基于城市黑臭河道污染物的去除和水質(zhì)改善效果研究

莊慶明

摘 要： 近年來，城市黑臭河道問題日益嚴(yán)峻，嚴(yán)重影響了人們的生產(chǎn)、生活。尤其是城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，治理黑臭河道問題迫在眉睫。文章通過實(shí)驗(yàn)分析微生物菌劑（簡稱菌制劑）及酶制劑在河道治理表現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞： 黑臭河道；污染物；酶制劑；實(shí)驗(yàn)

引言

近年來，我國經(jīng)濟(jì)呈現(xiàn)快速增長的態(tài)勢，人們的生活水平得到提高，但是環(huán)境問題日益嚴(yán)峻。城市河道生態(tài)系統(tǒng)對于人們生產(chǎn)、生活起著至關(guān)重要的作用，隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，城市河道生態(tài)系統(tǒng)所承受的壓力不斷增大，尤其是臟、亂、各種污染等問題逐漸凸顯出來。目前，在我國城市中河道污染問題主要表現(xiàn)為黑臭。環(huán)境污染問題已經(jīng)成為全社會(huì)關(guān)注的話題，治理城市河道黑臭水迫在眉睫。

微生物菌劑（簡稱菌制劑）及酶制劑在河道治理表現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。研究表明，菌制劑可有效改善含酚廢水、河流和人工湖等污染水體水質(zhì)，不僅強(qiáng)化了河道生態(tài)系統(tǒng)，且能促進(jìn)水體自凈，是環(huán)境污染治理中不可缺少的方法。酶制劑作為易生物降解的環(huán)境友好型物質(zhì)，可有效預(yù)處理乳制品廢水、修復(fù)河流生態(tài)系統(tǒng)等。本文主要研究了兩種典型生物技術(shù)對實(shí)際黑臭河道污染物的去除和水質(zhì)改善效果。

1 實(shí)驗(yàn)材料與方法

實(shí)驗(yàn)裝置為間歇式反應(yīng)器（如圖1），反應(yīng)器為玻璃材料，半徑為10cm、高為20cm的圓柱形反應(yīng)器。反應(yīng)器的總體積約為6L，實(shí)驗(yàn)取用5L體積的實(shí)驗(yàn)水體。實(shí)驗(yàn)中的曝氣均為飽和曝氣。

實(shí)驗(yàn)采用的菌制劑由多種微生物菌劑構(gòu)成。菌制劑在投放前需培養(yǎng)一段時(shí)間，首先在水箱中加入一定比例的水、微生物菌劑、糖漿，培養(yǎng)3天后得到的微生物菌劑可投入污染水體進(jìn)行降解凈化。酶制劑是由蛋白酶、淀粉酶、纖維素酶等多種酶復(fù)合而成的液體制劑，可直接投放至污染水體。

對比兩種藥劑對黑臭河道的處理效果并篩選合適濃度的藥劑。不同菌制劑、酶制劑分別選取兩種不同濃度對比，分別投加2g/L、4g/L菌制劑，4mg/L、8mg/L酶制劑，隨時(shí)間取樣，直至水體水質(zhì)指標(biāo)變化穩(wěn)定不變時(shí)，觀察水體化學(xué)需氧量（Chemical OxygenDemand，CODCr）、溶解性化學(xué)需氧量（SollutedChemical Oxigen Demand，SCOD）、氨氮（AmmoniaNitrogen，NH3-N）、pH變化，對比不同濃度菌制劑、酶制劑對水體處理效果及曝氣的影響。篩選合適的反應(yīng)條件，對比投加4g/L菌制劑、投加4g/L菌制劑+曝氣，投加4mg/L酶制劑、投加4mg/L酶制劑+曝氣，以不添加任何制劑+曝氣作為空白對照，觀察對比曝氣對藥劑反應(yīng)的處理效果的影響。水質(zhì)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)參照《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）?？紤]到黑臭河道中的色度、嗅味對河道影響較為明顯，評價(jià)處理技術(shù)效果時(shí)，可參照《景觀水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB12941-91）。

2 結(jié)果與討論

實(shí)驗(yàn)原水水質(zhì)情況及綜合評價(jià)結(jié)果如表1、表2所示，各水質(zhì)指標(biāo)情況與地表水V類標(biāo)準(zhǔn)相比，除TP外，其他指標(biāo)均超過標(biāo)準(zhǔn)限值。三種水質(zhì)的綜合評價(jià)結(jié)果顯示，兩種原水污染情況相似，均為劣V類水體并且黑臭綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)評價(jià)法 8.232 劣V且黑臭 6.830 劣V且黑臭經(jīng)過菌制劑處理后的水體水質(zhì)變化情況。水體中COD隨著時(shí)間的變化，原水曝氣降解速度最快，COD降解為33mg/L，去除效率達(dá)89%，符合Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)。投加2g/L菌制劑+曝氣處理，在反應(yīng)30d后COD開始降解，從328mg/L降解為143mg/L，去除效率56%，但還沒有達(dá)到地表水標(biāo)準(zhǔn)，屬于劣V類水，繼續(xù)反應(yīng)COD可降解， SCOD減小趨勢。但投加4g/L菌制劑+曝氣降解速度較慢，反應(yīng)30d后，水體COD為299mg/L，大于投加2g/L菌制劑+曝氣處理后COD的濃度。投加4g/L菌制劑但不曝氣，COD持續(xù)升高到520～544mg/L，長時(shí)間升高而不下降，促進(jìn)水體COD增大。

