用微生物和酶制剂处理城市黑臭河道的研究

刘溪

（宁海县环保局，浙江 宁波 315600）

用微生物和酶制剂处理城市黑臭河道的研究

刘溪

（宁海县环保局，浙江 宁波 315600）

为应对城市河道黑臭污染严重现状，对比研究典型的生物技术—微生物菌剂和酶制剂对实际城市黑臭河道的处理效果。实验证明，在投加微生物菌剂和酶制剂反应15d后，微生物菌剂处理的水体COD、NH3-N依旧为劣V类水，但经过酶制剂处理后的水体提高至Ⅳ类水，COD、NH3-N去除率分别为90%、77%，嗅味、色度有效消除。经过45d的处理后，微生物菌剂处理后的水体河道水质可由劣V提高至类V水，SCOD、NH3-N去除率分别为58%、70%，异味消除，但色度不降。结果显示，使用酶制剂对黑臭河道去除效果较好。

城市黑臭河道；酶制剂；微生物菌剂

河流是文明产生的起源，为城市居民生活、出行提供了便利，但随着工业化、城市化的发展加快，城市规模扩大、人口增加，环境负荷逐渐增大，人们随意排放污水，影响了河流生态健康[1]。据环保部2013年发布的全国环境质量状况可知，河流污染仍较严重[2]。

微生物菌剂（简称菌制剂）及酶制剂在河道治理表现出良好的应用前景。研究表明，菌制剂可有效改善含酚废水[3]、河流[4]和人工湖[5]等污染水体水质，不仅强化了河道生态系统[6]，且能促进水体自净，是环境污染治理中不可缺少的方法[7]。酶制剂作为易生物降解的环境友好型物质[8]，可有效预处理乳制品废水[9]、修复河流生态系统[10]等。本文主要研究了两种典型生物技术对实际黑臭河道污染物的去除和水质改善效果。

1 实验材料与方法

实验装置为间歇式反应器（如图1），反应器为玻璃材料，半径为10cm、高为20cm的圆柱形反应器。反应器的总体积约为6L，实验取用5L体积的实验水体。实验中的曝气均为饱和曝气。

图1 间歇式反应器

实验采用的菌制剂由多种微生物菌剂构成。菌制剂在投放前需培养一段时间，首先在水箱中加入一定比例的水、微生物菌剂、糖浆，培养3天后得到的微生物菌剂可投入污染水体进行降解净化。酶制剂是由蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶等多种酶复合而成的液体制剂，可直接投放至污染水体。

对比两种药剂对黑臭河道的处理效果并筛选合适浓度的药剂。不同菌制剂、酶制剂分别选取两种不同浓度对比，分别投加2g/L、4g/L菌制剂，4mg/L、8mg/L酶制剂，随时间取样，直至水体水质指标变化稳定不变时，观察水体化学需氧量（Chemical Oxygen Demand，CODCr）、溶解性化学需氧量（Solluted Chemical Oxigen Demand，SCOD）、氨氮（Ammonia Nitrogen，NH3-N）、pH变化，对比不同浓度菌制剂、酶制剂对水体处理效果及曝气的影响。

筛选合适的反应条件，对比投加4g/L菌制剂、投加4g/L菌制剂+曝气，投加4mg/L酶制剂、投加4mg/L酶制剂+曝气，以不添加任何制剂+曝气作为空白对照，观察对比曝气对药剂反应的处理效果的影响。

水质评价标准参照《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）。考虑到黑臭河道中的色度、嗅味对河道影响较为明显，评价处理技术效果时，可参照《景观水水质标准》（GB12941-91）。

2 结果与讨论

实验原水水质情况及综合评价结果如表1、表2所示，各水质指标情况与地表水V类标准相比，除TP外，其他指标均超过标准限值。三种水质的综合评价结果显示，两种原水污染情况相似，均为劣V类水体并且黑臭。

