淺談黑臭水體底泥污染生物修復(fù)技術(shù)

楊博 解子藤 汪新春 徐圣蘭

摘 要：河道黑臭水體底泥污染治理是現(xiàn)今水環(huán)境治理的一個難題，本文通過對國內(nèi)外黑臭水體生物修復(fù)技術(shù)在植物、動物、微生物以及聯(lián)合作用修復(fù)多個方面上的應(yīng)用來分析底泥生物修復(fù)技術(shù)的情況，分析了其所存在的不足，并指出了底泥污染生物修復(fù)技術(shù)的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：黑臭水體;底泥污染;生物修復(fù);發(fā)展前景

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.18.067

1 國內(nèi)外利用生物修復(fù)底泥污染現(xiàn)狀

隨著我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，城市規(guī)模迅速擴(kuò)張，工業(yè)廢水和生活污水排放量日益增大，大量污水排入城市水體，污染物濃度嚴(yán)重超標(biāo)，出現(xiàn)季節(jié)性或終年黑臭水體現(xiàn)象[1]。2015年4月，國務(wù)院頒布的“水十條”要求2020年底前，地級以上城市黑臭水體控制在10%以內(nèi)，至2030年，全國城市黑臭水體全部消除[2]。

相對于物理、化學(xué)修復(fù)，底泥的生物修復(fù)技術(shù)因其多方面的優(yōu)點(diǎn)而引起眾多學(xué)者的研究和得到較多的工程應(yīng)用[3]。作為底泥污染修復(fù)技術(shù)的主體，生物技術(shù)修復(fù)底泥污染將面臨巨大的市場機(jī)遇。

2 現(xiàn)有黑臭底泥生物修復(fù)技術(shù)

2.1 植物修復(fù)技術(shù)

2.1.1 植物修復(fù)技術(shù)原理

水生植物作為生產(chǎn)者，在生態(tài)恢復(fù)系統(tǒng)的穩(wěn)定建設(shè)中發(fā)揮著重要作用，是生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)的基礎(chǔ)。由于植物生長代謝需要N、P等元素，對水體的污染具有良好的去除效果，且對于一些不需要的重金屬污染物某些植物也表現(xiàn)出良好的耐受性和富集性，可以通過螯合作用并產(chǎn)生降低重金屬毒性的特殊蛋白質(zhì)，在一定范圍內(nèi)植物能有效去除某些污染物。

2.1.2 植物修復(fù)技術(shù)現(xiàn)狀及優(yōu)勢

目前國內(nèi)外植物凈化的主流技術(shù)有：水生植被恢復(fù)技術(shù)、水培技術(shù)、生物浮床技術(shù)等。自然界大約有100多種植物可以凈化環(huán)境，比較常見的水生植物有水葫蘆、浮萍、蘆葦、燈芯草、香蒲和鳳眼蓮等。[4]此外還有一些新發(fā)現(xiàn)的超富集植物，但此類植物通常生物量小，生長緩慢，所以還有待研究。

相比其他修復(fù)技術(shù)，植物修復(fù)具有投資少、能耗低的優(yōu)點(diǎn)，其處理工藝也更符合自然生態(tài)系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)水營養(yǎng)平衡，從而提高水的自凈能力，恢復(fù)水體生態(tài)功能。

2.1.3 植物修復(fù)技術(shù)存在的問題

由于生長周期和溫度等環(huán)境因素的影響，單靠植物去除沉積物污染物往往是不理想的。此外，當(dāng)捕撈速度跟不上過快的水生植物繁殖速度時，它們會在水面大面積堆積，形成新的污染降低水的自凈能力，因此植物繁殖速度過快而導(dǎo)致腐敗也是一個不容小覷的問題。

2.2 底棲動物修復(fù)技術(shù)

目前對底棲動物處理底泥污染物的應(yīng)用較少，但有大量的研究表明底棲動物對底泥污染物有較強(qiáng)的富集作用和耐受性，袁維佳等人的研究表明螺螄對水體中的Cu、Zn、Cr等五種重金屬元素有極強(qiáng)的吸收作用;此外也有研究表明河蜆、克氏原螯蝦、河蚌等多種大型底棲動物對底泥和上覆水體中的重金屬、有機(jī)碎屑等都有去除作用。利用底棲動物大規(guī)模的處理底泥污染物的實(shí)例較少，主要原因在于底棲動物生長緩慢，單一投放底棲動物難以存活，無法大規(guī)模應(yīng)用。

2.3 微生物修復(fù)技術(shù)

