微生物培養液(細菌含量1×106pic/mL)，和一定量共代謝底物等輔助藥物一起共250 kg，加上6.6加侖Bio-energizer生物促生液(簡稱BE，美國普羅生物技術公司生產)、3.3加侖Micatrol生物解毒劑(簡稱MIC，美國普羅生物技術公司生產)，用黑臭河水稀釋混合后，直接噴射于河涌底泥內，以促進河涌底泥生物氧化。此過程連續進行5 d后，采用上述方法連續30 d向河涌底泥噴灑3.3加侖/d BE，然后將劑量減半，連續25 d進行底泥生物氧化。

第二階段：水體生物修復 30 d(10月24日~11月24日)

 在第一階段底泥生物氧化基礎上，連續30 d在預處理河段均勻潑灑2加侖/d BE和50 kg微生物培養液，同時啟動水體增氧設施，藥物使用量根據當天污水流量和污水CODcr、NH3-N等指標作適當調整。隨著水體好轉將藥物劑量使用量降至0.5加侖/d，至第二階段結束。

第三階段：河涌生態恢復 20 d(11月25日~12月15日)

 按照污水排放量，每天向紅星工業區第1、第2排放口投加25 mg/L微生物培養液和2 mg/L BE、1 mg/L MIC，每周向預處理河段均勻潑灑2加侖BE，根據當天污水流量和污水CODcr、NH3-N等指標適當調整BE劑量或采用其他應急措施。

1.5 采樣點及采樣方法

 水體采樣點分別位于紅星工業區第1排放口(1#)、紅星工業區第2排放口上游(2#)、紅星工業區第2排放口下游(3#)、木橋(4#)、高速公路(5#)、朝豐路橋上游(6#)，用500 mL取樣瓶直接取樣，并于當天測定各項指標。(見圖1)

 底泥采樣點同水體,用自制底泥采樣器(直徑15 cm玻璃柱)取河床表面20 cm泥柱，在30 ℃烘箱24 h烘干，取烘干泥樣測底泥TOC和底泥生物活性(G值)。

圖1 朝陽涌1#~6#采樣點示意圖

1.6 測定項目及方法

1.6.1理化指標測定及方法

 DO采用上海產溶解氧測定儀，于每天上午11：00現場測定;透明度采用自制塞氏盤進行測定，于每天上午11：00現場測定;pH采用上海產筆式pH計，于每天上午11：00現場測定;NH3-N采用納氏比色法進行測定;H2S采用碘量法進行測定;CODCr采用重鉻酸鉀法測定;底泥TOC參照土壤TOC測定方法。

1.6.2 生物學指標測定及方法

 細菌總量：采用平板培養法;微型動物：用吸管吸取1滴(約0.05 mL)水樣，在血球計數板上直接進行活體觀察并計數;以上指標測定方法見 文獻 [6];底泥生物活性(G值)：見文獻[7]。

2 試驗結果與 分析

2.1 污染源生物處理效果

 經過20 d運行，紅星 工業 區第1排放口地埋式生物反應器對污水CODCr除去率可達20%左右;紅星工業區第2排放口接觸氧化池對污水CODCr除去率可達50%左右。二排放口污水排放總量1800~2300 m3/d，排放污水平均CODCr(3#)穩定在150 mg/L左右。

2.2 預處理河段底泥生物氧化處理結果

 底泥耗氧是河涌黑臭的重要原因之一。由于朝陽涌長期受納來自上游的工業廢水和生活污水，污染物和生物殘體、固體顆粒等沉入河底，形成80~120 cm的黑色底泥，底泥通過物理、化學及生物作用進行遷移和轉化， 影響 上覆水體。

 通過60 d的底泥生物氧化，6個樣點底泥平均TOC由28.28 g/kg降低至9.10 g/kg，降低了近2/3倍;底泥生物降解能力(G值)由1.7 kg/kg.h升至5.6 kg/kg.h，提高了近2.3倍。