表1 原水水质情况 （单位：mg/L）

表2 原水水质评价结果

经过菌制剂处理后的水体水质变化情况如图2所示。水体中COD随着时间的变化如图2a所示，原水曝气降解速度最快，COD降解为33mg/L，去除效率达89%，符合Ⅳ类水标准。投加2g/L菌制剂+曝气处理，在反应30d后COD开始降解，从328mg/L降解为143mg/L，去除效率56%，但还没有达到地表水标准，属于劣V类水，继续反应COD可降解，如图2b所示SCOD减小趋势。但投加4g/L菌制剂+曝气降解速度较慢，反应30d后，水体COD为299mg/L，大于投加2g/L菌制剂+曝气处理后COD的浓度。投加4g/L菌制剂但不曝气，COD持续升高到520～544mg/L，长时间升高而不下降，促进水体COD增大。

SCOD随时间的变化如图2b所示。原水曝气反应2～5d后，SCOD由106mg/L降解到35～50mg/L，平均去除率为60%，符合V类水标准。其次是投加2g/L菌制剂+曝气，反应30d后，SCOD开始降解，持续反应45d后SCOD降解到43mg/L，符合V类水标准。投加4g/L菌制剂+曝气，反应30d后，SCOD依旧升高为203mg/L，SCOD降解速度慢。

水体NH3-N变化如图2c所示。原水曝气反应5d后，原水NH3-N由2.56mg/L降解为0.70mg/L，去除率达72%，快速达到Ⅲ类地表水标准。另外两种投加菌制剂曝气反应中，水体NH3-N先持续升高然后再降解，但可观察到投加2g/L菌制剂+曝气反应过程中，NH3-N的去除率相对投加4g/L菌制剂+曝气的去除率高。结合COD降低情况，结果显示，投加2g/L菌制剂相对降解速度快，为最佳投加量。投加2g/L菌制剂曝气反应35d后，NH3-N可降解到1.29mg/L，继续反应45d后，NH3-N浓度持续在0.94～0.77mg/L，平均去除率达70%，符合Ⅲ类水标准。

投加菌制剂处理后水体pH变化如图2d所示。反应过程中，测得三种处理方式的pH均在7.52～8.55之间浮动，符合水质标准，说明投加菌制剂对水体pH无影响。实际运用中，水质、菌制剂等在不同的反应时间、去除效果各不相同。有研究投加菌制剂治理富营养化的泽湖水体[11]，当反应3个月后，水中NH3-N、COD的去除率分别达到94.2%、60.0%。研究证明菌制剂可有效去除黑臭河道的COD、NH3-N等物质，净化污染水体。

投加2g/L菌制剂但不曝气处理后的水体污染更严重，色度由原水45增加到50，嗅味明显。研究显示微生物缺氧条件下厌氧消化[12]促进黑臭河道恶化，但投加菌制剂并曝气处理后，水体色度分别减少为30、40，好氧微生物降解可减少水体的黑臭现象。

投加酶制剂后水体水质变化情况如图3所示。 酶制剂处理后的水体COD的变化，如图3e所示，投加4mg/L曝气和原水曝气去除效果相似，在反应6d后COD降解49～43mg/L，符合V类标准，说明曝气降解即有较好的处理效果，添加酶制剂对曝气处理影响较小，投加4mg/L酶制剂曝气与直接曝气处理效果差异不大。投加8mg/L酶制剂反应10d后，COD降解为38mg/L，符合V类水标准，去除效率小于有曝气参与的反应，继续反应20d后，COD进一步降解达到25mg/L，去除率达91%，符合Ⅲ类水标准。

水体NH3-N变化如图3g所示。原水的NH3-N为3.50mg/L，原水曝气、4mg/L酶制剂+曝气两种处理方式反应15d后，水体NH3-N快速降解并持续稳定在0.75～1mg/L，去除效率达79%，符合Ⅱ～Ⅲ类水标准。投加8mg/L酶制剂反应20d后，NH3-N降解为0.79mg/L，符合Ⅱ～Ⅲ类水标准，仅次于直接曝气去除效率。投加4mg/L酶制剂反应20d后才开始降解，去除效率相对较慢。

水体pH如图3h所示，投加酶制剂后水体pH无明显变化，直接曝气、酶制剂和曝气两种方式的pH有较小幅度的升高但均在标准之内，说明投加酶制剂对水体pH无明显的影响。

经过曝气处理的水体色度在反应2～4d后快速降低，异味也快速消除，仅投加酶制剂的反应方式，色度减小较慢，反应5～10d后，投加4mg/L酶制剂不曝气反应的水体色度由40减小到5，异味消除。