SCOD隨時(shí)間的變化。原水曝氣反應(yīng)2～5d后，SCOD由106mg/L降解到35～50mg/L，平均去除率為60%，符合V類水標(biāo)準(zhǔn)。其次是投加2g/L菌制劑+曝氣，反應(yīng)30d后，SCOD開始降解，持續(xù)反應(yīng)45d后SCOD降解到43mg/L，符合V類水標(biāo)準(zhǔn)。投加4g/L菌制劑+曝氣，反應(yīng)30d后，SCOD依舊升高為203mg/L，SCOD降解速度慢。水體NH3-N變化。原水曝氣反應(yīng)5d后，原水NH3-N由2.56mg/L降解為0.70mg/L，去除率達(dá)72%，快速達(dá)到Ⅲ類地表水標(biāo)準(zhǔn)。另外兩種投加菌制劑曝氣反應(yīng)中，水體NH3-N先持續(xù)升高然后再降解，但可觀察到投加2g/L菌制劑+曝氣反應(yīng)過程中，NH3-N的去除率相對投加4g/L菌制劑+曝氣的去除率高。結(jié)合COD降低情況，結(jié)果顯示，投加2g/L菌制劑相對降解速度快，為最佳投加量。投加2g/L菌制劑曝氣反應(yīng)35d后，NH3-N可降解到1.29mg/L，繼續(xù)反應(yīng)45d后，NH3-N濃度持續(xù)在0.94～0.77mg/L，平均去除率達(dá)70%，符合Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)。投加菌制劑處理后水體pH變化。反應(yīng)過程中，測得三種處理方式的pH均在7.52～8.55之間浮動(dòng)，符合水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，說明投加菌制劑對水體pH無影響。實(shí)際運(yùn)用中，水質(zhì)、菌制劑等在不同的反應(yīng)時(shí)間、去除效果各不相同。有研究投加菌制劑治理富營養(yǎng)化的澤湖水體，當(dāng)反應(yīng)3個(gè)月后，水中NH3-N、COD的去除率分別達(dá)到94.2%、60.0%。研究證明菌制劑可有效去除黑臭河道的COD、NH3-N等物質(zhì)，凈化污染水體。投加2g/L菌制劑但不曝氣處理后的水體污染更嚴(yán)重，色度由原水45增加到50，嗅味明顯。研究顯示微生物缺氧條件下厭氧消化促進(jìn)黑臭河道惡化，但投加菌制劑并曝氣處理后，水體色度分別減少為30、40，好氧微生物降解可減少水體的黑臭現(xiàn)象。投加酶制劑后水體水質(zhì)變化情況。 酶制劑處理后的水體COD的變化，如圖3e所示，投加4mg/L曝氣和原水曝氣去除效果相似，在反應(yīng)6d后COD降解49～43mg/L，符合V類標(biāo)準(zhǔn)，說明曝氣降解即有較好的處理效果，添加酶制劑對曝氣處理影響較小，投加4mg/L酶制劑曝氣與直接曝氣處理效果差異不大。投加8mg/L酶制劑反應(yīng)10d后，COD降解為38mg/L，符合V類水標(biāo)準(zhǔn)，去除效率小于有曝氣參與的反應(yīng)，繼續(xù)反應(yīng)20d后，COD進(jìn)一步降解達(dá)到25mg/L，去除率達(dá)91%，符合Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)。水體NH3-N變化。原水的NH3-N為3.50mg/L，原水曝氣、4mg/L酶制劑+曝氣兩種處理方式反應(yīng)15d后，水體NH3-N快速降解并持續(xù)穩(wěn)定在0.75～1mg/L，去除效率達(dá)79%，符合Ⅱ～Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)。投加8mg/L酶制劑反應(yīng)20d后，NH3-N降解為0.79mg/L，符合Ⅱ～Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)，僅次于直接曝氣去除效率。投加4mg/L酶制劑反應(yīng)20d后才開始降解，去除效率相對較慢。水體pH投加酶制劑后水體pH無明顯變化，直接曝氣、酶制劑和曝氣兩種方式的pH有較小幅度的升高但均在標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)，說明投加酶制劑對水體pH無明顯的影響。經(jīng)過曝氣處理的水體色度在反應(yīng)2～4d后快速降低，異味也快速消除，僅投加酶制劑的反應(yīng)方式，色度減小較慢，反應(yīng)5～10d后，投加4mg/L酶制劑不曝氣反應(yīng)的水體色度由40減小到5，異味消除。

研究表明，復(fù)合酶污水凈化劑對微生物活性具有激活作用，當(dāng)累積耗氧量明顯增加酶激活率達(dá)到14%～136%時(shí)，可有效增強(qiáng)水體自凈能力，直接的酶制劑對水體進(jìn)行催化降解和激活作用，對COD、NH3-N有較好的去除作用，從而凈化水體。菌制劑對NH3-N、COD均有降解作用，但降級(jí)速度不及酶制劑不曝氣處理方式。通過兩組實(shí)驗(yàn)對比，酶制劑反應(yīng)時(shí)間短、去除效率高，且無需曝氣即可高效降解河道的黑臭污染。

3 結(jié)束語

近年來，環(huán)境問題已經(jīng)成為全社會(huì)關(guān)注的話題。尤其是城市黑臭水問題，直接影響了生態(tài)環(huán)境和人們的生活。城市河道污染治理方法有很多種，一種方法對應(yīng)一種處理效果，每種方法都有相應(yīng)的優(yōu)缺點(diǎn)，通過研究幾種方法的組合處理技術(shù)，可更高效治理受有機(jī)物污染的水體。通過典型的生物處理技術(shù)對河道污染治理效果，可進(jìn)一步研究多種方式的組合處理技術(shù)，提高河道的污染治理效率及修復(fù)能力。

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