復(fù)合酵素和麥飯石在黑臭水體處理中的應(yīng)用研究

許 海

（上海立昌環(huán)境工程股份有限公司，上海 200000）

河流為城市提供飲用水源，調(diào)節(jié)自然氣候，對城市的景觀生態(tài)及經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著非常重要的作用。而在高度發(fā)展的現(xiàn)代文明下，大量的工業(yè)廢水、城市污水和生活用水隨意排放，造成大量污染物流入江河、湖泊，使水體富營養(yǎng)化，水中微生物大量繁殖，水體缺氧，大量有機(jī)物被厭氧分解生成S2-、有機(jī)胺和有機(jī)酸等惡臭物質(zhì)，使水體變臭。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在全國范圍內(nèi)，141個城市河段中有63.8%的河段為Ⅳ類到劣V類水質(zhì)，污染比較嚴(yán)重，如蘇州河、外城河、內(nèi)河、秦淮河、大通河等[1]。

黑臭水體給大眾帶來了極差的感官體驗(yàn)，嚴(yán)重威脅居民的生活和健康，不利于城市自身的發(fā)展，破壞了城市的美好形象和居住條件。有關(guān)黑臭水體的研究有很多，黑臭水體的形成原因主要有以下幾種[2]。一是水體有機(jī)污染負(fù)荷過大。大量有機(jī)污染物通過工業(yè)廢水、生活污水、暴雨徑流進(jìn)入河流。二是河流底層污泥和底質(zhì)的再懸浮作用。城市河流污染主要包括河水污染和底泥污染。水體中的大量污染物沉淀并累積在底泥中。研究發(fā)現(xiàn)，河流黑臭的主要原因是底泥中放線菌的大量繁殖。三是水體熱污染。在水體溫度達(dá)到25℃左右時放線菌的繁殖最高，河流的黑臭程度也達(dá)到最大[3]。四是重金屬污染。水體中的鐵錳是重要的致黑因子之一。

目前，利用理化方法治理黑臭水體存在各種不足，生物治理技術(shù)成為主要技術(shù)之一，但該技術(shù)無法去除水體中的重金屬。因此，生物和化學(xué)相結(jié)合的方法成為目前研究的重點(diǎn)。本文用復(fù)合酵素和改性麥飯石對城市河流中黑臭水體進(jìn)行試驗(yàn)，為消除水體黑臭探索一種新的生物和化學(xué)相結(jié)合的方法。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

復(fù)合酵素為碧沃豐生物科技有限公司生產(chǎn)的一種BZT復(fù)合酵素；麥飯石為河北永聯(lián)礦產(chǎn)品有限公司生產(chǎn)。

1.2 試驗(yàn)場所

試驗(yàn)場所為上海立昌環(huán)境工程股份有限公司研發(fā)中心基地。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 改性麥飯石的制備

將麥飯石加入到帶加熱的攪拌釜中，在300℃下煅燒2 h，冷卻至60℃時，將殼聚糖溶解到植酸中，待殼聚糖全部溶解后，將混合溶液加入到麥飯石中于60℃恒溫條件下攪拌反應(yīng)4 h停止攪拌，冷卻至室溫，研磨即得改性麥飯石，其中殼聚糖、麥飯石、植酸的質(zhì)量比為0.06:1:0.03。

1.3.2 不同濃度復(fù)合酵素處理效果

準(zhǔn)備6個模擬城市河道修筑的水池，將滯留城市黑臭水體均勻引入6個水池中，在相應(yīng)位置挖底泥加到各個池中，靜置24 h，底泥厚度約1.5 cm。6個水池編號分別為CK（對照組）、A、B、C、D、E。將復(fù)合酵素產(chǎn)品用水按照一定比例溶解稀釋。試驗(yàn)開始，用泵將準(zhǔn)備好的試劑均勻噴灑在A、B、C、D、E五個池中；第2天，相同方法加相同濃度的試劑到B、C、D、E池中，第3天，相同方法加相同濃度的試劑到C、D、E三個池中；第4天，加D、E兩個池；第5天，加E池。試驗(yàn)期間，除試驗(yàn)組各池添加試劑不同外，其他各項(xiàng)操作要完全一樣。

1.3.3 不同濃度改性麥飯石處理效果

再準(zhǔn)備6個模擬城市河道修筑的水池，6個水池編為分別為CK1（對照組）、A1、B1、C1、D1、E1。以1.3.2方法所確定的復(fù)合酵素濃度為恒量各加入到A1、B1、C1、D1、E1池中，試驗(yàn)開始，將稱好的麥飯石加在A1、B1、C1、D1、E1六個池中；第2天，相同方法加相同質(zhì)量的試劑到B1、C1、D1、E1池中；第3天，相同方法加相同質(zhì)量的試劑到C1、D1、E1三個池中；第4天，加D1、E1兩個池；第5天，加E1池。試驗(yàn)組各池添加試劑不同外，其他各項(xiàng)操作要完全一樣。

1.4 檢測項(xiàng)目與方法

各個檢測項(xiàng)目按照國家水環(huán)境分析標(biāo)準(zhǔn)方法測定，COD的測定采用重鉻酸鉀法，氨氮的測定采用納氏試劑法，重金屬的測定采用原子熒光法，pH的測定采用便攜式pH計(jì)法，溶解氧DO采用便攜式溶解氧儀法。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度復(fù)合酵素對黑臭水體的處理效果

