微生物强化技术对城镇河道水体水质提升的应用和研究

方庆帅

（乐山市井研生态环境监测站，四川 乐山 613100）

随着人们生活水平的不断提高，环保意识得到加强，对于自然生态保护的意愿愈加强烈，对于美好生活环境的需求也越来越高。河道作为水资源的主要载体，对城市经济、社会与环境之间的协调发展具有重要意义[1]。相对于发达国家而言，我国的处理技术还处于相对落后的局面，在国家出台相关黑臭河道的治理文件中都体现了治理的刻不容缓。因此，在形势严峻的今天，对黑臭河流治理方法的研究是迫切需要且具有重要意义的。底泥生物修复是通过靶向给药技术直接将药物或微生物注射到河道底泥表面，利用微生物、各种电子受体、共代谢底物等生物氧化组合技术，对河道黑臭底泥进行生物氧化，可有效降低底泥有机物含量和耗氧速率，提高底泥对上覆水体的生物降解能力，促进底泥微量营养释放和藻类生长[2]。

1 项目背景

茫溪河属岷江支流，西源头位于井研县大佛乡大力村宋家坡，东源头位于仁寿县松峰乡双河口，全长95公里，其中井研县段75公里，经井研县王村镇舒金滩进入五通桥区，最终汇入岷江。河宽30到50米，年径流总量4 900万立方米，流域面积667.4平方公里。

井研县现有城市生活污水处理厂一座，处理规模为1.2万立方米每天，目前市政污水管网收纳污水量为1.4万立方米每天，县城第二污水处理厂尚未建成投运，井研县城市生活污水处理厂超负荷运行也不能完全处理城区生活污水，部分生活污水从望峨桥、等多个排口直接溢流进入茫溪河；新区部分约5 000人的生活污水现通过管网收集到霁虹桥底，由于县城第二污水处理厂在建，污水管网尚未完全接通，污水不能进入市政污水厂进行处理，污水直接排入茫溪河。同时研城水坝至蚕宝滩水坝段部分河道正在进行边坡治理，从研城水坝至蚕宝滩水坝河道已实行截流（截留总长度约4.5 km），河道流量较小，使该段河道的自净能力和环境容量减小，导致进入该段河道的生活污水不能在短时间内降解，需通过外力协助其降解[3]。

目前该部分污水对河道水体造成了严重污染，同时也对当地居民的日常生活造成了不便，迫切需要解决该断面存在的黑臭问题。

2 项目介绍

本项目选取井研茫溪河段受污染严重部分区段作为生态修复试验段，在污水溢流排放严重的河道部分选取三个区段，即茫溪河生态修复试验段一（望峨大桥下）、试验段二（龙家坝大桥上游50米处）和试验段三（县天然气公司外面）。

茫溪河生态修复试验段全长约155米，治理河道全长约2.2千米，试验段内有城市生活污水直排放口7处，工业污水排放口（意龙科纺集团）1处，城市生活污水处理厂排放口1处（达标排放城市生活污水1.2万方/日）。

河道近6个月水质监测数据显示，水体水质指标为劣V类，波动较大。项目段水质三方监测背景数据如表1所示。

表1 背景数据

本次工程的总体治理目标是使水体中悬浮物（SS）削减率高于50%，氨氮（NH3-N）、总磷（TP）、化学需氧量（COD）削减率高于20%，感观无黑臭。

3 实验材料与设备

实验材料

生物反应池（土坝堆砌覆膜，规格为10 m×10 m×1 m），扎带，悬浮填料（丙纶含硬丝，自漂型），阀门，套管，电缆，钢丝绳，PVC管，竹片，底泥消解增强复合菌剂。

实验设备

曝气机及附属设备，电控柜，菌液储存桶，菌种投加曝气船。

4 实验方法

通过实地调查，对试验段的污染现状、纳污能力和排污情况有了较为全面的了解，在实地调研的基础上，开展了一系列的实验室研究，得到了大量可靠的数据。确定了以微生物为主的微生物强化修复工艺，本工程采用微生物强化修复技术对河流进行生物多功能组合原位修复，通过曝气复氧、投加悬浮填料、投加高效微生物菌剂等技术的组合应用，结合必要的物理措施，对技术修复效果进行检验，从而为此技术在整条河流的修复的运用提供技术保障。

