微生物活化技术治理辽河流域劣质水体的应用探究

陈重仲

（辽宁省生态环境监测中心，辽宁 沈阳 110161）

1 引言

辽河流域水系发达，流域面积21.9 万km2，是中国七大河流之一［1］。辽河流经河北、内蒙古、吉林、辽宁四省（区）内多个城市，甚至是一些城市的内河，与流域内人民生活生产用水休戚相关，在国家社会经济发展中有着举足轻重的地位。辽河流域产业众多，包括造纸、冶金、石化、化工、制药、印染等行业，污染物排放量大，即使经过多年治理，水环境质量得到明显改善，但污染隐患仍然很大，劣质水体断面占比时高时低，尤其是冬季枯水期的水质较差，污染加重，易形成劣质水体，严重影响了流域内城镇居民生活和工农业生产［2］。辽河的水污染治理不能单一地控源治污，还要从修复流域内生态系统入手，结合其他手段来实现辽河流域的全面治理，确保“十四五”规划中“化学需氧量和氨氮排放总量分别下降8%，基本消除劣Ⅴ类国控断面”目标的达成［3］。而水体生态系统的核心是微生物系统，是水体自净的关键因素，借助微生物催化降解功能，能够在治理劣质水体过程中达到有效的生态修复效果。本文在由平水期到枯水期河水温度明显变化期间，通过对辽河流域某劣质水体断面使用微生物活化技术（Microbial Activation Technology）进行生态修复处理，观察处理期间水中COD、氨氮的浓度变化情况，验证微生物活化技术在治理我国北方地区劣质水体中的适用性，为治理辽河流域劣质水体提供思路。

2 微生物活化技术概述

微生物活化技术是通过激活水体中微生物，使之在大量繁殖过程中快速消耗水体中污染物质（C，N，P），产生的生物量会逐级激活生态食物链中的上级消费者，逐步改善水生动植物系统的生长环境。水体中污染物质快速有效地向水生生物转移，促使水体生态系统恢复自净能力，起到净化水质、修复生态作用，同时底泥逐渐降解，实现生物清淤［4］。

微生物活化技术在治理河流劣质断面和城市黑臭水体方面已得到广泛应用。在合肥四里河治理工程中，使用微生物活化技术对劣质水体进行生态修复，修复后DO、氨氮等指标均达到地表水Ⅳ类水质标准，部分断面达到地表水Ⅲ类水质指标［5］。微生物活化技术在上海、海口、福州、沈阳等地的城市黑臭水体治理方面效果明显［6-8］。

3 微生物活化技术试验

辽河流域地处我国北方地区，四季分明，夏季气候炎热，冬季气候严寒，河水温度随季节变换差异较大，而温度是影响微生物生长与存活最重要的因素之一。微生物通过代谢将水中污染物降解转化为无害物质，而环境温度的高低，也决定着微生物的净化效率。辽河流域夏季水体温度较高，水中微生物种类、数量较多，且生长繁殖较快，能较快地降解水中污染物，非常适合微生物活化技术的应用。辽河流域水体温度受季节影响不断降低，致使微生物的生长繁殖和代谢活动大大减慢，对污染物质的降解能力也大为削弱，对水体生态修复极为不利。但是在冬季低温下，生物处理对水体中污染物仍具有一定的效果［9］。由此分析，当水体温度降低时，适应低温条件下生长的微生物数量逐渐增加而成为优势菌群，但低温微生物生长速率相对较慢，世代时间较长，总体数量较少，从而导致对污染物的处理能力较常温下低［10］。微生物活化技术可以通过调整投加的活化剂成分或投加活化后的耐冷菌来增加低温微生物的生物量，以实现低温劣质水体的治理。本文在平水期到枯水期河水温度明显变化期间，通过对辽河流域某劣质水体断面使用微生物活化技术进行生态修复处理，并观察处理期间水中COD、氨氮的浓度变化情况。

选取某劣质水体河段作为试验对象，此河段为辽河流域某河流支流河段，补水来源主要为运河水（每年冬、春两季有近5 个月时间断水）、污水厂排水以及工业、生活的散排水，水质较差，景观生态功能丧失。2020 年7 月，在此河段某断面设置一座微生物活化站，在活化站上下游200 m 处各设置1 个监测点，7 d 监测1 次，监测项目为COD、氨氮。

经过4 个月的试验，结果表明微生物活化站下游200 m 处监测点COD 和氨氮的浓度，对比试验前分别下降了57%和62%。COD 浓度变化见图1。

图1 2020 年7 月监测点的COD 浓度变化

氨氮浓度变化见图2。

图2 2020 年7 月监测点的氨氮浓度变化

由图1，2 可知，COD、氨氮的指标是由高到低逐渐下降的，在夏季水温高的时候活化站处理效果很好，而随着水温逐渐降低，处理能力也随之降低，特别是进入10 月份之后，微生物活化站的处理能力大大下降，经过调整活化剂成分来增加低温微生物的生物量后，提升了处理效果，即使进入11 月份河水温度下降至10 ℃以下，COD 和氨氮的浓度仍能持续下降。经过此次试验证明，微生物活化技术在水环境温度较高条件下处理污染物的效果较好，同时也能够在较低温度下进行处理，对于我国北方地区劣质水体的生态修复能够起到积极的作用，可以作为治理辽河流域劣质水体的有效手段进行推广。

4 结语

微生物活化技术不但能通过促进微生物大量繁殖来消耗水体中的污染物质，以达到生态修复的目的，同时还能使底泥逐渐降解，实现生物清淤，并且由于其具有低成本、低耗能、无二次污染等特点，可净化水质，也可低成本长效维持水体水质，具有良好的社会效益和环境效益。通过本次试验，验证了微生物活化技术治理我国北方地区劣质水体的适用性，为治理辽河流域劣质水体提供了思路。

目前，使用微生物处理水中污染物的研究日趋增多，针对不同污染物、不同环境，可以通过分离、富集、活化相应的微生物来对水中污染物进行处理，使水中污染物的去除率大大提高，对于生态环境的修复有着积极的意义。另外，由于微生物活化技术具有占地少、易于移动、处理效率高、无二次污染等特点，可以作为水污染事故应急处置手段的一种补充。