生物-生態(tài)修復(fù)技術(shù)在德州行政中心水體污染控制中的應(yīng)用

曲本慶　趙金林　施懷榮　海冰寒

生物-生態(tài)修復(fù)技術(shù)在德州行政中心水體污染控制中的應(yīng)用

曲本慶1趙金林1施懷榮2海冰寒2

（1德州市園林管理局山東德州2530002北京邦源環(huán)保科技股份有限公司北京100124）

針對(duì)德州行政中心水體所出現(xiàn)水體污染現(xiàn)象，采用生物強(qiáng)化技術(shù)、浮島植物凈化技術(shù)等生物—生態(tài)修復(fù)技術(shù)進(jìn)行水質(zhì)提升和水華防治，并通過技術(shù)應(yīng)用過程中水質(zhì)指標(biāo)和藻類受抑制程度的變化，對(duì)生物—生態(tài)綜合修復(fù)技術(shù)治理效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果表明：生物—生態(tài)綜合修復(fù)技術(shù)可有效控制藻類的過度生長，有效預(yù)防水華的發(fā)生；水體COD、NH3-N、TN和TP等水質(zhì)指標(biāo)明顯改善，為同類水體的保護(hù)提供借鑒。

生物-生態(tài)修復(fù)技術(shù)；水污染；水生態(tài)修復(fù)；污染控制

我國的地表水水體污染主要包括氮磷營養(yǎng)鹽和有機(jī)物污染兩大類[1]，目前治理技術(shù)主要有物理法、化學(xué)法及生物-生態(tài)技術(shù)三大類[2]，其中生物-生態(tài)修復(fù)技術(shù)具有能耗低、無二次污染、效果穩(wěn)定等優(yōu)勢(shì)，是當(dāng)前城市河流水生態(tài)修復(fù)技術(shù)的研究熱點(diǎn)之一[3]。

生物-生態(tài)修復(fù)技術(shù)通過改善河道環(huán)境，人工營造類自然河道生態(tài)系統(tǒng)[4]，維護(hù)河流功能健康，以恢復(fù)河流生物和景觀多樣性為目的對(duì)河流自凈能力進(jìn)行提升[5]。生物-生態(tài)修復(fù)技術(shù)分為微生物強(qiáng)化、植物凈化、動(dòng)物凈化、生物膜凈化技術(shù)等，就治理水體污染技術(shù)發(fā)展和治理需要的趨勢(shì)而言，趨向于多種技術(shù)集成[6~7]。其中生物強(qiáng)化技術(shù)以投加高效菌劑為主，當(dāng)水體污染嚴(yán)重而又缺乏有效微生物時(shí)，投加有特殊分解能力的微生物將有機(jī)物降解為變成無毒或低毒的二氧化碳、氮?dú)饣蛩甗8~9]。植物凈化技術(shù)主要是浮島植物技術(shù)，該技術(shù)的核心是將根系發(fā)達(dá)的水生植物種植到有浮力作用的框架上，利用植物生長從水體中吸收利用大量是氮、磷等營養(yǎng)元素[10]。

本工程采用采用生物強(qiáng)化技術(shù)和浮島植物凈化技術(shù)對(duì)德州行政中心水體進(jìn)行了治理與修復(fù)，通過技術(shù)運(yùn)行過程中水質(zhì)指標(biāo)的變化和藻類葉綠素含量的變化，對(duì)生物-生態(tài)修復(fù)技術(shù)的治理效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1　材料與方法

1.1工程概況

德州市行政廣場始建于2004年，廣場內(nèi)人工湖與三條河道于2006年開始蓄水，湖體及河道采用混凝土固化護(hù)坡，補(bǔ)充水主要為地下水及地表徑流，補(bǔ)水時(shí)間為每年的3、4月。2006年至今8年未進(jìn)行過清淤，水域面積8×104m2，其中人工湖水域面積約5.6×104m2，平均水深1.4 m，護(hù)城河水域面積2.4×104m2，平均水深為1 m，東西兩條河的長度為466m，北側(cè)河長300 m，平均寬度為20 m。

