基于微生物修复技术的黑臭水体底泥治理研究

程炜

【摘 要】为助力我国黑臭水体治理行动,本文通过微生物修复技术和常规的曝气复氧技术对黑臭水体底泥治理进行了研究,发现基于微生物修复技术能降低黑臭水体底泥厚度、 底泥COD、 上清液COD、 上清液NH3-N等指标值,对黑臭水体底泥治理效果明显,适合大范围推广. 【期刊名称】《环境与可持续发展》 【年(卷),期】2019(044)001 【总页数】3页(P151-153)

【关键词】微生物修复技术;黑臭水体;底泥;曝气复氧 【作 者】程炜

【作者单位】同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司, 上海 200092 【正文语种】中 文 【中图分类】X21

我国水资源分配不均，南多北少，同时又存在季节分配不均，夏秋季雨水多，春冬季雨水少[1]。这导致在旱季城市河道和湖泊等水体水动力不足，很多富含有机污染物的生活垃圾沉积下来。这些底泥中大量的污染物富含氮磷等营养物质，不停地向水体释放，是水体污染的重要来源。此类污染物在水体发酵、恶化，长此以往将严重影响到工农业生产和人们的生活。

因此城市黑臭水体治理成为《水污染防治行动计划》(以下简称“水十条”)的重点工作之一。“水十条”对城市黑臭水体治理的路线图和目标进行了规定，即到2020年，地级及以上城市建成区黑臭水体均控制在10%以内；2030年，全国城市建成区黑臭水体总体得到消除。《城市黑臭水体治理攻坚战实施方案》又进一步细化了治理目标：到2018年年底，直辖市、省会城市、计划单列市建成区黑臭水体消除比例高于90%，基本实现长制久清；到2019年年底，其他地级城市建成区黑臭水体消除比例显著提高；到2020年底到达90%以上。此外，方案还鼓励京津冀、长三角、珠三角区域城市建成区尽早全面消除黑臭水体。为落实“水十条”提出的目标和要求，住建部会同生态环境部等部委编制了《城市黑臭水体整治工作指南》，该指南对城市黑臭水体流程、技术与政策保障等作出了相应规定。同时各地方的相关部门近些年加大了对城市污水的防治工作，一些截污工程、污水处理厂的建设大大降低了城市水体的污染物，但是以往污染底泥中的有害物质仍会导致水体恶化，对水体生态系统造成影响。因此，对水体底泥进行修复治理是解决城市河道水体恶臭的根本方法[2]。微生物方法是指利用微生物对黑臭水体进行修复，这种方法不存在二次污染的问题，同时费用比较低，见效快，是一种比较不错的修复方法[3]。该方法唯一的缺点是不同特性的底泥需要不同的微生物，在进行黑臭水体修复时，需要对微生物进行选择。

为助力我国各地黑臭水体治理行动，本文对单纯的水体曝气复氧治理技术、微生物菌种修复治理技术进行了比较研究，探讨了它们在黑臭水体修复治理的研究前景。 1 材料和方法 1.1 微生物菌种

试验用微生物菌种来自江西调水人生态环境工程有限公司生产的生物底改产品，该产品是从黑臭河道底泥中分离出的特殊菌群、生物分解因子等，并添加了微量矿物元素。该产品能有效分解水体沉积有机物，改善底泥质量，维持底泥微生物系统。

1.2 载体

载体来自于江西调水人生态环境工程有限公司生产的生态带。该生态带有好氧、厌氧和兼性厌氧三个反应区，不同的污染物通过生态带时发生一系列生化反应而除去。该生态带同时还具备以下几个优点：稳定性好、比面积大、比重轻和利于固定等特点。 1.3 装置设备

试验分为A、B两个装置，都安装了曝气装置，大小均为直径0.1m、高0.75m的圆柱玻璃器皿。A装置安装了生态带，上面有微生物菌种，B装置不添加任何填充物、微生物，为空白试验装置。 1.4 试验样品

试验样品取自城市主要泄洪河道，主要接纳生活污水的排水，是典型的黑臭水体。将采集样品沉淀后测定底泥厚度，同时测定试验样品的底泥、上清液COD，上清液NH3-N。试验样品各指标初始值如下，A装置：底泥厚度为10cm，底泥COD为21782mg/kg，上清液COD为225.32mg/L，上清液NH3-N为24.56mg/L，B装置：底泥厚度为10cm，底泥COD为21675mg/kg，上清液COD为228.16mg/L，上清液NH3-N为24.37mg/L。 1.5 测样及分析

A、B装置每天定时进行曝气复氧，之后沉淀1小时进行取样测定各指标。其中上清液指标在沉淀后选取测试，底泥COD测试从装置底部取出，之后离心、烘干、研磨至恒重进行测定。同时测定刚才取样前的底泥厚度并记录。各项测定指标均采用国家相关标准方法。 2 结果与讨论 2.1 底泥厚度变化分析

