河道生態(tài)治理效果研究
——以上海市寶山區(qū)月浦鎮(zhèn)姚家灣為例

施雪明

（上海市寶山區(qū)水務(wù)局月浦水務(wù)管理所，上海 201941）

隨著我國(guó)城鄉(xiāng)一體化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，農(nóng)村生活條件與經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平得到很大提高。與此同時(shí)環(huán)境染污問(wèn)題接踵而來(lái)。目前，環(huán)境染污問(wèn)題較為嚴(yán)重，農(nóng)村很多河道水質(zhì)劣質(zhì)，河道黑臭嚴(yán)重，治理黑臭水體勢(shì)在必行，河道達(dá)標(biāo)生態(tài)整治進(jìn)入一個(gè)攻堅(jiān)戰(zhàn)的新時(shí)期。

河道生態(tài)治理是基于污染物降解（微孔曝氣+微生物載體+微生物投放+水體循環(huán)系統(tǒng)）+生態(tài)建立（水生植物種植+水生動(dòng)物調(diào)控）＋水質(zhì)應(yīng)急處理（水質(zhì)凈化藥劑），利用水生植物吸收氮、磷，用自然方法建立生態(tài)平衡。

1 運(yùn)行條件和方法

1.1 河道介紹 上海市寶山區(qū)月浦鎮(zhèn)姚家灣河道呈南北方向，河道生態(tài)治理裝置2017年初建設(shè)完成，正常運(yùn)行已有10個(gè)多月，收集人數(shù)是本地人500人，外地人有350人，處理池水量是120t/d，占地面積約300m2。

1.2 河道治理技術(shù)方法 河道治理技術(shù)方法如圖1所示。

圖1 河道技術(shù)流程

1.2.1 污染物降解 本方案主要采用微孔曝氣增氧方式，以微生物載體、微生物投放、水體循環(huán)系統(tǒng)為輔助措施。

（1）微孔曝氣。微孔曝氣設(shè)置2套，主要設(shè)置于微生物載體區(qū)，每套微孔曝氣設(shè)置沿河段軸向布置，采用納米技術(shù)曝氣盤(pán)，使氧氣易溶于水體中，有效提高水體DO，鼓風(fēng)設(shè)備采用潛水式羅茨鼓風(fēng)機(jī)。

（2）微生物載體。微生物載體是從日本引進(jìn)的一種全新的織物型生物膜載體技術(shù)。其是一種仿生系統(tǒng)，模仿污水處理系統(tǒng)內(nèi)的植物原理，通過(guò)優(yōu)化織物填料以使其利于生物膜的形成和再生，從而大大提高污水處理的效果。生物繩填料的適用性很強(qiáng)，幾乎適用于各種類(lèi)型的污水處理工藝和生物反應(yīng)器，其關(guān)鍵在特殊加工工藝的生物膜載體填料，1m2載體比表面積可達(dá)250m2，本河段人工載體設(shè)置2段生物繩填料，每段50m，每2m一片，每片尺寸是25m×1m×50條。

（3）微生物投放。采用投加外來(lái)BE復(fù)合菌群和刺激本土微生物共同作用，通過(guò)其快速的增殖，提高水體有益微生物種類(lèi)和數(shù)量，從而快速地分解有機(jī)質(zhì)，降解有害物質(zhì)。根據(jù)本河道尺寸，本河道水量6250t，本微生物投放量是20mg/kg，投放時(shí)間是3個(gè)月，每個(gè)月投放2次，投放量是750kg。同時(shí)，為增加有益微生物的種類(lèi)和繁殖速率，在水溫適宜時(shí)（建議水溫15℃以上），適當(dāng)投加復(fù)合微生物菌劑，該微生物菌劑由專(zhuān)一馴化且分解能力強(qiáng)的微生物和微生物營(yíng)養(yǎng)素以及其他添加劑組成的混合物，用于污、廢水、黑臭和富營(yíng)養(yǎng)化等河湖、有機(jī)棄物以及環(huán)境惡臭的處理或凈化[1]。

（4）水循環(huán)系統(tǒng)。河道水循環(huán)系統(tǒng)是用動(dòng)系統(tǒng)將治理好下游的水抽到上游來(lái)稀釋污染嚴(yán)重的河水，同時(shí)將下游的復(fù)合菌群接種到上游來(lái)，保持河道水體中具有一定的菌種劑量，根據(jù)本次治理河段100m，安裝2套循環(huán)系統(tǒng)。

