生物修復(fù)技術(shù)在無錫市前胡村浜河道治理中的應(yīng)用

金雪林 ，李京輝，施懷榮，王浩淵，王 靜

（1.江蘇省無錫市水利局，214031，無錫；2.北京市水務(wù)局，100038，北京；3.北京邦源環(huán)?？萍加邢薰荆?00124，北京）

一、河道污染現(xiàn)狀及成因

1.污染現(xiàn)狀

江蘇省無錫市前胡村浜是廣益街道城中村里的一條半封閉河道。河道總長約650 m，水面平均寬約10 m，水均深約4 m，底泥厚約0.8 m。由于歷史原因，城中村的污水管網(wǎng)布設(shè)復(fù)雜，無法做到徹底截污，仍然存在雨污混流的現(xiàn)象，河道兩岸各村巷排放的生活污水及雨水是主要的補(bǔ)水來源，排污量達(dá)200 t/d。再加上缺乏清潔的補(bǔ)充水源，水體散發(fā)出強(qiáng)烈的刺激性氣味，并且底泥上翻現(xiàn)象明顯，臭氣強(qiáng)度接近4級強(qiáng)臭。前胡村浜黑臭河道導(dǎo)致區(qū)域生態(tài)失衡的同時(shí)，也嚴(yán)重影響了周圍居民的正常生活。

2.污染成因

經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，引起前胡村浜水體黑臭的原因主要有兩方面——外源污染和內(nèi)源污染。已有研究表明，雨污混流帶來的生活污水是導(dǎo)致城市河道黑臭的最普遍和最主要的污染源，即外源污染。內(nèi)源污染主要是河道所淤積的黑臭底泥二次釋放污染物引起的。

二、生物修復(fù)技術(shù)機(jī)理

目前，常用水體治理方法有化學(xué)法、物理法和生物法，但物理和化學(xué)方法只能暫時(shí)改善水質(zhì)，并且極易造成二次污染。利用生物技術(shù)治理河道湖泊是一項(xiàng)效果明顯且長久的治理方法。該方法通過刺激土著微生物（如異氧微生物、水體微型動(dòng)物變形蟲、鞭毛蟲等）迅速生長和繁殖，形成種群優(yōu)勢，并通過恢復(fù)底泥活性，在最短時(shí)間內(nèi)原位消化底泥污染物，有效抑制藻類繁殖，建立微生物—浮游生物—魚類這一食物鏈為體系的微生態(tài)系統(tǒng)，從而恢復(fù)和提升水體的自凈能力，改善水質(zhì)。此方法具有施工簡單、原位治理、標(biāo)本兼治的特點(diǎn)，并能夠最大程度地降低二次污染對環(huán)境造成的危害。本工程中用到的生物產(chǎn)品包括Bacto-Zyme 1011系列生物復(fù)合酶和Bpa-1017系列微生物凈水劑。

1.Bacto-Zyme 1011系列生物復(fù)合酶

Bcato-Zyme 1011系列生物復(fù)合酶是從微生物分泌物中提取的一系列天然有機(jī)的、含多種酶類的復(fù)合產(chǎn)品，對環(huán)境影響較小。它通過降解水中的污染物質(zhì)，使水體的污染負(fù)荷降低，從而使水質(zhì)得到改善和恢復(fù)。

2.Bpa-1017系列微生物凈水劑

Bpa-1017系列微生物凈水劑中含有五類微生物菌群，這些微生物是從自然水體內(nèi)篩選出的對水體水質(zhì)凈化效率高、適應(yīng)性強(qiáng)的高效好氧微生物。在水體溶解氧恢復(fù)到2 mg/L以上后，通過向目標(biāo)水體中投加該微生物凈水劑可以對水體中的微生物進(jìn)行定向培養(yǎng)和馴化。另外，微生物凈水劑可以通過不同菌群之間相輔相成的交互作用，強(qiáng)化水體的自凈能力。