2.3.1 微生物修復(fù)技術(shù)原理

微生物修復(fù)原理是將底泥中的污染物在微生物新陳代謝作用下轉(zhuǎn)化為無毒穩(wěn)定物質(zhì)，進(jìn)而改善黑臭底泥污染狀況。微生物修復(fù)作用在底泥污染生物修復(fù)作用中占主體地位。從投加物的角度來看，微生物修復(fù)技術(shù)可分為外源微生物投加技術(shù)以及微生物生長促進(jìn)技術(shù)。外源性微生物投加技術(shù)是先進(jìn)行大規(guī)模的微生物培養(yǎng)，然后在黑臭底泥的水體中加入微生物菌。而微生物促生技術(shù)則是通過向黑臭河道底泥中添加水體中相應(yīng)微生物生長缺少的營養(yǎng)物質(zhì)及活性劑等，促進(jìn)底泥中微生物的生長繁殖，進(jìn)而加速其降解底泥中的污染物，達(dá)到改善底泥污染物組成的效果。

2.3.2 微生物修復(fù)技術(shù)使用優(yōu)勢以及存在的問題

微生物修復(fù)底泥污染處理成本相對較低凈化自然效應(yīng)好，不會對原有的生態(tài)環(huán)境造成其他不利影響，并且采用原位處理工程量小不會破壞水下生態(tài)系統(tǒng)。

微生物修復(fù)在取得較大進(jìn)展的同時也存在較大的局限性，生物修復(fù)的速度相對較為緩慢，一般在底泥修復(fù)工程中作輔助作用，其次在水體溫度、環(huán)境pH不適應(yīng)微生物生長的情況下難以使用。

2.4 聯(lián)合修復(fù)技術(shù)

物理修復(fù)，化學(xué)修復(fù)可以和生物修復(fù)中的植物修復(fù)，微生物修復(fù)兩兩聯(lián)合或多種綜合，合理地進(jìn)行組合使用以達(dá)到更好效果。將不同種修復(fù)技術(shù)綜合起來使用的聯(lián)合修復(fù)技術(shù)已被應(yīng)用于工程實(shí)踐中。

2.4.1 化學(xué)-生物聯(lián)合修復(fù)

已有實(shí)驗(yàn)證明，微生物與零價鐵兩種方式聯(lián)合修復(fù)氯代烴、多環(huán)芳烴、重金屬污染底泥。此外，使用氧化劑聯(lián)合水生植物修復(fù)黑臭底泥效果好于單獨(dú)使用氧化劑;而綜合使用氧化劑硝酸鈣、生物促生劑、水生植物刺苦草可以更好地修復(fù)黑臭水體。

2.4.2 植物-微生物聯(lián)合修復(fù)

植物-微生物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)可有效修復(fù)污染底泥，因?yàn)槲⑸锟梢詮闹参铽@得其生命所需的能源與碳源。依據(jù)兩者共生體系的修復(fù)原理，已發(fā)展出生物通風(fēng)法，生物反應(yīng)器等實(shí)際應(yīng)用的方法。

3 底泥生物修復(fù)技術(shù)目前使用情況及前景

生物修復(fù)因其低成本、大處理量和不破壞原生水體的特點(diǎn)逐漸成為底泥修復(fù)技術(shù)的主流，并且生物修復(fù)聯(lián)合其它修復(fù)技術(shù)在一些方面做到了優(yōu)勢互補(bǔ)，因此市場前景可觀。已經(jīng)投入使用的生物修復(fù)技術(shù)滿足人們對底泥處理的預(yù)期效果，但仍存在一些問題急需解決，如原生水體已存的生物或物質(zhì)對修復(fù)作用的抑制效應(yīng);生物修復(fù)技術(shù)的原理研究，如水生植物根部修復(fù)原理和如何促進(jìn)該修復(fù)的機(jī)制;尋找一種修復(fù)效率高但修復(fù)費(fèi)用低的技術(shù);如何量化修復(fù)技術(shù)的指標(biāo)和效果。生物修復(fù)技術(shù)的發(fā)展就是對上述等問題的深入實(shí)驗(yàn)研究和工程驗(yàn)證并投入使用，以后可以根據(jù)實(shí)際情況用獨(dú)立的生物修復(fù)技術(shù)或聯(lián)合修復(fù)作用來實(shí)現(xiàn)污染底泥的修復(fù)，更快更好地達(dá)到預(yù)期修復(fù)目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

[1]畢麗姣.生物質(zhì)炭修復(fù)劑平鋪式治理污染底泥技術(shù)研究[D].北京交通大學(xué)，2016.

[2]廖震.城市河道底泥污染生物修復(fù)技術(shù)分析[J].建材與裝飾，2017（23）：283-284.

[3]胡蕊.景觀水體污染底泥生物修復(fù)技術(shù)[D].西安建筑科技大學(xué)，2010.

[4]趙越，姚瑞華，徐敏等.我國城市黑臭水體治理實(shí)踐及思路探討環(huán)境保護(hù)，2015，43（13）：27-29.