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        基于微生物原位修復(fù)的黑臭水體底泥治理分析

        2021-01-02 14:24:38何云斌劉書敏林嫙趙風(fēng)斌
        區(qū)域治理 2021年52期
        關(guān)鍵詞:污染

        何云斌,劉書敏,林嫙,趙風(fēng)斌

        1.深圳市天?。瘓F(tuán))股份有限公司;2.同濟(jì)大學(xué);3.深圳市市政公司總公司

        隨著城市化進(jìn)程的加快,我國城市也面臨著嚴(yán)重的河流污染問題,其中河流黑臭現(xiàn)象非常突出,尤其是那些人口密度大、經(jīng)濟(jì)發(fā)展快速的城市。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)調(diào)查顯示,截至2017年上半年,我國216座城市中排查出2100個黑臭水體,并且黑臭水體個數(shù)呈逐年上漲的趨勢。即便目前黑臭水體整治工程大力開展,但是許多整治工程只是從源頭或方法上來控制污染物進(jìn)入河流中,尚未實(shí)現(xiàn)對黑臭水體及底泥污染物的完全處置,而且在治理過程中仍然在不斷發(fā)生污染問題。由此可知,我國黑臭水體的整治是一項(xiàng)長期且艱巨的任務(wù)。

        一、微生物修復(fù)技術(shù)

        底泥處理是黑臭水體治理中非常重要的一個環(huán)節(jié)。在大量黑臭水體監(jiān)測中,發(fā)現(xiàn)污染泥中含有大量的有機(jī)物,這些有機(jī)物在自然作用下沉淀,最終使得底泥中的有機(jī)物含量不斷增加。所以在黑臭水體底泥治理中,需要科學(xué)利用微生物修復(fù)技術(shù)進(jìn)行治理。

        微生物修復(fù)技術(shù)屬于生物修復(fù)中的一種,指的是利用微生物對水體進(jìn)行修復(fù),這種技術(shù)方法的優(yōu)勢在于費(fèi)用較低、見效快,且不存在二次污染的問題,所以在黑臭水體底泥修復(fù)治理中可采用這一修復(fù)方法。值得一提的是,微生物修復(fù)技術(shù)也有其局限性,主要表現(xiàn)為在黑臭水體底泥修復(fù)治理中,需要根據(jù)不同特性的底泥來選擇不同的微生物,操作起來相對較為麻煩。

        二、微生物修復(fù)技術(shù)在黑臭水體底泥治理中的應(yīng)用

        (一)項(xiàng)目案例

        某城市主要泄洪河道中,由于生活污水的污染形成了黑臭水體。該水體缺氧嚴(yán)重,在水體監(jiān)測中還發(fā)現(xiàn),水中的COD、氮、磷等有機(jī)物含量非常高,而這些有機(jī)污染物在自然作用下沉淀,使得水體發(fā)黑發(fā)臭,嚴(yán)重影響人們的生產(chǎn)生活。為此,項(xiàng)目采用微生物修復(fù)技術(shù)對其進(jìn)行修復(fù)處理。

        (二)材料和方法

        (1)微生物菌群。本次試驗(yàn)使用的是從黑臭河道底泥中分離出的特殊菌群、生物分解因子等作為微生物菌群,同時添加了一定量的礦物元素。通過使用該產(chǎn)品,不僅能有效分解水體中沉淀的有機(jī)物,而且能夠有效改善底泥的質(zhì)量,進(jìn)而有效維護(hù)河道底泥微生物系統(tǒng)。

        (2)載體。本次試驗(yàn)中的載體選自江西調(diào)水人生態(tài)環(huán)境工程有限公司生產(chǎn)的生態(tài)帶,在該生態(tài)中,設(shè)有好氧、厭氧和兼性厭氧這三個反應(yīng)區(qū)。該生態(tài)帶的優(yōu)勢在于面積大、比重輕、容易固定、穩(wěn)定性良好等。

        (3)試驗(yàn)裝置。本次試驗(yàn)中,使用了A和B兩個裝置,并且兩個裝置中均設(shè)有曝氣裝置,以及直徑為0.1m、高為0.75m的圓柱玻璃器皿。其中,A裝置中安裝生態(tài)袋,且有微生物菌種,B裝置為空白試驗(yàn)裝置,不添加任何填充物和微生物。

        (4)試驗(yàn)樣品。對該水體進(jìn)行樣品采集,待采集的樣品沉淀后,對其底泥厚度進(jìn)行測定,同時測定底泥COD、上清液COD等指標(biāo)。試樣樣品的各項(xiàng)指標(biāo)初始值如表1所示。