三、河道治理工程及治理結(jié)果分析

1.河道治理情況

由于黑臭水體受污染情況復(fù)雜，單用一種修復(fù)方法往往不能達(dá)到理想的效果，因此，工程采用了“生物治理+生態(tài)維護(hù)”的模式改善河道水質(zhì)。同時(shí)，針對每天都有污水匯入的情況，實(shí)施污水的預(yù)處理以及河道人工生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)等相關(guān)措施進(jìn)行水質(zhì)治理，并通過生態(tài)系統(tǒng)的改善和維護(hù)，重新實(shí)現(xiàn)區(qū)域生態(tài)平衡。治理目標(biāo)為達(dá)到江蘇省黑臭河道限定閥值，部分指標(biāo)達(dá)到地表水Ⅴ類以上標(biāo)準(zhǔn)（GB 3838—2002）。

根據(jù)水體污染情況，將前胡村浜從上游到下游分為三個(gè)區(qū)段分別進(jìn)行治理。工程前期應(yīng)用Bcato-Zyme 1011系列生物復(fù)合酶，迅速削減水體的污染負(fù)荷，提升水體的溶解氧含量，刺激土著好氧微生物的大量繁殖，基本消除水體的黑臭現(xiàn)象；然后應(yīng)用Bpa-1017系列微生物凈水劑提升水體透明度，從而達(dá)到提升水質(zhì)的效果，治理周期為3個(gè)月；后期主要通過在排污口建設(shè)納污生態(tài)浮島，并在河道內(nèi)鋪設(shè)水下人工森林，為水體中的微生態(tài)系統(tǒng)提供穩(wěn)定著床，從而形成強(qiáng)大的凈化功能，以實(shí)現(xiàn)水質(zhì)的生態(tài)維護(hù)。本工程于2012年7月下旬開始施工，根據(jù)項(xiàng)目的特點(diǎn)分為治理期和維護(hù)期進(jìn)行生物修復(fù)。

表1 不同治理時(shí)期水質(zhì)狀況

2.治理結(jié)果分析

（1）pH

由表1可以看出，治理前后前胡村浜水體的pH從9.2下降到7.5，符合地表Ⅴ類水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，此后水質(zhì)維護(hù)期內(nèi)pH值處于較穩(wěn)定的水平。

（2）DO

溶解氧（DO）在治理前濃度極低，為0.15 mg/L，接近厭氧狀態(tài)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于江蘇省黑臭河流標(biāo)準(zhǔn)值2 mg/L，反映出前胡村浜河道水質(zhì)已經(jīng)處于嚴(yán)重的惡化狀態(tài)。通過生物技術(shù)進(jìn)行強(qiáng)化治理之后，水體DO恢復(fù)到4.01 mg/L，高于江蘇省黑臭河流標(biāo)準(zhǔn)值2 mg/L，并符合地表Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)，說明水體的復(fù)氧能力得到了極大的提升。工程后期，通過人工浮島和水下森林的建設(shè)，河道水質(zhì)逐步得到恢復(fù)，DO水平可達(dá)6.34 mg/L，符合地表Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)。在較高濃度的DO水平下，好氧微生物大量繁殖，水體的微生物多樣性逐步得到恢復(fù)，從而河道的自凈能力得到提升，水質(zhì)得到改善。

（3）COD

對前胡村浜河道水體進(jìn)行生物治理前，水體中COD濃度高達(dá)179.7 mg/L，為地表Ⅴ類水標(biāo)準(zhǔn)值的3倍以上。通過生物治理后，底泥中土著微生物被激活，生化反應(yīng)效率提高，有機(jī)物的分解速率增加，從而有效降低了河道水體中的COD濃度。治理后的COD濃度為32.3 mg/L，達(dá)到國家地表水Ⅴ類水標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)過生態(tài)維護(hù)，CODMn為6.97 mg/L，在養(yǎng)護(hù)期保持在7.5mg/L以內(nèi)，遠(yuǎn)低于江蘇省黑臭河道標(biāo)準(zhǔn)值15 mg/L。