5 实验内容

5.1 曝气充氧

试验段道采用潜流曝气机曝气，整个装置包括电动机、通电电缆以及潜流曝气机，全段共8个曝气机盘。

试验段长度为60 m，曝气机安装位置位于河岸外侧，曝气段全长50 m，采用4×2的方式安装，潜流曝气机安装间距分别为10 m与4 m。

5.2 悬浮填料投加

在黑臭河道治理过程中，通过投加微生物菌剂能使得水体污染物得到科学的处理，达到一定的治理目标。针对目前每日污水超过2 000 m3的溢流量，水量较大，冲击负荷过大，不宜直接投加菌剂。通过在反应池内安装生物填料及曝气设备，能够减少水量冲击，特别是在生物膜法中微生物固着生长，能够和介质中的有机物浓度形成动态平衡，且生物膜形成后污泥产生量少，管理方便。

悬浮填料采用自浮型人工水草，长度为0.5 m，通过固定于竹片进行投放，竹片长度为2 m，10根人工水草固定为1组，每组间距为1 m，填料投加量为100 m3。

5.3 复合菌剂投加

井研茫溪河段水体污染主要表现为氮磷等营养物质和有机物的污染，使得河道底泥淤积，水体感官呈现发黑发臭。

本研究针对目前河道存在的黑臭污染问题，采用对生活污水有强效降解能力的生物菌种进行河道治理试点。

生物强化技术的优势主要体现在以下几方面：

（1）提高对目标污染物的去除效果；

（2）提高环境中有益微生物的量，提高水系的自净能力以及抗冲击能力；

（3）提高生物菌体网捕、吸附、搭桥、絮凝等物理化学性能，提高菌胶团的生物絮凝、吸附、降解等能力。

针对市政生活污水的特性和相应区段的水质检测情况，实验室条件下筛选出强效降解污染物的菌种，并按照一定比例复配出针对性较强的生物强化菌剂，辅以土著微生物系统，经实验室小试中式达到降解目标后应用于生物处理池区段，通过投加复合菌剂使得该水域自净能力得到相当的强化。

本试验计划投加高效复合菌剂ML3，该复合菌主要包括酵母菌、放线菌、乳酸菌、光合菌四大类菌种，几种菌按照一定比例进行配比复合而成。菌剂浓度不低于107CFU/ML。

复合菌剂用2吨聚乙烯罐运送至实验现场后存储备用，通过人工投放的方式加入城区实验段中，投加点布置位于实验进水口，投加量为0.05%。每天投加一次，一个月为一周期，根据效果适当调节加菌量。

6 污染物降解效果分析

在反应池内安装生物填料以及曝气装置，安装完毕之后再引入溢流废水。在反应池内投加高效微生物菌剂ML3，通过微生物的作用，将溢流废水应急处置后再排入主河道[4]。

投加复合微生物菌剂后，水质得到改善，污染物质的降解速率得到明显提高。试验得出试验段一水体中悬浮物（SS）削减率为56.72%，化学需氧量削减率为25.64%，总磷削减率为33.33%，氨氮削减率为32.78%；试验段二水体中悬浮物（SS）削减率为54.93%，化学需氧量削减率为35.37%，总磷削减率为27.16%，氨氮削减率为23.77%；试验段三水体中悬浮物（SS）削减率为54.93%，化学需氧量削减率为27.59%，总磷削减率为27.16%，氨氮削减率为23.77%。总体对比，基本达到污染物降解目标[5]。

7 结论及建议

7.1 结论

本文通过茫溪河城区段进行试验，使用微生物强化技术，通过“曝气充氧+悬浮填料+投加微生物菌剂”的方式，使得污染水体水质得到明显改善，水体污染物得到有效降解。水体中悬浮物（SS）削减率高于50%，氨氮（NH3-N）、总磷（TP）、化学需氧量（COD）削减率高于20%，感观无黑臭，整体试验目标达成，可推广于茫溪河河道水质提升治理。

7.2 建议

黑臭河道的形态有很多，且黑臭形成原因也不尽相同，本文研究选取用于生态修复试验段为污水排放及溢流段，用于生态修复的复合微生物菌剂也是针对于试验区段复配而成的，只具备一定的代表性。茫溪河受污染段黑臭情况不一，河流流态也不一，针对复杂局面下的微生物强化技术的黑臭应用，需要选取相关生态影响因子，并进行生态因子对水体黑臭相关性的研究，构建茫溪河生态因子-黑臭情况-微生物的实验模型，针对整个茫溪河水体水质情况选出最适参数，通过科学的方法使茫溪河水体水质得到最优化的改善。