淘塞水污染治理技術(shù)湖庫生態(tài)治理示范性研究
——黔靈湖耳塘試驗(yàn)工程

遲 峰 許保海

(貴州省環(huán)境科學(xué)研究設(shè)計院，貴陽 550081)

貴州省湖庫數(shù)量眾多，多數(shù)湖庫承擔(dān)著飲用、灌溉水源等重要作用，隨著經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，大量生活污水、工業(yè)廢水直接或間接進(jìn)入湖庫，同時農(nóng)田化肥等面源污染通過地表徑流進(jìn)入湖庫，這些都導(dǎo)致湖庫水質(zhì)嚴(yán)重下降、富營養(yǎng)化趨勢加重、水體底泥大量累積以及黑臭等問題在湖庫中大量出現(xiàn)[1]。

國內(nèi)外大量研究人員開展湖庫污染防治技術(shù)研究[2-6]，根據(jù)處理方式可以分為原位處理和異位處理，原位處理主要包括：(1)種植水生植物，水生植物可以吸附水體中的懸浮物，提高透明度，增加水體的含氧量，同時吸收水體和底泥中釋放的N、P等營養(yǎng)元素[7]；(2)修建人工浮島,該技術(shù)是運(yùn)用無土栽培技術(shù)，將水生植物或者馴化過的陸生植物移栽到人工浮島上，通過移栽的植物根系吸收水體中的懸浮物和N、P等營養(yǎng)元素[8]；(3)人工濕地,通過濕地植物根系的吸附、過濾、氧化還原及微生物降解等綜合生態(tài)效應(yīng),使水質(zhì)得到凈化，同時濕地還可以促進(jìn)污水中營養(yǎng)物質(zhì)的再利用、提供生物繁育生長的棲息地、保護(hù)生物多樣性、改善區(qū)域氣候、綠化土地、保持水土,促進(jìn)生態(tài)環(huán)境的良性循環(huán)[9]；(4)投加生物制劑，通過向水體中投加高效生物菌劑，如光合細(xì)菌、硝化細(xì)菌、復(fù)合細(xì)菌等，降解水體中的污染物質(zhì)[10]。異位處理主要是通過工程措施，比如底泥疏浚，清除高營養(yǎng)鹽含量的表層沉積物,包括沉積在淤積物表層的懸浮、半懸浮狀的絮狀膠體等[11]。

1 淘塞生態(tài)治理試驗(yàn)工程

該工程是淘塞技術(shù)在湖庫水處理應(yīng)用的試驗(yàn)性治理工程，研究淘塞技術(shù)對于中國城市湖庫水污染的治理效果，是德國淘塞技術(shù)第一次應(yīng)用于中國境內(nèi)水體，對于進(jìn)一步研究和擴(kuò)展淘塞技術(shù)在中國的應(yīng)用具有重要意義，試驗(yàn)設(shè)備于2015年11月18日完成安裝調(diào)試并開始運(yùn)行，運(yùn)行時間為6個月。

2 淘塞技術(shù)簡介

淘塞技術(shù)是德國專家尼古拉斯教授研究的專利技術(shù)。該技術(shù)是通過淘塞管道向水體中曝氣，利用微生物在有氧條件下分解水體中的有機(jī)質(zhì)，達(dá)到凈化水體和消解底泥的作用，屬于一種湖庫污染的原位處理技術(shù)。

2.1 淘塞技術(shù)的特點(diǎn)

淘塞技術(shù)的核心是淘塞管，具有以下優(yōu)勢和特點(diǎn)：

(1)淘塞管的材質(zhì)—PP(聚丙烯)：抗高溫、抗腐蝕、彈性強(qiáng)、抗壓能力強(qiáng)、物理變形度好。

(2)淘塞管的孔—用激光打孔、肉眼不可見、按照實(shí)際需求個性化安排出氣孔的數(shù)量。

(3)氣量均衡—壓力小時，淘塞管呈工字形，出氣孔變大；壓力大時，出氣孔變小，保證長距離、大范圍出氣量均衡持續(xù)。

(4)淘塞管的配件—組合了一條相同長度的鋼繩，保證淘塞管不漂浮在水面而直接貼近底泥表層。

(5)工作壓力—1～3 kg，可根據(jù)水深調(diào)整工作壓力，最大工作壓力為150 kg。

(6)淘塞管的長度—最長可到10 000 m。

(7)淘塞管的出氣量——0.3 kg的壓力下，出氣量為每分鐘25 m3；壓力大于0.5 kg時，出氣量為每分鐘30 m3。

2.2 淘塞系統(tǒng)的工作原理

通過本系統(tǒng)的輕柔曝氣，持續(xù)向底泥表層供氧，底泥上方微生物最活躍的水層得到大量的氧氣，好氧型微生物迅速繁殖，加速分解水體和底泥中的有機(jī)物。見圖1。

