河道生态治理效果研究——以上海市宝山区月浦镇姚家湾为例

施雪明

（上海市宝山区水务局月浦水务管理所，上海 201941）

随着我国城乡一体化进程的不断推进，农村生活条件与经济发展水平得到很大提高。与此同时环境染污问题接踵而来。目前，环境染污问题较为严重，农村很多河道水质劣质，河道黑臭严重，治理黑臭水体势在必行，河道达标生态整治进入一个攻坚战的新时期。

河道生态治理是基于污染物降解（微孔曝气+微生物载体+微生物投放+水体循环系统）+生态建立（水生植物种植+水生动物调控）＋水质应急处理（水质净化药剂），利用水生植物吸收氮、磷，用自然方法建立生态平衡。

1 运行条件和方法

1.1 河道介绍 上海市宝山区月浦镇姚家湾河道呈南北方向，河道生态治理装置2017年初建设完成，正常运行已有10个多月，收集人数是本地人500人，外地人有350人，处理池水量是120t/d，占地面积约300m2。

1.2 河道治理技术方法 河道治理技术方法如图1所示。

图1 河道技术流程

1.2.1 污染物降解 本方案主要采用微孔曝气增氧方式，以微生物载体、微生物投放、水体循环系统为辅助措施。

（1）微孔曝气。微孔曝气设置2套，主要设置于微生物载体区，每套微孔曝气设置沿河段轴向布置，采用纳米技术曝气盘，使氧气易溶于水体中，有效提高水体DO，鼓风设备采用潜水式罗茨鼓风机。

（2）微生物载体。微生物载体是从日本引进的一种全新的织物型生物膜载体技术。其是一种仿生系统，模仿污水处理系统内的植物原理，通过优化织物填料以使其利于生物膜的形成和再生，从而大大提高污水处理的效果。生物绳填料的适用性很强，几乎适用于各种类型的污水处理工艺和生物反应器，其关键在特殊加工工艺的生物膜载体填料，1m2载体比表面积可达250m2，本河段人工载体设置2段生物绳填料，每段50m，每2m一片，每片尺寸是25m×1m×50条。

（3）微生物投放。采用投加外来BE复合菌群和刺激本土微生物共同作用，通过其快速的增殖，提高水体有益微生物种类和数量，从而快速地分解有机质，降解有害物质。根据本河道尺寸，本河道水量6250t，本微生物投放量是20mg/kg，投放时间是3个月，每个月投放2次，投放量是750kg。同时，为增加有益微生物的种类和繁殖速率，在水温适宜时（建议水温15℃以上），适当投加复合微生物菌剂，该微生物菌剂由专一驯化且分解能力强的微生物和微生物营养素以及其他添加剂组成的混合物，用于污、废水、黑臭和富营养化等河湖、有机弃物以及环境恶臭的处理或净化[1]。

（4）水循环系统。河道水循环系统是用动系统将治理好下游的水抽到上游来稀释污染严重的河水，同时将下游的复合菌群接种到上游来，保持河道水体中具有一定的菌种剂量，根据本次治理河段100m，安装2套循环系统。

1.2.2 河道生态建立 生态营建是采用生态滤床、生态浮岛、水生动物调控相结合的方法，能有效建立一个藻菌共生的净化系统，在水体中同时进行着有机物的好氧分解、有机物的厌氧消化以及水生生物的光合作用等过程；生态营建中对污水起净化的有微生物，藻类、原生动物、后生动物、水生植物和水生动物。水体中形成藻—菌—原生动物—植物的代生系统，使污水得到净化。有机物的降解与污水的净化主要通过好氧微生物的作用。有阳光照射时，水体中的藻类进行光合作用而释放出大量的氧，同时在河道中设置增氧设备，使河道处于良好的好氧状态[2]。河道中的好氧异养微生物利用水中的氧，通过代谢活动对有机物进行氧化分解，合成细胞体，其代谢产物为CO2。

有机物＋O2＋H＋→CO2＋H2O＋NH4＋C2H7O2N（细菌）

由于河道生态塘运行稳定，去除效率高，处理效果佳，所以可有效降低悬浮物及有机污染[3]。

（1）水生植物种植。本方案依据现场情况及要求，针对水域较浅区域，种植沉水植物及水生植物，水生植物在生长过程对河水吸收营养具有促进作用，对河道具有净化作用，景观效果均较好的植物（水生植物或一些岸生湿生植物）可对水体进行一定程度的生态净化。本治理河段水生植物设计种植物量是200m2，以水生植物为主。