目前該水體透明度較低，顏色發(fā)暗并呈現(xiàn)灰褐色。水質(zhì)檢測結(jié)果表明，其化學(xué)需氧量、氮磷含量屬于地表水劣Ⅴ類。硬質(zhì)化的河底導(dǎo)致水體流動(dòng)性較差，生物多樣性指數(shù)極低。

1.2水體修復(fù)生物制劑

表1　試驗(yàn)過程中使用生物菌劑特性

1.3工程實(shí)施

表2　工程實(shí)施進(jìn)程及水質(zhì)監(jiān)測

圖1　治理期間水體葉綠素a的變化

圖2　治理期間水體COD含量的變化

2　結(jié)果與分析

2.1水華治理效果

藻類中葉綠素a含量可以表征水體中藻類含量的變化[11]。葉綠素a變化如圖1所示。治理初期，葉綠素a含量明顯降低。6～8月進(jìn)入汛期，地表徑流為水體引入高負(fù)荷氮磷營養(yǎng)鹽和有機(jī)污染物，水體藍(lán)藻迅速繁殖，因此葉綠素a含量呈明顯上升趨勢(shì)。采取生物-生態(tài)修復(fù)強(qiáng)化治理措施，加大到治理后期，葉綠素a含量降至20μg/L～40 μg/L范圍內(nèi)，藻類生長得到有效的控制。

2.2水體水質(zhì)的變化

2.2.1水體COD含量的變化

水體COD的變化如圖2所示，在治理前水體COD含量在87.61mg/L～98.59 mg/L范圍，屬于地表水劣V類。從5月開始，治理過程中投加的微生物菌劑增加了水體中好氧微生物菌群，微生物富集在植物根莖上形成生物膜對(duì)水體有機(jī)物進(jìn)行降解，COD的含量逐漸下降。但從6～8月開始，由于夏季雨水污水的匯集排放、大面積的地表徑流的引入導(dǎo)致水體污染物短時(shí)間內(nèi)大量聚集，COD含量呈波動(dòng)上升趨勢(shì)，采取生物-生態(tài)修復(fù)強(qiáng)化治理措施，到治理后期，采樣點(diǎn)的水體COD含量均達(dá)到地表水V類標(biāo)準(zhǔn)。

圖3　治理期間水體NH3-N含量的變化

圖4　治理期間水體TN含量的變化

圖5　治理期間水體TP含量的變化

2.2.2水體NH3-N含量的變化

圖3為水體NH3-N含量的變化，從5月治理初期開始，生物菌劑和植物根系的吸收作用使水體中NH3-N濃度顯著下降。6～8月進(jìn)入主汛期，地表徑流和生活污水的匯入導(dǎo)致水體的NH3-N含量有所上升，而微生物菌劑起到抑制作用，需要一定的反應(yīng)周期。根據(jù)水體實(shí)際情況采取針對(duì)性措施，經(jīng)過強(qiáng)化和后期持續(xù)維護(hù)，治理后期水體NH3-N含量在1.5 mg/L以下，達(dá)到地表水IV類。

2.3.3水體TN的變化

TN是水中各種形態(tài)無機(jī)和有機(jī)氮的總量，包括NO3、NO2和NH4等無機(jī)氮和蛋白質(zhì)、氨基酸和有機(jī)胺等有機(jī)氮，常被用來表示水體受營養(yǎng)物質(zhì)污染的程度。由圖4可以看出，治理前水體TN濃度均屬于地表水劣V類標(biāo)準(zhǔn)。6月進(jìn)入汛期后，汛期雨量匯集成地表徑流和補(bǔ)充水一起匯入水體，導(dǎo)致治理的水域中TN含量有所波動(dòng)。經(jīng)過持續(xù)采取生物-生態(tài)措施治理，TN含量呈現(xiàn)明顯下降，治理后期，水體TN含量在1.8mg/L～1.9 mg/L范圍內(nèi)，達(dá)到地表V類水標(biāo)準(zhǔn)。

