黑臭河涌原位修復(fù)中好氧—富氧曝氣生物處理的應(yīng)用

董彭新，劉 琳

（1.吉林省金潤環(huán)境技術(shù)服務(wù)有限公司，吉林 長春 130000；2.吉林省恒新環(huán)?？萍加邢薰?，吉林 長春 130000）

隨著社會的發(fā)展，人們越來越關(guān)注環(huán)境保護方面的問題，其中，河流污染問題尤其嚴重。現(xiàn)實中，又黑又臭的被污染河流嚴重污染環(huán)境，也導(dǎo)致了黑臭河涌普遍存在。這種現(xiàn)象是部分地方區(qū)域注重工業(yè)生產(chǎn)，而輕視環(huán)境保護帶來的發(fā)展弊端。黑臭河涌中含有大量的氨氣、甲烷等污染物質(zhì)，因此，如何治理黑臭河涌也是水環(huán)境領(lǐng)域的難題。

1 材料與方法

1.1 微生物馴化培養(yǎng)

（1）土著微生物:挖取黑臭河涌中的部分底泥和河水，讓這些材料經(jīng)過15天的曝氣處理。然后，有效分離底泥里的微生物，且對其進行擴增和篩選，最終實現(xiàn)微生物培養(yǎng)。

（2）光合細菌:外部采購。

（3）高效硝化細菌的擴增培養(yǎng)過程:首先，用實驗所需的三角瓶灌裝某條河涌中的污水，其三角瓶規(guī)格為250 ml，所取污水為10 ml。同時，還需準(zhǔn)備硝化細菌液體100 ml，作為培養(yǎng)基，培養(yǎng)時間約為10 d，在此過程中，需要保持30 ℃的恒溫，并且需要具備170 r·min-1的條件；

其次，在細菌培養(yǎng)過程中，每隔兩天需滴入兩滴二苯胺。這項操作是為了得知細菌培養(yǎng)過程中是否形成NO3-與減少NO2-的狀況。同時，還需通過稀釋的方法分離深色培養(yǎng)液，在稀釋過程中，需要將其分別稀釋到10-3、10-4、10-3的不同稀釋度。

最后，將不同稀釋度的稀釋液，涂布分離于培養(yǎng)基，并且將其置于培養(yǎng)箱，保持30 ℃，為期10 d后，兩次重復(fù)分離實驗，直到獲取純培養(yǎng)物，最終實現(xiàn)高效硝化細菌的擴增培 養(yǎng)[1]。

1.2 黑臭河涌的概況

本次實驗所選用的黑臭河涌是某地方區(qū)域的一條污水河。這條黑臭河涌總長為8 km，水深3 m左右，河涌底有15 m左右，淤泥最深之處有1.8 m，較淺之處也有1 m有余。這條黑臭河涌地處郊區(qū)，沿岸為莊稼耕地和居住村莊，并且還有幾處規(guī)模較大的工廠。這條河流由于工業(yè)污水和生活污水的長時間排放，導(dǎo)致河流污染嚴重，出現(xiàn)發(fā)黑發(fā)臭、營養(yǎng)富集的現(xiàn)象。

為了使實驗結(jié)果更加直觀，在進行實驗之前，針對這條黑臭河涌做了專項采樣分析。分析結(jié)果表明，這條黑臭河涌的相關(guān)檢測數(shù)值為:NH3-N為45 mg·L-1、COD為267 mg·L-1、TP為5.21 mg·L-1，以及BOD為62.9 mg·L-1。

1.3 實驗方法

（1）實驗所需曝氣裝置，有底部和表面兩種。為了使曝氣有效，設(shè)計擺布時，嚴格按照此條河涌的自然形態(tài)，包括流向、流速、面積、深度等，進行曝氣裝置的妥善安排與使用。同時，將曝氣裝置作為輔助設(shè)施，設(shè)計擺布時，還需特別考慮投放微生物的數(shù)量。其中，2～4 mg·L-1是好氧曝氣量，4～7 mg·L-1是富氧曝氣量。但由于這條黑臭河涌河面有寬有窄，深度有高有低，因此，在實驗過程中，需要通過小船完成微生物的投放，除此之外，還可在黑臭河涌的岸邊，利用高壓噴槍投放微生物，進而促使微生物有效沉入河涌，完成底部淤泥中有機物質(zhì)的氧化與改良。

（2）實驗之時，投放土著微生物、光合細菌、高效硝化細菌的數(shù)量分別為:18 g·m-2、3 g·m-2、18 g·m-2。為了使實驗達到更加確切、顯著的效果，此次實驗延長菌劑投放時間，以確保底部淤泥中的有機物質(zhì)可以得到持續(xù)氧化與改良，并且可以不斷降解黑臭河涌底部淤泥中的污染物質(zhì)。此次實驗，第一周期，約20 d投放一次，間隔50 d之后，每隔40 d再投放一次。此外，為了便于觀察微生物對黑臭河涌的凈化效果，以及具體掌握水質(zhì)情況，還要在該條黑臭河涌的上游、下游、中游，分別設(shè)置監(jiān)測點，實時跟蹤監(jiān)測該條黑臭河涌的水質(zhì)。

1.4 測試項目

此次實驗過程中，所有實驗與測試的參照標(biāo)準(zhǔn)，皆以國家環(huán)保部門相關(guān)條例為標(biāo)準(zhǔn)。具體測試項目有:NH3-N、COD、DO、TP、BOD3。在測試過程中，主要采取的方法分別為:鉬酸銨分光光度法、納氏試劑分光光度法、快速密閉催化消解法，以及接種法、稀釋法、碘量法。