1.2.2 河道生態(tài)建立 生態(tài)營(yíng)建是采用生態(tài)濾床、生態(tài)浮島、水生動(dòng)物調(diào)控相結(jié)合的方法，能有效建立一個(gè)藻菌共生的凈化系統(tǒng)，在水體中同時(shí)進(jìn)行著有機(jī)物的好氧分解、有機(jī)物的厭氧消化以及水生生物的光合作用等過(guò)程；生態(tài)營(yíng)建中對(duì)污水起凈化的有微生物，藻類(lèi)、原生動(dòng)物、后生動(dòng)物、水生植物和水生動(dòng)物。水體中形成藻—菌—原生動(dòng)物—植物的代生系統(tǒng)，使污水得到凈化。有機(jī)物的降解與污水的凈化主要通過(guò)好氧微生物的作用。有陽(yáng)光照射時(shí)，水體中的藻類(lèi)進(jìn)行光合作用而釋放出大量的氧，同時(shí)在河道中設(shè)置增氧設(shè)備，使河道處于良好的好氧狀態(tài)[2]。河道中的好氧異養(yǎng)微生物利用水中的氧，通過(guò)代謝活動(dòng)對(duì)有機(jī)物進(jìn)行氧化分解，合成細(xì)胞體，其代謝產(chǎn)物為CO2。

有機(jī)物＋O2＋H＋→CO2＋H2O＋NH4＋C2H7O2N（細(xì)菌）

由于河道生態(tài)塘運(yùn)行穩(wěn)定，去除效率高，處理效果佳，所以可有效降低懸浮物及有機(jī)污染[3]。

（1）水生植物種植。本方案依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況及要求，針對(duì)水域較淺區(qū)域，種植沉水植物及水生植物，水生植物在生長(zhǎng)過(guò)程對(duì)河水吸收營(yíng)養(yǎng)具有促進(jìn)作用，對(duì)河道具有凈化作用，景觀效果均較好的植物（水生植物或一些岸生濕生植物）可對(duì)水體進(jìn)行一定程度的生態(tài)凈化。本治理河段水生植物設(shè)計(jì)種植物量是200m2，以水生植物為主。

（2）水生動(dòng)物調(diào)控。通過(guò)人工生物操縱手段，在水域投放一定比例水生動(dòng)物（魚(yú)、貝、蝦等），形成微生物—水生植物—水生動(dòng)物組成的結(jié)構(gòu)復(fù)雜和功能完善的水生生態(tài)系統(tǒng)，恢復(fù)和提高水體的自?xún)裟芰?。投放量是通過(guò)水生態(tài)容量計(jì)算，投放品種及數(shù)量：紅蟲(chóng)100kg、鯽100kg、貝100kg和螺絲100kg。

通過(guò)生物多樣性技術(shù)使河道形成自然的良性的生態(tài)系統(tǒng)，包括生產(chǎn)者（水生高等植物、浮游藻類(lèi)、著生藻類(lèi)）、消費(fèi)者（浮游動(dòng)物、著生動(dòng)物、底棲動(dòng)物和魚(yú)類(lèi)）和分解者（微生物）共同組成的河道生態(tài)系統(tǒng)，提高塘內(nèi)自?xún)裟芰Γ⒎€(wěn)定良好的復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)。

1.2.3 河道應(yīng)急措施 河道應(yīng)急措施是在有大量污染源排入河道時(shí)，采用是一種強(qiáng)氧化藥劑，在短時(shí)間內(nèi)控制氨氮，降解氨氮，見(jiàn)效快，時(shí)效短。為有效增加治理姚家灣河段的效率，在必要時(shí)投放水質(zhì)凈化藥劑，有助于水生態(tài)系統(tǒng)建立，同時(shí)可有效降解污染物及氨氮在水中含量，本次治理河段設(shè)計(jì)投藥量是：根據(jù)本河道尺寸，本河道水量6250t，考慮日常污水排入。每次投放量是0．1kg/t，假設(shè)投放次數(shù)量是6次，針對(duì)排污情況或者檢測(cè)水質(zhì)情況而投放，總投放量3750kg。

1.3 系統(tǒng)調(diào)試

1.3.1 電氣設(shè)備調(diào)試 本工程電氣設(shè)備調(diào)試主要是水泵與曝氣機(jī)運(yùn)行，根據(jù)水量調(diào)水泵抽水時(shí)間。設(shè)備運(yùn)行情況：曝氣機(jī)每次運(yùn)行1h，每天運(yùn)行12次，水泵抽水時(shí)間是根據(jù)水量計(jì)算其運(yùn)行時(shí)間，每天運(yùn)行12次，水泵與曝氣機(jī)不能同時(shí)運(yùn)行，要錯(cuò)開(kāi)運(yùn)行。

