環(huán)保酵素處理農(nóng)村黑臭水體的試驗研究

（河南省環(huán)境保護科學(xué)研究院，河南鄭州市，450000）王 婷 李素玉 趙仕沛

1 黑臭水體治理方法

黑臭水體及其底泥中含有主要污染物有有機物、難降解有機物以及重金屬等，經(jīng)過長時間積聚的底泥污染物通過底棲生物活動、濃度差擴散、以及河道水流流態(tài)發(fā)生改變等過程會源源不斷地釋放進入上覆水中，從而造成河流湖泊水體的二次污染，降低水體功能，產(chǎn)生生物毒性效應(yīng)。目前黑臭水體治理修復(fù)重點是底泥和上覆水的修復(fù)，但上覆水由于來源復(fù)雜，具有成分復(fù)雜、穩(wěn)定性較差等特點，修復(fù)處理的難度。

黑臭水體的處理方法可分為以下幾類：過濾、混凝、化學(xué)、電化學(xué)和生物方法。這些方法需要添加一些藥劑到水處理系統(tǒng)中以達(dá)到快速處理污染物的目的。但這些化學(xué)藥劑一般對水環(huán)境會產(chǎn)生二次污染，因此相對來說，生物處理會更安全些[1]。

2 環(huán)保酵素應(yīng)用于農(nóng)村黑臭水體處理現(xiàn)狀

我國很多地區(qū)由于農(nóng)村城鎮(zhèn)在短時間內(nèi)快速發(fā)展，污水收集管網(wǎng)未能配套建設(shè)，大量生活廢水和工業(yè)廢水等未經(jīng)處理直接排入水體中；與此同時農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中農(nóng)藥化肥的大面積高強度施用將一些河流變成了黑臭水體，對環(huán)境造成了較為嚴(yán)重的影響。地表水國控斷面中Ⅰ類、Ⅱ類、Ⅲ類、Ⅳ類和劣Ⅴ類水質(zhì)分別占2.8%、31.4%、30.3%、21.1%和8.8%。五日生化需氧量（BOD5）、化學(xué)需氧量（CODcr）和總磷（T-P）這些主要污染指標(biāo)也顯示了較多河流受到污染出現(xiàn)黑臭現(xiàn)象。2015年國務(wù)院《水污染防治行動計劃》明確指出，到2020年對黑臭河水的控制要實現(xiàn)在10%以下[2]。

為了改善這種狀況，目前在國內(nèi)開展了較多針對黑臭水體的綜合整治，環(huán)保酵素屬于生物處理技術(shù)，它在清潔凈水方面的優(yōu)勢引起了一些學(xué)者的重視。這種處理技術(shù)是一種新興的環(huán)保技術(shù)，基本原理是廚余廢棄物發(fā)酵后，所得的產(chǎn)物里面含有酶及一些活性物質(zhì)，利用這種復(fù)雜的產(chǎn)物共同協(xié)作而達(dá)到改善及凈化環(huán)境的目的。早在2014年，媒體就報道過浙江富陽市用環(huán)保酵素凈化水體的案例，但由于是民間自發(fā)組織的凈水活動，查詢資料并未見有相關(guān)研究報道。本次研究主要針對環(huán)保酵素對農(nóng)村黑臭水體是否具有凈水作用及凈水效果開展現(xiàn)場試驗、觀察等相關(guān)工作。

3 環(huán)保酵素處理農(nóng)村黑臭水體試驗

選取信陽羅山縣老縣委大院內(nèi)的一處黑臭水塘作為試驗水塘。水塘中心水域面積約1 500m2，水深2~3m，周圍緊鄰居民生活樓，每日樓內(nèi)有少量衛(wèi)廁污水直接排入該片水域。此水域幾乎為靜止?fàn)顟B(tài)，由于長期累積大量的有機物，水中溶解氧過低，透明度低，水中水生植物少，水體幾乎沒有自凈能力，加上河道底泥長期未清，現(xiàn)狀水體呈現(xiàn)富營養(yǎng)化趨勢，藻類大量繁殖，水體呈黑綠色，并時而散發(fā)令人不適的氣味。

3.1 直接觀察

試驗分為直接觀察和數(shù)據(jù)監(jiān)測兩個階段。2019年4月中旬開始往黑臭水塘分次傾倒酵素。由于酵素原液為酸性，因此將環(huán)保酵素稀釋100倍后投放，每次倒入約20~40kg/次，每間隔1周倒入一次。4周后觀察水體，從視覺感官的透明度、懸浮物量、水體顏色以及氣味等前后對比，觀察發(fā)現(xiàn)水塘在投放環(huán)保酵素后，水質(zhì)向好的方向轉(zhuǎn)變較為明顯。之后繼續(xù)投放，整體酵素投放階段持續(xù)到7月初，共歷時2個半月。（詳見圖1）