        表1 試樣樣品各指標(biāo)初始值

        (5)測定方法及過程。在式驗(yàn)過程中,A、B兩個反應(yīng)裝置每天進(jìn)行曝氣復(fù)氧,待底泥沉淀后,測定其各項(xiàng)指標(biāo)參數(shù),包括底泥厚度、底泥COD值及上清液COD值。其中,在測定底泥COD及上清液COD值時,先從裝置底部取出試樣,并通過離心、烘干、研磨、恒重等多道操作工序進(jìn)行測定。在測樣過程中,應(yīng)確保各項(xiàng)指標(biāo)測定符合國家相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)要求。

        三、應(yīng)用效果分析

        (一)底泥厚度變化情況

        在本次試驗(yàn)中,通過A、B兩個裝置對樣品底泥厚度進(jìn)行測定,圖1為A、B兩個裝置的底泥厚度變化情況。觀察圖1可發(fā)現(xiàn),A、B兩個反應(yīng)裝置的變化趨勢大致相同,隨著反應(yīng)時間的延長,底泥厚度逐漸減少。其中,在試驗(yàn)時間的第1至第3天,A裝置的底泥厚度呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢,在第6天、7天時,稍微有所增加,之后一直減少,最終停留在2cm左右。B裝置也與A裝置一樣,在開始的第1天至4天,底泥厚度呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢,之后底泥厚度不斷減少,最后停留在4cm左右。

        圖1 A、B反應(yīng)裝置底泥厚度變化情況

        A反應(yīng)裝置添加了微生物菌種,B反應(yīng)裝置并未添加任何填充物和微生物。從圖1的變化情況來看,添加了微生物菌種的A裝置的底泥去除效果要明顯優(yōu)于B裝置。而開始的第1天至第3天,A、B兩個反應(yīng)裝置的底泥厚度之所以表現(xiàn)出不減反增的情況,主要是受到曝氣復(fù)氧的作用,使得兩個反應(yīng)裝置中的好氧微生物大量繁殖,隨著微生物的數(shù)量增加,形成結(jié)構(gòu)較為蓬松的菌膠團(tuán),所以底泥厚度增加。而A裝置之所以在第3天后,底泥厚度快速減少,主要是因?yàn)槭艿轿⑸锞N的凈化作用,加快了底泥層的礦化速度,進(jìn)而使得底泥厚度大大降低,最后在第23天時,底泥厚度達(dá)到2cm,并且底泥基本已經(jīng)無機(jī)化,基本達(dá)到穩(wěn)定的狀態(tài),這比B裝置的底泥厚度4cm要低??梢?,在黑臭水體底泥修復(fù)治理中,采用微生物修復(fù)技術(shù),可有效降低水體的泥的厚度。

        (二)底泥COD變化情況

        圖2為此次試驗(yàn)中A、B兩個反應(yīng)裝置底泥COD值的變化情況。觀察圖2可知,A、B兩個反應(yīng)裝置的底泥COD值變化趨勢基本一致,均是隨著試驗(yàn)時間的延長而不斷下降。其中,在試驗(yàn)開始的第1天至第3天,A、B兩個反應(yīng)裝置的底泥COD值表現(xiàn)為先增加后減少的趨勢。到第30天時,A反應(yīng)裝置測定的底泥COD值是1572mg/kg,其去除率為92.8%,B反應(yīng)裝置測定的底泥COD值是6707mg/kg,底泥COD去除率僅為69%。對比來看,增加了微生物菌種的A裝置,其底泥COD去除效果要明顯優(yōu)于B裝置。

        圖2 A、B反應(yīng)裝置底泥COD變化情況

        底泥COD主要來源于底泥中的各種微生物和原有的有機(jī)污染。A、B兩個反應(yīng)裝置的底泥COD值之所以在第1天至3天不減反增,主要是因?yàn)樵谄貧獬粞醯淖饔孟?,底泥中的微生物大量繁殖引起。而隨著時間的延長,A裝置的底泥COD去除率比B裝置要好,是因?yàn)锳裝置中添加了多種微生物菌群,其中還包含一些底泥土著微生物難以降解的有機(jī)物,如酚類、苯環(huán)類等。

        (三)上清液COD變化情況

        圖3為A、B兩個反應(yīng)裝置的上清液COD變化情況,觀察圖3可知,A、B兩個反應(yīng)裝置的上清液COD值變化情況基本一致,均是隨著試驗(yàn)時間的延長而不斷下降,并且比底泥厚度、底泥COD變化波動大。其中,A、B兩個反應(yīng)裝置開始的前幾天波動較大,之后逐漸平緩。經(jīng)過30天的反應(yīng)后,A、B兩個反應(yīng)裝置的上清液COD值基本穩(wěn)定在70mg/L左右??梢姡瑹o論是采用曝氣復(fù)氧的方法還是微生物菌種的方法,都能夠?qū)诔羲w起到很好的處理作用。