（4）BOD5

治理后水體中的BOD5濃度從97.5 mg/L下降到14.3 mg/L。大幅度的濃度下降說明生物治理的方法通過微生物對有機(jī)污染物的降解，減少了有機(jī)物分解對溶解氧的消耗，從而使溶解氧的濃度增加，進(jìn)而降低了BOD5濃度。治理后的河道水體中BOD5濃度為14.3 mg/L，在養(yǎng)護(hù)期為 12.7 mg/L，已達(dá)到江蘇省黑臭河道的限制閥值，并非常接近地表水Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)值10 mg/L。

（5）NH3-N

由于生物復(fù)合酶提高水體內(nèi)微生物生化反應(yīng)速率，前胡村浜水體中的NH3-N濃度明顯降低，由治理前的24.53 mg/L下降為3.21 mg/L。隨著治理時(shí)間的推移，結(jié)合各類水體維護(hù)措施，河道水體中的NH3-N濃度有望降低至地表Ⅴ類水標(biāo)準(zhǔn)。但是在維護(hù)期間，NH3-N濃度高達(dá) 7.74 mg/L和6.95 mg/L，雖低于江蘇省黑臭河道的限制閥值，但較強(qiáng)化治理階段濃度有較大程度的上升，主要原因在于此時(shí)正值夏季，雨水多，雨污混流造成的面源污染進(jìn)入河道中，成為河道水體中氮磷營養(yǎng)鹽的主要來源之一。

（6）TP

總之通過生物修復(fù)治理，水體內(nèi)TP濃度大幅度降低，治理前后TP濃度分別為4.77 mg/L和1.24 mg/L。隨著治理時(shí)間的推移，結(jié)合各類水體維護(hù)措施的實(shí)施，河道水體中的TP濃度已經(jīng)下降到0.39 mg/L，低于江蘇省黑臭河道的限制閥值。同時(shí)，河水的透明度比治理前有所提高。

四、結(jié) 論

根據(jù)前胡村浜河道水環(huán)境現(xiàn)狀，結(jié)合水質(zhì)惡化的實(shí)際表象及污染程度，實(shí)施有針對性的生物治理工作。經(jīng)過生物治理，水色由黑灰色轉(zhuǎn)變?yōu)榫G色，水體臭味及底泥上翻現(xiàn)象得到消除，水體表觀特征得到了明顯改善。同時(shí)，通過生物治理，水體內(nèi)污染物濃度如 COD、BOD5、NH3-N、TP 等大幅度降低，水體pH、DO逐步得到恢復(fù)。隨著后期以生態(tài)修復(fù)為主要手段的日常維護(hù)，前胡村浜水環(huán)境狀況將得到進(jìn)一步改善，區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)將逐步實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)平衡。

[1]陳彬.加拿大微生物技術(shù)在上海市中心城區(qū)黑臭河道治理中的應(yīng)用[J].上海水務(wù)，2006，22（3）.

[2]錢嫦萍，王東啟，陳振樓，等.生物修復(fù)技術(shù)在黑臭河道治理中的應(yīng)用[J].水處理技術(shù)，2009，35（4）.

[3]王鵬，高超，姚琪，等.太湖丘陵地區(qū)農(nóng)田氮素遷移的時(shí)空分布特征[J].環(huán)境科學(xué)，2008，27（8）.

[4]王英才，劉永定，郝宗杰，等.上海市幾條黑臭河道治理效果的比較與分析[J].水生生物學(xué)報(bào)，2009，33（2）.

[5]張落成，吳楚材.無錫市水環(huán)境變化及其引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害問題與對策[J].生態(tài)環(huán)境，2004，13（1）.

[6]朱亮，苗偉紅，嚴(yán)瑩.河流湖泊水體生物生態(tài)修復(fù)技術(shù)述評[J].河海大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)），2005，33（1）.