圖2 各取樣點水體透明度變化

2.3　水體透明度及色澤變化

 從10月24日水體生物修復開始，10 d內，預處理河段水色發生了明顯變化，由黑色變為灰白色、褐色;10月30日預處理河段下游潮汐河涌水體已基本消除黑臭現象; 11月12日，預處理河段水體開始發綠，并呈現下午變綠，上午變黑的變化 規律 ;11月15日全河段藻類大量繁殖，迅速消除黑臭。從上游至下游，呈現暗灰色-灰黃色-黃綠色的漸變過程，水體透明度也穩步提高，從上游暗灰色水體的12 cm左右，提高到下游高速公路的35 cm左右，并且呈現從上游到下游逐步提高的趨勢(見圖2)。

2.4水體pH和溶解氧變化

 隨著河涌底泥和水體生物修復的不斷加強，11月12日預處理河段下游出現藻類, 水體pH上升，從上游到下游(1#~6#)，pH從7.3逐步上升為8.1左右，從11月20日開始，2#~6#采樣點，pH穩定在8.1~8.3，而1#采樣點(排污口)一直保持在6.9~7.3。11月5日前，河涌水體一直為黑臭狀態，水體溶解氧0.3 mg/L左右，隨著水體生物修復進程，河涌溶解氧逐步提高，并呈現從上游到下游穩步增高的趨勢。11月5日，經過綜合措施處理，預處理河段水體開始變灰變白，3#~6# DO已升至0.8~0.9 mg/L，此后穩步增長，至11月15日預處理河段3#~6# DO已穩定到3.5~4.8 mg/L。并且從上游到下游，DO值呈現逐漸增加的趨勢(見圖3)。

圖3 各取樣點水體DO值變化

2.5 水體CODCr和BOD5變化

 隨著生物促生劑的投加和生物修復措施的進行，處理河段CODCr和BOD5明顯低于進水，并且隨著時間的推移，這一結果不斷加強，10月24日剛開始處理時，從二排污口匯合點(3#)到朝豐路上游(6#)預處理河段河段CODCr去除率僅為8.2%(包括河水稀釋作用)，11月5日，河涌CODCr去除率為27.4%，11月5日后，CODCr去除率一直穩定在30%左右(見圖4、圖5)。

 從11月5日河涌生物系統強化后，BOD5去除率提高至60%以上，并保持穩定，從河涌NH3-N、H2S等還原性產物濃度變化上看，從二排污口匯合點(3#)到朝豐路上游(6#)預處理河段，11月5日以后NH3-N去除率明顯上升(包括河水稀釋作用)，從11.8%增加到29%，隨后穩定在39%左右(見圖6)。

 H2S含量過高是河涌黑臭的主要原因之一。隨著生物修復的治理效果逐步加強，河涌H2­S含量從上游對照0.03 mg/L降至處理河段下游未檢出，表明經過生物修復后，處理河涌已初步建立好氧潔凈生物體系。

圖 4 各取樣點水體CODCr值變化

圖5 各取樣點水體BOD5值變化

圖6 各取樣點水體NH3-N值變化

2.6 水體生物相變化

 對水體中細菌總數觀察計數的結果表明，隨著水體生物修復和水質的改善處理，河涌水體異養細菌總數較上游少了1個數量級(上游污水異養菌總數為0.9×106~1.3×106 PIC /mL，處理河段下游異養菌總數為0.7×105~1.3×105 PIC/mL)。對水體微型動物觀察表明，各樣點的變形蟲、鞭毛蟲、纖毛蟲、輪蟲等種類和數量往往隨著細菌和藻類的生長高峰而增加。11月13日開始下游潮汐河涌中出現了大量枝角類水蚤(紅蟲)，之后出現了小魚。