2 黑臭河涌原位修復(fù)中好氧-富氧曝氣生物處理的應(yīng)用變化

2.1 水體透明度、DO、pH值的變化

采取微生物進行水質(zhì)治理之前，這條黑臭河涌整體混沌不堪，普遍發(fā)黑發(fā)臭，是一條十分典型的污染河流。更嚴重的是，這條黑臭河涌中的水體溶解氧已所剩無幾。而微生物在水體中，也都呈現(xiàn)出厭氧狀態(tài)。為了使厭氧環(huán)境得到改變，實現(xiàn)污染降解，水質(zhì)凈化，可將底部曝氣裝置和表面曝氣裝置特設(shè)于水中。

最終通過實驗發(fā)現(xiàn)，這條黑臭河涌中的溶解氧已出現(xiàn)明顯轉(zhuǎn)變，基本可達到4 mg·L-1；距離河流表面35 cm的深度逐漸清澈透明，水質(zhì)顯然發(fā)生凈化。此外，這條污染河流中的pH值也在好轉(zhuǎn)，初始監(jiān)測時其酸性高達5.0，通過微生物處理后，水體酸性逐漸趨向中性，通過這些表明，此項水體治理的方式確實有效。此外，采用曝氣方式治理黑臭河涌，所需的資金成本在于曝氣時間[2]。

此次實驗，每天運轉(zhuǎn)表曝機和鼓氣泵，大約6 h之后立即停止運轉(zhuǎn)，雖然這種間歇曝氣方式費用低，時間短，但同樣達到了高效的治理目的。

2.2 水體中COD、BOD5的變化

這條黑臭河涌在治理之前，其COD的監(jiān)測數(shù)值為270 mg·L-1，這說明污染嚴重，污染物質(zhì)數(shù)量頗高，這也是導(dǎo)致該條河流成為黑臭河涌的主要原因。在這次黑臭河涌修復(fù)過程中，主要是投放微生物菌劑，并且對其進行曝氣處理。如處理之前，將原有微生物經(jīng)過集中培養(yǎng)，會更加具備降解優(yōu)勢。這些經(jīng)過集中培養(yǎng)的菌劑分別是：生態(tài)凈水菌劑、生態(tài)消淤菌劑。在實驗中，將這些改良菌劑投入黑臭河涌之中兩月有余，監(jiān)測時發(fā)現(xiàn)COD大幅降低到55 mg·L-1，這就表明水體中的污染物質(zhì)得到大幅降解。此外，BOD5在治理之前高達70 mg·L-1，治理之后為10 mg·L-1。通過這些變化可以看出，微生物處理黑臭河涌可加速恢復(fù)氧化環(huán)境，以及加速凈化污染水體。具體而言，水體所覆淤泥里的微生物會更加活躍地降解、消除污染物質(zhì)，而黑臭河涌底泥里的巨量營養(yǎng)元素會得到充分釋放，最終建立健康水體生態(tài)。

2.3 水體中NH3-N、TP的變化

在初始監(jiān)測時，發(fā)現(xiàn)該條黑臭河涌中的污染物質(zhì)中占比最多的為磷元素和氮元素。其中磷元素有5.0 mg·L-1之多，氮元素有50 mg·L-1之多。造成這一現(xiàn)象的原因主要是這條受污染的河流地處郊區(qū)，河流兩岸分布著村莊和工廠，而且河流所處地區(qū)的污水排放設(shè)施尚未完全建立，致使生活污水、生產(chǎn)污水全部排入該條河流。同時，這些污水在排放過程中絕大部分是采用的直接排放方式，尤其是生活污水。所以，這些未經(jīng)處理的污水導(dǎo)致這條河流中的TP、NH3-N嚴重超標(biāo)。

本次實驗是采用的該條黑臭河涌底泥里的土著微生物，并對其進行了人工提純以及擴增，進而使其更加具備降解污染物質(zhì)的處理優(yōu)勢。經(jīng)過集中培養(yǎng)的微生物通過投放，歷時兩月，水體中的氮元素和磷元素明顯減少。其中，1.5 mg·L-1成為此條黑臭河涌磷元素的常規(guī)數(shù)值，15 mg·L-1成為該條黑臭河涌氮元素的常規(guī)數(shù)值。但相對其他指標(biāo)而言，磷元素和氮元素的去除率相對較低。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因主要是，土著微生物經(jīng)過再次培養(yǎng)已成為全新的菌劑。因此，這些菌劑需要時間去適應(yīng)該條黑臭河涌的生態(tài)環(huán)境，才可有效提高磷元素和氮元素的去除率。此外，通過曝氣輔助可以減緩磷元素被水體底泥的釋放速度，進而有效增加磷元素被微生物降解的空間和機會，促使水體可以得到更加高效的修復(fù)[3]。

3 結(jié)語

綜上所述，致使清澈河流成為黑臭河涌的原因主要是污染物質(zhì)排放過多，但通過好氧-富氧曝氣生物處理，其各項指標(biāo)均得到明顯好轉(zhuǎn)，水質(zhì)逐漸變清，水體生態(tài)逐漸耗氧，可降解更多的污染物質(zhì)，實現(xiàn)了黑臭河涌的持續(xù)修復(fù)。本文上述內(nèi)容因時間和范圍等不可控因素，仍然存在諸多不足，以期在后續(xù)深入探討中逐步完善。相信在未來，隨著黑臭河涌治理技術(shù)的不斷進步，以及污水排放設(shè)施的不斷完善，黑臭河涌將會越來越少，直至消失，同時，將會有更多清澈明亮的河流帶給人們自然的饋贈，真正實現(xiàn)人與自然和諧相處，人與自然和諧共生。