图1反映了底泥厚度随试验时间的变化，可以看出，A、B反应装置总的趋势一致，

都是随反应时间的延长底泥厚度变小。在开始的1～3天A反应装置的底泥厚度是先增加后减小，在第6～7天时厚度又稍微有所增加，之后一直减少到2cm左右。在开始的1～4天B反应装置也是先增加后减小，之后厚度一直减少到4cm左右。 图1 A、B装置随试验时间底泥厚度变化

从图1可以看出，添加了微生物菌种的A反应装置其去除底泥的效果要好于B反应装置。在开始的1～3天底泥厚度表现出不减反增的现象，可能是在曝气复氧的作用下，A、B反应装置中的好氧微生物大量繁殖，微生物数量上升，形成结构蓬松的菌胶团，导致底泥厚度的增加[4]。在第3天之后底泥厚度大大降低可能是因为微生物菌种的净化作用，底泥层矿化速度加快，底泥层厚度变小。在第23天之后A反应装置底泥厚度一直在2cm左右，小于B反应装置的4cm，可能是因为A反应装置底泥基本已经无机化，底泥厚度达到稳定状态。 2.2 底泥COD变化分析

图2是底泥COD随时间的变化趋势。从图2可以看出A、B反应装置随试验时间的延长底泥COD值都呈下降趋势。在开始的1～3天A、B反应装置的底泥COD都是先增加，随后值减小。A反应装置底泥COD在第30天的时候达到了1572mg/kg，底泥COD去除率达到92.8%。B反应装置底泥COD在第30天的时候达到了6709mg/kg，底泥COD去除率达到69.0%。总的来看，A反应装置底泥COD去除效果明显好于B反应装置。 图2 A、B装置随试验时间底泥COD变化

底泥COD的来源主要有两个部分，一是底泥中的各种微生物，另外一个是底泥中原有的有机污染物[5]。在开始的1～3天底泥COD不减反增，可能是因为在曝气复氧条件下，底泥中微生物大量繁殖所致。之后A反应装置底泥COD去除效率明显优于B反应装置，可能原因是A反应装置添加了多种微生物菌群，其中可能包含一些底泥土著微生物难以降解的诸如酚类、苯环类有机物。

2.3 上清液COD变化分析

图3是上清液COD随时间的变化趋势。从图可以看出A、B反应装置随试验时间的延长上清液COD值都呈下降趋势，上清液COD随时间的波动要大于底泥厚度、底泥COD变化，同时A反应装置和B反应装置上清液的区别不是很明显。在刚开始的前几天波动大，之后趋于平缓。经过30天的反应，A、B装置上清液COD值只有70mg/L左右了。可见加微生物菌种和直接采用曝气复氧的方法都能净化上清液，对黑臭水体都能起到良好的处理效果[6]。 图3 A、B装置随试验时间上清液COD变化 3 结 论

为落实《水污染防治行动计划》提出的关于黑臭水体治理目标和要求，住建部和生态环境部发布了《城市黑臭水体治理攻坚战实施方案》和《城市黑臭水体整治工作指南》进一步细化黑臭水体治理目标，并对城市黑臭水体流程、技术与政策保障等作出了相应规定。为助力我国黑臭水体治理行动，本文通过微生物修复技术和常规的曝气复氧技术对黑臭水体底泥治理进行了研究。研究得出如下结论：基于微生物修复黑臭水体底泥治理效果明显，其能大大降低底泥厚度、底泥COD、上清液COD、上清液NH3-N等指标，该方法要明显优于目前黑臭水体常规的曝气复氧操作，经过该技术处理后，黑臭水体水质可以得到明显改善。在目前我国很多城市普遍存在黑臭水体这一情况，摸清黑臭水体的具体原因，选择适宜的菌种，对黑臭水体改善能够取得事半功倍的效果。

【相关文献】

[1]吴芳，张新锋，崔雪锋.中国水资源利用特征及未来趋势分析[J].长江科学院院报，2017，34(1)：30-39.

[2]顾竹珺，陈夷萍，冯嘉萍，等.城市河道底泥基于固化/稳定化处置技术的发展瓶颈与可持续利用途径[J].净水技术，2017(6)：22-29.

[3]刘建福，陈敬雄，辜时有.城市黑臭水体空气微生物污染及健康风险[J].环境科学，2016，37(4)：1264-1271.

[4]姚宸朕，徐志嫱，杨杰，等.固定化微生物技术原位削减河道黑臭底泥的中试研究[J].灌溉排水学报，2018，37(3)：122-128.

[5]徐熊鲲，谢翼飞，陈政阳，等.曝气强化微生物功能菌修复黑臭水体[J].环境工程学报，2017，11(8)：4559-4565.

[6]李广胜，雷利荣.曝气复氧+微生物菌剂修复黑臭河道工程试验[J].环境工程，2018(4).