研究表明，复合酶污水净化剂对微生物活性具有激活作用[13]，当累积耗氧量明显增加酶激活率达到14%～136%时，可有效增强水体自净能力，直接的酶制剂对水体进行催化降解和激活作用，对COD、NH3-N有较好的去除作用，从而净化水体。

菌制剂对NH3-N、COD均有降解作用，但降级速度不及酶制剂不曝气处理方式。通过两组实验对比，酶制剂反应时间短、去除效率高，且无需曝气即可高效降解河道的黑臭污染。

图2 菌制剂实验后的水质指标变化情况

图3 酶制剂实验后的水质指标变化情况

3 结论

（1）两种药剂及曝气对河道黑臭的去除效果，在异味消除方面，曝气＞酶制剂＞微生物菌剂。曝气通过吹脱及土著生物的作用去除水中异味物质，在反应2～4d后，河道水样异味消除。酶制剂通过酶蛋白分解异味物质消除异味较曝气慢，反应5～7d后，河道水体异味消除。微生物菌剂虽然有曝气作用，但投加微生物菌剂后对水体影响较大，反应5d后水体异味消除。

（2）微生物菌剂经过45d左右的处理后COD去除率达58%，符合V类水标准。酶制剂4mg/L反应10d后去除率达85%。曝气、酶制剂方法可高效去除水中COD。当COD负荷较大时，微生物可长时间反应最终降解COD达到标准。

（3）微生物NH3-N经过30d反应降解到0.77mg/L，去除率达70%。投加4mg/L酶制剂，原水NH3-N在反应20d后，平均去除率可达80%以上，符合V类水标准。直接曝气反应10d，NH3-N降解为0.74mg/L，去除率达71%，符合V类水标准。去除NH3-N的反应时间，曝气＜酶制剂＜微生物菌剂。联合反应时间和去除效率两种药剂及曝气对NH3-N去除效果为曝气＞酶制剂＞微生物菌剂。

（4）各类技术各有局限，酶制剂相对城市黑臭河道治理效果最好，以直接投加的原位处理方式，投加4～8mg/L酶制剂，反应10～15d，可消除黑臭现象。微生物菌剂曝气技术适用于流域面积大且生物多样性小的水体，微生物菌剂最佳投加量为2g/L，需实时曝气保持充足溶解氧。

4 展望

城市河道污染治理方法有很多种，一种方法对应一种处理效果，每种方法都有相应的优缺点，通过研究几种方法的组合处理技术，可更高效治理受有机物污染的水体。通过典型的生物处理技术对河道污染治理效果，可进一步研究多种方式的组合处理技术，提高河道的污染治理效率及修复能力。

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Study on Urban Malodorous Watercourse Treated by Microbe and Enzyme Pharmaceutics

LIU Xi
(Ningbo Environment Protection Bureau, Ningbo Zhejiang 315600, China)

In order to face the serious pollution status of urban malodorous watercourse, the paper compares and studies the treatment effect of typical biotechnology--microbial bacterial agents and enzyme preparation on urban malodorous watercourse. The experiment showed that the microbial bacterial agents and enzyme preparation were put into the malodorous watercourse and after reaction of the microbial bacterial agents and enzyme preparation for 15 days, COD and NH3-N in the water body treated by microbial bacterial agents became the inferior water of V species. Yet after treatment of enzyme preparation,the water body upgraded to the water of IV species, the removal ef fi ciency of COD and NH3-N was respectively at 90% and 77%, the smell and chroma eliminated effectively. After treatment of microbial bacterial agents for 45 days, the water quality of the river watercourse upgraded to the water of V species from the inferior water of V and the removal ef fi ciency of SCOD and NH3-N was respectively at 58% and 70%, the smell was eliminated, but the chroma was not reduced. The result shows that the removal effect is much better by using enzyme preparation to treat the malodorous watercourse.

urban malodorous watercourse; enzyme preparation; microbial bacterial agents

X703

A

1006-5377（2017）11-0037-04