2.3.4水體TP的變化

圖4為水體TP含量的變化，治理前除了北河道，其他采樣點(diǎn)水體中TP含量均屬于劣V類地表水。治理期間，因?yàn)橄募居晡鬯偷乇韽搅鞯囊耄瑢?dǎo)致水體的TP濃度持續(xù)呈上升趨勢(shì)，此外，水體中藻類死亡腐爛也會(huì)釋放一定量的磷。通過投加微生物菌劑進(jìn)行生物強(qiáng)化治理，水體TP含量最終在0.03mg/L～0.07mg/L范圍內(nèi)，達(dá)到地表水Ⅱ類，TP含量最終得到了有效地控制。

3　結(jié)語

（1）應(yīng)用生物-生態(tài)技術(shù)治理德州行政中心水體污染現(xiàn)象，項(xiàng)目實(shí)施后，水體COD，NH3-N，TP等水質(zhì)指標(biāo)明顯改善。藻類生長受到控制，對(duì)水華的爆發(fā)起到了較好地防控作用。（2）在治理過程中根據(jù)工程運(yùn)行過程水體水質(zhì)實(shí)時(shí)變化情況，直接投加復(fù)合微生物菌劑恢復(fù)底泥的活性恢復(fù)水體自凈能力，從而達(dá)到水生態(tài)系統(tǒng)的平衡。

[1]駱永明.污染土壤修復(fù)技術(shù)研究現(xiàn)狀與趨勢(shì)[J].化學(xué)進(jìn)展, 2009,21(0203):558-565.

[2]馬俊.城市河流生物-生態(tài)修復(fù)技術(shù)研究進(jìn)展[J].2006.

[3]萬金寶，侯得印.利用生物-生態(tài)修復(fù)技術(shù)治理城市污染河道[J].江西科學(xué),2006，24（1）：77-79.

[4]吳霞,謝悅波.微生物技術(shù)對(duì)城市污染河流進(jìn)行生態(tài)修復(fù)的應(yīng)用研究[J].2011.

[5]羅剛,劉軍,胡和平.生物修復(fù)技術(shù)在白海面黑臭河涌治理中的應(yīng)用[J].環(huán)境科學(xué)與管理,2009,34(2):115-118.

[6]萬金保,侯得印.利用生物-生態(tài)修復(fù)技術(shù)治理城市污染河道[J].江西科學(xué),2006,24(1):77-79.

[7]朱亮,金賢.復(fù)合菌群處理城市污染水體的試驗(yàn)研究[J].水資源保護(hù),2005,21(3):1-3.

[8]白世強(qiáng),張春梅,盧升高.基于維持河流健康的城市河道生態(tài)修復(fù)研究[J].人民黃河,2006,28(8):3.

[9]江惠霞,肖繼波.污染河流生態(tài)修復(fù)研究現(xiàn)狀與進(jìn)展[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù),2011,34(3):138-143.

[10]金雪林,李京輝,施懷榮,等.生物修復(fù)技術(shù)在無錫市前胡村浜河道治理中的應(yīng)用[J].中國水利,2013(19):46-47.

[11]張甲耀，李靜，夏威林.生物修復(fù)技術(shù)研究進(jìn)展[J].應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報(bào)1996,2(2):193-199.

[12]馬曦,王里奧,林建偉.受污染地表水體生物修復(fù)技術(shù)研究進(jìn)展[J].環(huán)境科學(xué)與管理,2006,31(2).

[13]董哲仁,劉蒨,曾向輝.受污染水體的生物—生態(tài)修復(fù)技術(shù)[J].水利水電技術(shù),2002,3(2):1-4.

[14]白峰青,鄭丙輝,田自強(qiáng).水生植物在水污染控制中的生態(tài)效應(yīng)[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù),2004,27(4):99-100.

[15]陳永川,湯利,張德剛,等.滇池葉綠素a的時(shí)空變化及磷對(duì)藻類生長的影響[J].第二屆全國農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集, 2007.