1.3.2 河道系統(tǒng)調(diào)試 （1）好氧池內(nèi)按間距10cm懸掛滿(mǎn)軟性填料，間距保持一致，使曝氣量均勻、效率達(dá)到最大化，污水經(jīng)過(guò)軟性填料時(shí)被生物膜截住，通過(guò)微生物降低污水中污染物質(zhì)，更換好填料第1次調(diào)試需要投放菌種是20kg。

（2）將污水抽入好氧池內(nèi)，添加激活營(yíng)養(yǎng)素和各類(lèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，禁止進(jìn)水連續(xù)運(yùn)行7d后；再慢慢進(jìn)水，先按處理水量的1/5污水抽進(jìn)系統(tǒng)，再次投入10kg菌種，每天保持1/5進(jìn)水運(yùn)行7d；再次投入10kg菌種，再按2/5進(jìn)水運(yùn)行7d；然后再次投放20kg菌種，按2/3進(jìn)水運(yùn)行7d；最后滿(mǎn)負(fù)荷進(jìn)水，正常運(yùn)行。

（3）在充分掌握污水排入系統(tǒng)內(nèi)調(diào)試工作后，觀察生物膜的生長(zhǎng)情況，菌膠團(tuán)及原生動(dòng)物是否生長(zhǎng)正常，如果不正常需要在沉淀池增加回流，確保本處理系統(tǒng)能去除氮磷。

1.3.3 處理效果 本處理站在調(diào)試階段每30d需要將進(jìn)水、出水的水樣進(jìn)行檢測(cè)，然后再根據(jù)出水水質(zhì)進(jìn)行調(diào)試，如果出水不達(dá)標(biāo)需要重新規(guī)劃調(diào)試方法，如果出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，將保持這樣的運(yùn)行方法。

1.4 采樣及采樣安排 1號(hào)池出水采樣，在格柵調(diào)節(jié)池進(jìn)水處取樣、在人工濕地出水口取水樣，2d檢測(cè)一樣，連續(xù)30d，檢測(cè)理化和化學(xué)指標(biāo)以樣品的平均值計(jì)算。水樣用500mL取樣瓶直接取樣，并于當(dāng)天測(cè)定各項(xiàng)指標(biāo)。

1.5 測(cè)定項(xiàng)目與方法 溫度采用塞氏盤(pán)進(jìn)行測(cè)定，于每天11：00現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定CODcr采用重鉻酸鉀法測(cè)定；分別測(cè)定水樣培養(yǎng)前的溶解氧含量和（20±1）℃培養(yǎng)5d后的溶解，二者之差即為BOD5所消耗的溶解氧量；NH3-N采用納氏比色法進(jìn)行測(cè)定；TP采用平板MPN計(jì)數(shù)法。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 水質(zhì)凈化效果 本處理站從2017年2月20日開(kāi)始施工，4月初完成施工和設(shè)備安裝，種上水生植物，5月15日進(jìn)入工程調(diào)試階段，啟動(dòng)提升泵、鼓風(fēng)機(jī)、回流泵，運(yùn)行至2017年10月15日，隨著生物膜慢慢建立，污水從黑到清慢慢完成，處理池趨向穩(wěn)定狀態(tài)。

2.2 水質(zhì)監(jiān)測(cè)變化 月浦鎮(zhèn)姚家灣出水采樣，在格柵調(diào)節(jié)池、人工濕地取水樣點(diǎn)1#～2#，每2d檢測(cè)一樣，連接30d，從2017年5月15日至2017年6月15日，每2d監(jiān)測(cè)一次數(shù)據(jù)，共16次，主要監(jiān)測(cè)CODcr、BOD5、NH3-N和TP的變化。

3 討論

目前，我國(guó)農(nóng)村生活污水處理建設(shè)相對(duì)滯后，遠(yuǎn)離城市或者市政管網(wǎng)都采就地處理，剛開(kāi)始也走了很多彎路，采用土壤滲濾法進(jìn)行處理，運(yùn)行五六年后出現(xiàn)堵塞，之后在領(lǐng)導(dǎo)指導(dǎo)下，采用一些平板膜、生態(tài)濾池、接觸氧化法+人工濕地，目前接觸氧化法+人工濕地應(yīng)用最多，效果比較良好穩(wěn)定，得到主管部門(mén)認(rèn)可。

針對(duì)這次農(nóng)村生活污水處理研究，取一個(gè)處理站為研究對(duì)象，研究其數(shù)據(jù)，上海對(duì)農(nóng)村污水排水源保護(hù)區(qū)要求標(biāo)準(zhǔn)為二級(jí)，本次公藝研究表明，相關(guān)處理可穩(wěn)定達(dá)到二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。如果想達(dá)到一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)，可以在總磷改進(jìn)方面提高處理技術(shù)水平，特別是污泥要及時(shí)抽走，不能保存時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，否則其會(huì)釋放磷。