圖1 投放環(huán)保酵素前水質(zhì)狀況

圖2 投放環(huán)保酵素后水質(zhì)狀況

如圖2所示，水塘清晰度的變化觀察來看，直觀感受到黑臭水塘從加入環(huán)保酵素開始，水質(zhì)整體從差向好轉(zhuǎn)變，且速度較快；使用CODcr和氨氮比色卡簡單測定，發(fā)現(xiàn)水質(zhì)從Ⅳ類Ⅴ類水質(zhì)逐漸向Ⅱ類Ⅲ水體轉(zhuǎn)變。因試驗前4周時間處于春天，平均溫度20℃左右，對酵素中的催化酶和各微生物活性因子較為適宜，水質(zhì)改觀呈正向發(fā)展；一個月后，由于區(qū)域環(huán)境溫度持續(xù)升高，七月初個別天溫度一度上升到36℃以上高溫，因此觀察水塘顏色略發(fā)綠色，但水體透明度尚好。

觀察試驗結(jié)果：①加入酵素后，CODcr濃度持續(xù)呈降低趨勢，水質(zhì)從Ⅳ類Ⅴ類水質(zhì)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)棰蝾悽笏w，但在室外高溫影響下，CODcr濃度有所反彈，氨氮濃度呈增高趨勢。②水體感官指標(biāo)色度、透明度、氣味：在加入酵素且溫度適宜的情況下，明顯改善；但隨著室外溫度升高，色度有反彈，透明度和氣味沒有影響，水質(zhì)改善效果保持較好。整體看，酵素對水體有機質(zhì)CODcr以及透明度、氣味持續(xù)改善效果明顯；色度的改善效果，初步判斷會受環(huán)境溫度的一定影響；對氨氮改善效果，由于水塘間歇接收居民衛(wèi)廁含氮濃度較高的排放廢水，除氮效果有一定波動，尚不能準(zhǔn)確判定。

3.2 數(shù)據(jù)監(jiān)測

根據(jù)表1，通過第一階段觀察結(jié)果來看，發(fā)現(xiàn)酵素具有一定程度凈水能力，為了更為準(zhǔn)確測定其凈水效果，四季度繼續(xù)向水塘內(nèi)投放環(huán)保酵素，并同步進行水質(zhì)監(jiān)測。頻次依舊將環(huán)保酵素稀釋100倍，分批分次每周一次投放，倒入20~40kg/次，連續(xù)投放6周，同步監(jiān)測投放前水塘本底值和投放后水質(zhì)因子的變化值。監(jiān)測因子選取：溫度、pH、DO、CODcr、氨氮、SS、總磷、總氮、色度。

表1 酵素投放前后各指標(biāo)變化趨勢表 單位：mg/L

根據(jù)表2，分析上表水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果：①水體PH值從堿性變?yōu)橹行裕粷舛却蠓档偷闹笜?biāo)有CODcr、懸浮物和色度，其中COD去除率76.6%，懸浮物去除率83.9%，色度降低了5倍。小幅降低的指標(biāo)為總氮，濃度降低22.4%。②濃度增加的指標(biāo)為溶解氧、氨氮和總磷，分別增加12.6%、2.68倍、41.8%，其中氨氮濃度增加較高。③本次監(jiān)測，環(huán)境平均溫度約15℃左右，溫度偏低，對于酵素里活性物質(zhì)去除效果來說不是最佳時段，從監(jiān)測結(jié)果整體來看，酵素對水體有機質(zhì)CODcr、懸浮物、色度以及氣味這幾項因子持續(xù)改善效果明顯；而溶解氧、氨氮、總磷由于受水塘居民衛(wèi)廁含氮高濃度廢水排放的間歇影響，濃度呈增加趨勢，因此，尚不能準(zhǔn)確判定環(huán)保酵素對氮磷肥水的影響效果，還有待進一步試驗觀察。

表2 水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果

4 試驗結(jié)論

本次環(huán)保酵素處理農(nóng)村黑臭水體試驗研究對案例水塘做了階段小試。根據(jù)試驗結(jié)果分析。環(huán)保酵素有一定的凈水作用，但溫度會影響其酵素中的活性菌種及其各類生物酶的分解轉(zhuǎn)化效果。因此，在溫度適宜的情況下，持續(xù)加入稀釋后的環(huán)保酵素，對黑臭水體中有機物質(zhì)CODcr有較好的去除作用，其它懸浮物、色度及氣味這幾項因子也均有持續(xù)改善效果。肥水因子氨氮、總磷、總氮這幾項由于受到水塘周圍居民衛(wèi)廁廢水排放影響，去除效率有波動反彈現(xiàn)象；以及凈水效果能否持續(xù)等問題，這些需要進一步跟蹤監(jiān)測開展持續(xù)深入研究。