基于城市黑臭河道污染物的去除和水质改善效果研究

庄庆明

摘 要： 近年来，城市黑臭河道问题日益严峻，严重影响了人们的生产、生活。尤其是城镇化进程的加快，治理黑臭河道问题迫在眉睫。文章通过实验分析微生物菌剂（简称菌制剂）及酶制剂在河道治理表现出良好的应用前景。

关键词： 黑臭河道；污染物；酶制剂；实验

引言

近年来，我国经济呈现快速增长的态势，人们的生活水平得到提高，但是环境问题日益严峻。城市河道生态系统对于人们生产、生活起着至关重要的作用，随着城镇化进程的加快，城市河道生态系统所承受的压力不断增大，尤其是脏、乱、各种污染等问题逐渐凸显出来。目前，在我国城市中河道污染问题主要表现为黑臭。环境污染问题已经成为全社会关注的话题，治理城市河道黑臭水迫在眉睫。

微生物菌剂（简称菌制剂）及酶制剂在河道治理表现出良好的应用前景。研究表明，菌制剂可有效改善含酚废水、河流和人工湖等污染水体水质，不仅强化了河道生态系统，且能促进水体自凈，是环境污染治理中不可缺少的方法。酶制剂作为易生物降解的环境友好型物质，可有效预处理乳制品废水、修复河流生态系统等。本文主要研究了两种典型生物技术对实际黑臭河道污染物的去除和水质改善效果。

1 实验材料与方法

实验装置为间歇式反应器（如图1），反应器为玻璃材料，半径为10cm、高为20cm的圆柱形反应器。反应器的总体积约为6L，实验取用5L体积的实验水体。实验中的曝气均为饱和曝气。

实验采用的菌制剂由多种微生物菌剂构成。菌制剂在投放前需培养一段时间，首先在水箱中加入一定比例的水、微生物菌剂、糖浆，培养3天后得到的微生物菌剂可投入污染水体进行降解净化。酶制剂是由蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶等多种酶复合而成的液体制剂，可直接投放至污染水体。

对比两种药剂对黑臭河道的处理效果并筛选合适浓度的药剂。不同菌制剂、酶制剂分别选取两种不同浓度对比，分别投加2g/L、4g/L菌制剂，4mg/L、8mg/L酶制剂，随时间取样，直至水体水质指标变化稳定不变时，观察水体化学需氧量（Chemical OxygenDemand，CODCr）、溶解性化学需氧量（SollutedChemical Oxigen Demand，SCOD）、氨氮（AmmoniaNitrogen，NH3-N）、pH变化，对比不同浓度菌制剂、酶制剂对水体处理效果及曝气的影响。筛选合适的反应条件，对比投加4g/L菌制剂、投加4g/L菌制剂+曝气，投加4mg/L酶制剂、投加4mg/L酶制剂+曝气，以不添加任何制剂+曝气作为空白对照，观察对比曝气对药剂反应的处理效果的影响。水质评价标准参照《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）。考虑到黑臭河道中的色度、嗅味对河道影响较为明显，评价处理技术效果时，可参照《景观水水质标准》（GB12941-91）。

2 结果与讨论

实验原水水质情况及综合评价结果如表1、表2所示，各水质指标情况与地表水V类标准相比，除TP外，其他指标均超过标准限值。三种水质的综合评价结果显示，两种原水污染情况相似，均为劣V类水体并且黑臭综合水质标识评价法 8.232 劣V且黑臭 6.830 劣V且黑臭经过菌制剂处理后的水体水质变化情况。水体中COD随着时间的变化，原水曝气降解速度最快，COD降解为33mg/L，去除效率达89%，符合Ⅳ类水标准。投加2g/L菌制剂+曝气处理，在反应30d后COD开始降解，从328mg/L降解为143mg/L，去除效率56%，但还没有达到地表水标准，属于劣V类水，继续反应COD可降解， SCOD减小趋势。但投加4g/L菌制剂+曝气降解速度较慢，反应30d后，水体COD为299mg/L，大于投加2g/L菌制剂+曝气处理后COD的浓度。投加4g/L菌制剂但不曝气，COD持续升高到520～544mg/L，长时间升高而不下降，促进水体COD增大。