圖1 淘塞系統(tǒng)工作示意圖

3 試點(diǎn)水體簡介

試點(diǎn)水體位于貴陽市黔靈湖耳塘，是一個約2 000 m2的水塘，水塘位于主干道旁邊，公園每日游客眾多，因此耳塘具有重要的景觀功能；水塘水源主要來自雨水徑流，塘內(nèi)生長有魚蝦等水生動植物，因此也具有重要的生態(tài)功能。水塘已經(jīng)存在多年，近幾年富營養(yǎng)化程度逐漸嚴(yán)重，透明度較低，水質(zhì)較差，水底底泥沉積，其景觀功能和生態(tài)功能都受到一定程度影響。

4 材料與方法

4.1 試驗(yàn)設(shè)備

該項(xiàng)目所有試驗(yàn)設(shè)備均由中德淘塞科技有限公司提供，設(shè)備清單如表1所示。

表1 主要試驗(yàn)設(shè)備

4.2 監(jiān)測方案

在試點(diǎn)水塘中心位置設(shè)置一個采樣點(diǎn)，采集表層水，水質(zhì)監(jiān)測指標(biāo)為：透明度、總氮、總磷、化學(xué)需氧量這4個指標(biāo)，每15天監(jiān)測一次。

4.3 分析方法

本次水樣分析由貴州省環(huán)境科學(xué)研究設(shè)計院分析測試中心完成，該測試中心具有檢驗(yàn)檢測機(jī)構(gòu)資質(zhì)認(rèn)定證書，證書編號：152412050120。各指標(biāo)分析方法如表2所示。

表2 分析方法

5 結(jié)果與討論

5.1 耳塘初始水質(zhì)監(jiān)測

試驗(yàn)開始前試點(diǎn)水塘水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果如表3所示。

表3 初始水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)

通過表3可知，耳塘水質(zhì)根據(jù)《地表水環(huán)境治理標(biāo)準(zhǔn)》以單因子分析判斷屬于劣V類水。

5.2 試驗(yàn)結(jié)果

運(yùn)行過程水質(zhì)分析結(jié)果如表4所示(當(dāng)檢測結(jié)果低于方法檢出限時，結(jié)果以方法檢出限標(biāo)志位加L報出)。

表4 運(yùn)行過程水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù) 單位: mg/L(透明度：m)

各指標(biāo)變化如圖2。

圖2 各指標(biāo)變化曲線

5.3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析與總結(jié)

黔靈湖耳塘經(jīng)過近6個月的淘塞技術(shù)的處理，在第一個月內(nèi)水體中的主要污染物，如COD、TN、TP，都有了明顯的下降，透明度有一定程度提高，兩個月后處理效果有一定程度的波動，水質(zhì)指標(biāo)均有小幅上升，透明度下降。造成這一現(xiàn)象的原因是該項(xiàng)目啟動時是冬天，水溫較低，水體微生物對底泥的處理活動不明顯，在曝氣充氧條件下，水體中微生物通過生化反應(yīng)消耗了水體中的污染物，因此水體水質(zhì)在短時間內(nèi)有了明顯改善，兩個月后溫度升高，水體及底泥中的微生物活性增強(qiáng)，與底泥有關(guān)的生化反應(yīng)劇烈，加之水溫升高促進(jìn)了底泥污染物的釋放[12]，這些造成各種污染物從底泥中進(jìn)入水體，因此水質(zhì)出現(xiàn)波動。由于試驗(yàn)時間較短，該技術(shù)對于水質(zhì)的長期治理及水底底泥的治理效果還需要通過其他治理工程進(jìn)一步確認(rèn)。

6 小結(jié)

相比于其他水處理技術(shù)方法，淘塞技術(shù)或許在時間效率上不占優(yōu)勢，但該技術(shù)可以與水環(huán)境有效融合，沒有任何風(fēng)險，通過高效的供氧技術(shù)激活水體中的微生態(tài)，利用水體土著微生物達(dá)到水體治理的目的，作為一種低濃度水污染治理技術(shù)，是未來水環(huán)境改善技術(shù)中的一項(xiàng)技術(shù)儲備。本次試驗(yàn)工程項(xiàng)目作為淘塞技術(shù)在國內(nèi)的第一次應(yīng)用，雖然運(yùn)行時間不長，通過水質(zhì)分析可以確定該技術(shù)對于改善水質(zhì)，提高透明度，具有一定的作用，對于底泥消解的作用還需要進(jìn)一步的驗(yàn)證。目前淘塞技術(shù)正運(yùn)用在貴州草海國家自然保護(hù)區(qū)，進(jìn)行草海鳥禽繁殖區(qū)的水環(huán)境治理，可以進(jìn)一步驗(yàn)證淘塞技術(shù)的處理效果。作為一種可以實(shí)現(xiàn)長距離均壓曝氣的微孔曝氣技術(shù)，憑借其獨(dú)特的設(shè)計優(yōu)勢，淘塞技術(shù)不僅可以用于湖庫水環(huán)境治理，還可以用于排污管道，河道等黑臭水體的治理，以及高效灌溉、濕地修復(fù)等，相信淘塞技術(shù)今后會有更加廣闊的發(fā)展空間。