小流域水质生态修复治理技术

高 强，胡 冲

(河北省地矿局第四地质大队，河北 承德 067000)

0 引言

近些年来，我国经济持续快速发展，但是粗放的经济增长模式，导致了环境问题日益突出，流域水体污染就是其中的重要一项[1]。随着“水十条”的提出，国家逐步加大对流域水体的综合治理力度，流域水质得到提升，人民居住环境得到改善。但是，很多流域水体仍存在水质劣于Ⅴ类的情况，流域水体水质巩固提升成为目前亟待解决的问题。

1 流域水质恶劣原因

小流域水体水质恶劣的原因主要分为内源污染和外源污染。内源污染主要是水体底泥中污染物、营养盐物质通过扩散的方式向水体中释放，其释放程度是影响水体水质的一个重要因素。影响内源污染释放的因素众多，包括温度、pH值、溶解氧及微生物活动等。外源污染主要为流域周围居民生活污水的排入、雨季的面源污染等[2]。

2 水质提升技术

2.1 技术路线

截污控源是流域水体水质提升的必要前提，故外源污染的治理至关重要[3]。根据实地勘察情况确定污水的处理方式。对于可纳入城镇污水收集管网的村庄，优先考虑将农村生活污水纳入城镇污水收集管网，集中统一处理；对于不能纳入城镇污水收集管网的污水，量大且易收集的，利用相应的截污或导流措施，采用一体化处理设备处理污水；对于无法截留、导流的污水，应在治理区域内对排污口进行前置围挡强化处理，在强化区域内适量加入稀释后的化学絮凝剂，降低进入流域水体的污染物浓度。在控制外源污染的前提下，采取水体生态修复的方法提升流域水质，通过向水体中投加微生物，同时辅以曝气增氧、生态浮岛、生物挂膜等技术手段，修复流域水体的生态，丰富水体生态群落，增加水体流动性，增强流域水体的自净能力，达到流域水体水质长期稳定达标的目的。流域水体水质提升技术路线如图1所示。

图1 流域水体水质提升技术路线Fig.1 Technical roadmap for improving water quality in the basin

2.2 技术原理

流域水体生态修复是利用生态系统原理，通过定期定量投加复合微生物菌剂，辅以曝气增氧、生态浮岛和生物挂膜等技术手段，修复受损伤水体生态系统的生物群体及结构，重建健康的水体生态系统，修复和强化水体生态系统的主要功能，并能使生态系统实现整体协调、自我维持、自我净化的良性循环。

2.2.1 复合微生物菌剂技术

本技术投加的复合微生物菌剂是从流域水体土著微生物中进行筛选，并扩大培养，将其中几种具有不同降解功能和具有互生或共生关系的微生物以适当比例进行混合培养，并添加营养物质制成的[4-5]。其复合微生物菌剂的菌种主要有5种，分别为枯草芽孢杆菌、酵母菌、乳酸菌、光合细菌、硝化细菌，将其按数量3∶3∶2∶1∶1进行配比，并添加粉碎的米糠、玉米秸秆、红糖等营养成分。

该方法培养的复合微生物菌剂可适应流域水体复杂的生活环境并能在短时间内大量繁殖，通过微生物的呼吸发酵，将水体中的有机质迅速分解成CO2和H2O或转化成无害物质，使污染水体得以净化；同时作用于流域底泥中的有机质，使其迅速分解，释放出氨氮、硫化氢等有害气体，使得底泥好氧层加厚，泥层减薄，加快底泥微量营养的释放，有利于提高藻类多样性，同时也可以阻隔下层黑臭底泥有害物质的释放，加强在泥水界面间的好氧微生物对有机污染物分解能力，加快水体生态系统的物质循环和能量循环，提高水体的自净能力。

2.2.2 曝气增氧技术

采用鼓风机将空气压入输气管道，送入微孔管，以微气泡形式分散到水中，微气泡由底向上升浮，促使氧气充分溶入水中，还可造成水流的旋转和上下流动，使流域水体上层富含氧气的水带入底层，实现流域水体的均匀增氧[6]。持续不断的曝气增氧，水体自我净化能力得以恢复提升，水体中微生物活跃，构建起水体的自然生态。

2.2.3 生态浮岛技术

植物的生长繁殖过程需要大量营养，生态浮岛植物的根系在水中形成的富氧环境和根系表面的生物膜能高效地降解水中的化学需氧量(COD)、氮、磷的含量，而根系膜内微生物产生的多聚糖能有效吸附水中悬浮物[7]。生态浮岛能使水体透明度大幅度提高，同时水质指标也得到有效地改善，特别是对藻类有很好的抑制效果。

2.2.4 生物挂膜技术

流域水体中的微生物菌群往往因为缺乏依附场所丧失活性或缺乏大量增殖的场所，这是限制微生物降解效率的瓶颈。通过在流域水体中固定安装制作好的挂膜填料，以此来增加微生物的依附场所，提高微生物的增殖速率，从而提高微生物的降解速率[8]。

3 水体治理效果

某流域水体水域面积约8 000 m2，平均深度约2 m，治理前水体感官差，水质为劣Ⅴ类。将此项水体治理技术应用于该流域水体，前期通过截污控源，封堵排污口，无法封堵的排污口设置围挡，强化处理；后续采用生态修复的综合治理措施，在该水体中投入曝气设备10台、生态浮岛300 m2、生物挂膜若干，同时定期定量投加研制的复合微生物菌剂。该微生物菌剂投加前需进行活化，取该流域水体的水若干，加入复合微生物菌剂充分搅拌溶解，静止活化0.5 h以上方可投洒[9-10]。

治理前1个月，每3 d投加一次复合微生物菌剂80 kg，后期每10 d天投加一次复合微生物菌剂40 kg。经过3个月的治理，该流域水体水质得到明显提升。感官方面水体清澈，无异味散发，水生物活跃，水体生态得到修复，自净能力增强。水体水质指标方面，通过水体试验检测分析，水质指标明显提升，具体水质数据如表1所示。

表1 流域水体水质检测结果Tab.1 Test results of water quality in the basin

根据水质检测数据，该流域水体水质的COD、NH3-N、TP指标均在下降，水体溶解氧明显增高，水体的pH值保持中性。其中，治理期1个月后，COD、NH3-N、TP指标分别下降18.75%、6.67%、28.85%，DO增加93.27%；治理期3个月后，COD、NH3-N、TP指标分别下降29.17%、9.52%、44.23%，DO增加148.49%，该流域水体水质明显提高，且优于地表Ⅴ类水[11]。

4 结束语

该流域水体截污控源后，通过定期定量投加复合微生物菌剂，同时投入曝气增氧、生态浮岛和生物挂膜等技术手段，能恢复流域水体生态系统的生物群体及结构，流域水体中的微生物、植物、动物群落丰富，水体中COD、NH3-N、TP的含量明显降低，DO明显增加，水体自净能力增强。本生态修复水体技术效果显著，适合推广应用于小流域水体治理。