試驗(yàn)期間，對照組（CK）和各試驗(yàn)組（A、B、C、D、E）的光照和溫度等相同，無其他污染（包括無降雨），在5個試驗(yàn)組水體中投加不同濃度復(fù)合酵素（以累計(jì)投加計(jì)算），作用25 d后，各池水體中性能指標(biāo)如表1所示。

表1 不同濃度復(fù)合酵素對黑臭水體的處理效果

從表1可以看出，經(jīng)25 d處理后各水質(zhì)變化顯著，數(shù)據(jù)顯示，投加復(fù)合酵素濃度越大，COD去除率就越高，在5～7 mg/L時達(dá)到最大，為84.7%，BOD5、NH3-N、S2-最大降幅分別達(dá)到84.8%、65.3%、95.5%。隨著處理時間的增加，水體中的有機(jī)物和營養(yǎng)物質(zhì)減少，水體的溶解氧增加，但復(fù)合酵素對水體中的Fe、Mn等重金屬去除率很低。試驗(yàn)表明，復(fù)合酵素處理黑臭水體，投加濃度為5.5 mg/L，能夠明顯改善水體中的NH3、COD、BOD5、S2-。對水體中的Fe、Mn去除率很低。

2.2 不同質(zhì)量的改性麥飯石對黑臭水體的處理效果

試驗(yàn)期間，對照組（CK1）和各試驗(yàn)組（A1、B1、C1、D1、E1）的光照和溫度等相同，無其他污染（包括無降雨），在5個試驗(yàn)組受試水體中投加不同質(zhì)量的改性麥飯石（以累計(jì)投加計(jì)算），作用25 d后，同時做試驗(yàn)組（A2、B2、C2、D2、E2），試驗(yàn)條件一樣，用未經(jīng)過改性麥飯石，各池水體中性能指標(biāo)分別如表2、表3所示。

通過表1、表2和表3可以看出，經(jīng)過改性的麥飯石，對黑臭水體的處理效果更佳，其對水體中COD、BOD5、NH3-N、S2-、Fe、Mn的去除率分別達(dá)到89.8%、89.2%、69.3%、97.2%、63.8%、66.2%；經(jīng)過未改性的麥飯石處理，其對水體中COD、BOD5、NH3-N、S2-、Fe、Mn的去除率分別達(dá)到85.7%、87%、65.8%、95.5%、18.5%、24.7%。當(dāng)改性麥飯石的濃度在0.4 mg/L時，處理效果最佳。其原因在于用殼聚糖對麥飯石改性，使殼聚糖分子連接在麥飯石分子表面上，由于殼聚糖分子表面含有大量的氫鍵，植酸分子與殼聚糖分子通過氫鍵相互結(jié)合，使植酸分子牢牢地結(jié)合在麥飯石分子上。植酸對絕大多數(shù)金屬離子具有極強(qiáng)絡(luò)合能力，植酸對二價金屬離子均可生成沉淀，植酸分子通過殼聚糖分子作為中間體很好地連接在麥飯石分子上，大大地提高了對黑臭水體中的Mn和Fe等重金屬的吸附。

表2 不同質(zhì)量的改性麥飯石對黑臭水體的處理效果

表3 不同質(zhì)量的未改性麥飯石對黑臭水體的處理效果

2.3 不同處理時間對黑臭水體的處理效果

通過試驗(yàn)，筆者發(fā)現(xiàn)了不同處理時間對黑臭水體的處理效果，如表4所示。

表4 不同處理時間對黑臭水體的處理效果

從表4數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，水質(zhì)指標(biāo)在不同的處理時間變化差異比較大，前三天有不同程度的上升，從第5天開始，各項(xiàng)指標(biāo)明顯降低，隨著時間的推移，效果更加顯著。25 d后，水體中各項(xiàng)指標(biāo)趨于平衡狀態(tài)，水質(zhì)得到明顯改善。

3 結(jié)論

復(fù)合酵素是由多特殊種的蛋白酶和生物酶組成，能夠降解水體中有害物和剩余有機(jī)物，恢復(fù)水中游動物的生長環(huán)境，降低水體中氨氮、亞硝酸鹽、硫化物等有害物質(zhì)含量，強(qiáng)化微生物的分解功能。經(jīng)過改性的麥飯石，其比表面積增大，分子結(jié)構(gòu)上的有效官能團(tuán)增加，從而對水體中的重金屬有更好的吸附性，使黑臭水體能夠從根本上治理。將復(fù)合酵素和改性的麥飯石相結(jié)合用于黑臭水體的治理，改善了常規(guī)修復(fù)黑臭水體的缺點(diǎn)。試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，當(dāng)水體中復(fù)合酶的濃度達(dá)5.5 mg/L、改性麥飯石的濃度達(dá)到0.4 mg/L時，效果最佳。

1 中華人民共和國國家環(huán)境保護(hù)總局.1999年中國環(huán)境保護(hù)工作若干進(jìn)展[J].環(huán)境保護(hù)，2000，（7）：10-11.

2 錢嫦萍，陳振樓，王東啟.城市河流黑臭的原因分析及生態(tài)危害[J].城市環(huán)境，2002，16（3）：21-23.

3 賀寶根，周乃晟.底泥對河流的二次污染淺析[J].環(huán)境污染與防治，1999，21（3）：41-43.