        圖3 A、B反應(yīng)裝置上清液COD值變化情況

        本文基于黑臭水體治理目標(biāo)和要求,對微生物修復(fù)技術(shù)在黑臭水體底泥治理中的應(yīng)用進(jìn)行研究分析。在研究過程中,通過設(shè)置兩個試驗(yàn)裝置,將微生物修復(fù)技術(shù)與常規(guī)的曝氣復(fù)氧技術(shù)進(jìn)行了對比分析,試驗(yàn)結(jié)果如下:

        (1)微生物修復(fù)技術(shù)對于降低黑臭水體底泥厚度效果顯著,比常規(guī)的曝氣復(fù)氧技術(shù)要好。

        (2)微生物修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用可有效降低黑臭水體底泥COD值,比常規(guī)的曝氣復(fù)氧技術(shù)的底泥去除率要好。

        (3)微生物修復(fù)技術(shù)和曝氣復(fù)氧技術(shù)均可有效降低黑臭水體底泥的上清液COD,兩種修復(fù)方法都對黑臭水體有良好的處理效果。

        研究證明,相比常規(guī)的曝氣復(fù)氧技術(shù),微生物修復(fù)技術(shù)的底泥處理效果更優(yōu),采用微生物修復(fù)技術(shù)處理可有效改善黑臭水體的水質(zhì)狀況。目前,我國許多城市普遍存在黑臭水體問題,在黑臭水體治理過程中,可有效應(yīng)用微生物修復(fù)技術(shù)進(jìn)行黑臭水體底泥治理。但需要注意的是,在具體的處理過程中,應(yīng)充分了解黑臭水體形成的原因,并在此基礎(chǔ)選擇合適的微生物菌種,從而有效發(fā)揮出微生物修復(fù)技術(shù)的作用,進(jìn)而提升黑臭水體治理的效果。

        相關(guān)鏈接

        城市黑臭水體是百姓反映強(qiáng)烈的水環(huán)境問題,不僅損害了城市人居環(huán)境,也嚴(yán)重影響城市形象。近幾年“讓市長下河游泳”的呼聲反映了百姓對解決和治理城市黑臭水體的強(qiáng)烈愿望。城市黑臭水體整治工作系統(tǒng)性強(qiáng),工作涉及面廣。國務(wù)院頒布實(shí)施的《水污染防治行動計(jì)劃》(“水十條”)明確,城市人民政府是整治城市黑臭水體的責(zé)任主體,由住房城鄉(xiāng)建設(shè)部牽頭,會同環(huán)境保護(hù)部、水利部、農(nóng)業(yè)部等部委指導(dǎo)地方落實(shí)并提出目標(biāo):2017年年底前,地級及以上城市實(shí)現(xiàn)河面無大面積漂浮物,河岸無垃圾,無違法排污口,直轄市、省會城市、計(jì)劃單列市建成區(qū)基本消除黑臭水體;2020年年底前,地級以上城市建成區(qū)黑臭水體均控制在10%以內(nèi);到2030年,全國城市建成區(qū)黑臭水體總體得到消除。

        如何綜合、系統(tǒng)、具有聯(lián)動機(jī)制的對城市黑臭水體進(jìn)行治理,可以采取“七字法”方法進(jìn)行系統(tǒng)全面有針對性的三位一體(trinity)治理(地、水、大氣),其分別是”截、引、凈、減、調(diào)、養(yǎng)、測”。

        南方多于北方,城市發(fā)展越快的地區(qū)城市黑臭水體越嚴(yán)重。

        城市黑臭水體問題主要有四大原因:

        點(diǎn)源污染:排放口直排、污廢水合流制管道雨季溢流、分流制雨水管道初期雨水或旱流水、非常規(guī)水源補(bǔ)水等。

        面源污染:降水所攜帶的污染負(fù)荷、城鄉(xiāng)結(jié)合部地區(qū)分散式畜禽養(yǎng)殖廢水的污染等。

        內(nèi)源污染:底泥污染、生物體污染、漂浮物、懸浮物、岸邊垃圾、未清理的水生植物、水華藻類等。

        其他污染:城鎮(zhèn)污水廠尾水超標(biāo)、工業(yè)企業(yè)事故排放、秋季落葉等。

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