3 討 論

3.1 底泥生物氧化和河涌水體生物修復

 底泥是河涌生態系統的重要組成部分，主要由無機礦物、有機物、和流動相組成。底泥 影響 上覆水體水質;底泥的緩沖能力決定了水質的穩定性，也決定了上覆水體藻相的穩定性;底泥的微生物活性決定了對河涌有機物污染分解速度，從而決定了河涌的凈化能力[8~10]。

 本試驗中，利用生物修復技術，通過實驗室小規模試驗，從十多種方案中，選擇了兩種高效配方，用于河涌底泥生物氧化，通過靶向給藥技術直接噴射于河涌底泥內，促進河涌底泥氧化，通過檢測表層20 cm底泥TOC和生物降解能力(G值)以確定底泥氧化程度和生物活性，至9月23日下游河涌(6#)底泥TOC已從17.9 g/kg降至5.9 g/kg，生物降解能力提高到5.6 kg/kg.h(可能是該河段在2002年4~5月曾做過底泥氧化，底泥狀況一直較上游好)。底泥氧化層的形成，為河涌潔凈好氧生態系統的建立創造了良好的條件。10月30日下游河涌底泥營養鹽釋放，水體率先開始變綠。11月3日下游河涌已形成穩定的潔凈好氧生態系統，水體色澤和潮汐水一致，透明度有時高達60 cm。

3.2 城市黑臭河涌生物治理技術

 城市河涌擔負著防洪排澇、景觀 旅游 、生態環境等多種功能，是城市建設的重要組成部分。河涌整治一直作為政府的“民心工程”、 “形象工程”而備受重視。在城市河涌整治中，往往重視清淤,駁岸,綠化和截污等表面工程，而不重視底泥和水體生物修復，更不重視河涌生態體系建立，這樣導致城市河涌整治中邊治邊黑，邊黑邊治，不能從根本上改善河涌水質和自凈能力。截污雖然能從源頭上解決部分污水排放 問題 ，但河涌是一個開放的水體，面源污水和其它污染源不可能完全截住。清淤雖然能除去部分底泥，清淤后下層底泥仍將為新的內源性污染源。僅通過截污、清淤、沖水，即使短期內能解決黑臭的問題，由于河涌好氧潔凈生態系統尚未建立，水體的自凈能力有限，一旦河涌納污很快又恢復到黑臭狀況。本試驗結果表明，在沒有完全截污的情況下，通過底泥生物氧化和水體生物修復，配合河涌生態恢復技術，能有效地消除了水體黑臭，逐步建立河涌潔凈好氧生態系統，延長河涌生物鏈，增加水體生物多樣性，提高河涌水體自凈能力。生物修復是城市黑臭河涌治理不可或缺的治理措施。本試驗為城市黑臭河涌的生物治理提供了一個可行的技術方案

參考 文獻

 1 沈德中.污染環境的生物修復.北京:化學 工業 出版社環境 科學 與工程出版中心，2002.1~21

 2 Alan scragg. Environmental Biotechnology. Essex:pearson Education Limited，1999.105~137

 3 Awford R L，Crawford D L. Bioremediation principle. Cambridge: cambridge university press，1996.187~250

 4 Brewster B L. Enhance Remediation Efforts. Environmental protection ，1992，6：28~32

 5 徐亞同，史家樑，袁 磊.上澳塘水體生物修復試驗.上海環境科學, 2000，19(3):480~484

6 國家環保局編.水和廢水 分析 監測 方法 .北京: 中國 環境科學出版社，1997

7 李 軍，王淑瑩.水科學與工程實驗技術，北京:化學工業出版社，2001.45~67

 8 馬 放，任南琪，楊基先.污染控制微生物學實驗.哈爾濱：哈爾濱工業大學出版社，2002.51~72

 9 華東師范大學.蘇州河底泥對水環境的影響及處理對策(上海市科委攻關項目 研究 報告)，1998

10 方宇翹，馬梅芳.蘇州河底泥污染特征研究.上海環境科學，1990，9(11)：10~15

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