SCOD随时间的变化。原水曝气反应2～5d后，SCOD由106mg/L降解到35～50mg/L，平均去除率为60%，符合V类水标准。其次是投加2g/L菌制剂+曝气，反应30d后，SCOD开始降解，持续反应45d后SCOD降解到43mg/L，符合V类水标准。投加4g/L菌制剂+曝气，反应30d后，SCOD依旧升高为203mg/L，SCOD降解速度慢。水体NH3-N变化。原水曝气反应5d后，原水NH3-N由2.56mg/L降解为0.70mg/L，去除率达72%，快速达到Ⅲ类地表水标准。另外两种投加菌制剂曝气反应中，水体NH3-N先持续升高然后再降解，但可观察到投加2g/L菌制剂+曝气反应过程中，NH3-N的去除率相对投加4g/L菌制剂+曝气的去除率高。结合COD降低情况，结果显示，投加2g/L菌制剂相对降解速度快，为最佳投加量。投加2g/L菌制剂曝气反应35d后，NH3-N可降解到1.29mg/L，继续反应45d后，NH3-N浓度持续在0.94～0.77mg/L，平均去除率达70%，符合Ⅲ类水标准。投加菌制剂处理后水体pH变化。反应过程中，测得三种处理方式的pH均在7.52～8.55之间浮动，符合水质标准，说明投加菌制剂对水体pH无影响。实际运用中，水质、菌制剂等在不同的反应时间、去除效果各不相同。有研究投加菌制剂治理富营养化的泽湖水体，当反应3个月后，水中NH3-N、COD的去除率分别达到94.2%、60.0%。研究证明菌制剂可有效去除黑臭河道的COD、NH3-N等物质，净化污染水体。投加2g/L菌制剂但不曝气处理后的水体污染更严重，色度由原水45增加到50，嗅味明显。研究显示微生物缺氧条件下厌氧消化促进黑臭河道恶化，但投加菌制剂并曝气处理后，水体色度分别减少为30、40，好氧微生物降解可减少水体的黑臭现象。投加酶制剂后水体水质变化情况。 酶制剂处理后的水体COD的变化，如图3e所示，投加4mg/L曝气和原水曝气去除效果相似，在反应6d后COD降解49～43mg/L，符合V类标准，说明曝气降解即有较好的处理效果，添加酶制剂对曝气处理影响较小，投加4mg/L酶制剂曝气与直接曝气处理效果差异不大。投加8mg/L酶制剂反应10d后，COD降解为38mg/L，符合V类水标准，去除效率小于有曝气参与的反应，继续反应20d后，COD进一步降解达到25mg/L，去除率达91%，符合Ⅲ类水标准。水体NH3-N变化。原水的NH3-N为3.50mg/L，原水曝气、4mg/L酶制剂+曝气两种处理方式反应15d后，水体NH3-N快速降解并持续稳定在0.75～1mg/L，去除效率达79%，符合Ⅱ～Ⅲ类水标准。投加8mg/L酶制剂反应20d后，NH3-N降解为0.79mg/L，符合Ⅱ～Ⅲ类水标准，仅次于直接曝气去除效率。投加4mg/L酶制剂反应20d后才开始降解，去除效率相对较慢。水体pH投加酶制剂后水体pH无明显变化，直接曝气、酶制剂和曝气两种方式的pH有较小幅度的升高但均在标准之内，说明投加酶制剂对水体pH无明显的影响。经过曝气处理的水体色度在反应2～4d后快速降低，异味也快速消除，仅投加酶制剂的反应方式，色度减小较慢，反应5～10d后，投加4mg/L酶制剂不曝气反应的水体色度由40减小到5，异味消除。

研究表明，复合酶污水净化剂对微生物活性具有激活作用，当累积耗氧量明显增加酶激活率达到14%～136%时，可有效增强水体自净能力，直接的酶制剂对水体进行催化降解和激活作用，对COD、NH3-N有较好的去除作用，从而净化水体。菌制剂对NH3-N、COD均有降解作用，但降级速度不及酶制剂不曝气处理方式。通过两组实验对比，酶制剂反应时间短、去除效率高，且无需曝气即可高效降解河道的黑臭污染。

3 结束语

近年来，环境问题已经成为全社会关注的话题。尤其是城市黑臭水问题，直接影响了生态环境和人们的生活。城市河道污染治理方法有很多种，一种方法对应一种处理效果，每种方法都有相应的优缺点，通过研究几种方法的组合处理技术，可更高效治理受有机物污染的水体。通过典型的生物处理技术对河道污染治理效果，可进一步研究多种方式的组合处理技术，提高河道的污染治理效率及修复能力。

参考文献

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