（2）水生动物调控。通过人工生物操纵手段，在水域投放一定比例水生动物（鱼、贝、虾等），形成微生物—水生植物—水生动物组成的结构复杂和功能完善的水生生态系统，恢复和提高水体的自净能力。投放量是通过水生态容量计算，投放品种及数量：红虫100kg、鲫100kg、贝100kg和螺丝100kg。

通过生物多样性技术使河道形成自然的良性的生态系统，包括生产者（水生高等植物、浮游藻类、着生藻类）、消费者（浮游动物、着生动物、底栖动物和鱼类）和分解者（微生物）共同组成的河道生态系统，提高塘内自净能力，建立稳定良好的复杂生态系统。

1.2.3 河道应急措施 河道应急措施是在有大量污染源排入河道时，采用是一种强氧化药剂，在短时间内控制氨氮，降解氨氮，见效快，时效短。为有效增加治理姚家湾河段的效率，在必要时投放水质净化药剂，有助于水生态系统建立，同时可有效降解污染物及氨氮在水中含量，本次治理河段设计投药量是：根据本河道尺寸，本河道水量6250t，考虑日常污水排入。每次投放量是0．1kg/t，假设投放次数量是6次，针对排污情况或者检测水质情况而投放，总投放量3750kg。

1.3 系统调试

1.3.1 电气设备调试 本工程电气设备调试主要是水泵与曝气机运行，根据水量调水泵抽水时间。设备运行情况：曝气机每次运行1h，每天运行12次，水泵抽水时间是根据水量计算其运行时间，每天运行12次，水泵与曝气机不能同时运行，要错开运行。

1.3.2 河道系统调试 （1）好氧池内按间距10cm悬挂满软性填料，间距保持一致，使曝气量均匀、效率达到最大化，污水经过软性填料时被生物膜截住，通过微生物降低污水中污染物质，更换好填料第1次调试需要投放菌种是20kg。

（2）将污水抽入好氧池内，添加激活营养素和各类营养物质，禁止进水连续运行7d后；再慢慢进水，先按处理水量的1/5污水抽进系统，再次投入10kg菌种，每天保持1/5进水运行7d；再次投入10kg菌种，再按2/5进水运行7d；然后再次投放20kg菌种，按2/3进水运行7d；最后满负荷进水，正常运行。

（3）在充分掌握污水排入系统内调试工作后，观察生物膜的生长情况，菌胶团及原生动物是否生长正常，如果不正常需要在沉淀池增加回流，确保本处理系统能去除氮磷。

1.3.3 处理效果 本处理站在调试阶段每30d需要将进水、出水的水样进行检测，然后再根据出水水质进行调试，如果出水不达标需要重新规划调试方法，如果出水水质稳定达标，将保持这样的运行方法。

1.4 采样及采样安排 1号池出水采样，在格栅调节池进水处取样、在人工湿地出水口取水样，2d检测一样，连续30d，检测理化和化学指标以样品的平均值计算。水样用500mL取样瓶直接取样，并于当天测定各项指标。

1.5 测定项目与方法 温度采用塞氏盘进行测定，于每天11：00现场测定CODcr采用重铬酸钾法测定；分别测定水样培养前的溶解氧含量和（20±1）℃培养5d后的溶解，二者之差即为BOD5所消耗的溶解氧量；NH3-N采用纳氏比色法进行测定；TP采用平板MPN计数法。

2 试验结果与分析

2.1 水质净化效果 本处理站从2017年2月20日开始施工，4月初完成施工和设备安装，种上水生植物，5月15日进入工程调试阶段，启动提升泵、鼓风机、回流泵，运行至2017年10月15日，随着生物膜慢慢建立，污水从黑到清慢慢完成，处理池趋向稳定状态。

2.2 水质监测变化 月浦镇姚家湾出水采样，在格栅调节池、人工湿地取水样点1#～2#，每2d检测一样，连接30d，从2017年5月15日至2017年6月15日，每2d监测一次数据，共16次，主要监测CODcr、BOD5、NH3-N和TP的变化。

3 讨论

目前，我国农村生活污水处理建设相对滞后，远离城市或者市政管网都采就地处理，刚开始也走了很多弯路，采用土壤渗滤法进行处理，运行五六年后出现堵塞，之后在领导指导下，采用一些平板膜、生态滤池、接触氧化法+人工湿地，目前接触氧化法+人工湿地应用最多，效果比较良好稳定，得到主管部门认可。

针对这次农村生活污水处理研究，取一个处理站为研究对象，研究其数据，上海对农村污水排水源保护区要求标准为二级，本次公艺研究表明，相关处理可稳定达到二级标准。如果想达到一级B标准，可以在总磷改进方面提高处理技术水平，特别是污泥要及时抽走，不能保存时间过长，否则其会释放磷。