复合酵素和麦饭石在黑臭水体处理中的应用研究

许 海

（上海立昌环境工程股份有限公司，上海 200000）

河流为城市提供饮用水源，调节自然气候，对城市的景观生态及经济发展起着非常重要的作用。而在高度发展的现代文明下，大量的工业废水、城市污水和生活用水随意排放，造成大量污染物流入江河、湖泊，使水体富营养化，水中微生物大量繁殖，水体缺氧，大量有机物被厌氧分解生成S2-、有机胺和有机酸等恶臭物质，使水体变臭。据统计，在全国范围内，141个城市河段中有63.8%的河段为Ⅳ类到劣V类水质，污染比较严重，如苏州河、外城河、内河、秦淮河、大通河等[1]。

黑臭水体给大众带来了极差的感官体验，严重威胁居民的生活和健康，不利于城市自身的发展，破坏了城市的美好形象和居住条件。有关黑臭水体的研究有很多，黑臭水体的形成原因主要有以下几种[2]。一是水体有机污染负荷过大。大量有机污染物通过工业废水、生活污水、暴雨径流进入河流。二是河流底层污泥和底质的再悬浮作用。城市河流污染主要包括河水污染和底泥污染。水体中的大量污染物沉淀并累积在底泥中。研究发现，河流黑臭的主要原因是底泥中放线菌的大量繁殖。三是水体热污染。在水体温度达到25℃左右时放线菌的繁殖最高，河流的黑臭程度也达到最大[3]。四是重金属污染。水体中的铁锰是重要的致黑因子之一。

目前，利用理化方法治理黑臭水体存在各种不足，生物治理技术成为主要技术之一，但该技术无法去除水体中的重金属。因此，生物和化学相结合的方法成为目前研究的重点。本文用复合酵素和改性麦饭石对城市河流中黑臭水体进行试验，为消除水体黑臭探索一种新的生物和化学相结合的方法。

1 材料与方法

1.1 试验材料

复合酵素为碧沃丰生物科技有限公司生产的一种BZT复合酵素；麦饭石为河北永联矿产品有限公司生产。

1.2 试验场所

试验场所为上海立昌环境工程股份有限公司研发中心基地。

1.3 试验方法

1.3.1 改性麦饭石的制备

将麦饭石加入到带加热的搅拌釜中，在300℃下煅烧2 h，冷却至60℃时，将壳聚糖溶解到植酸中，待壳聚糖全部溶解后，将混合溶液加入到麦饭石中于60℃恒温条件下搅拌反应4 h停止搅拌，冷却至室温，研磨即得改性麦饭石，其中壳聚糖、麦饭石、植酸的质量比为0.06:1:0.03。

1.3.2 不同浓度复合酵素处理效果

准备6个模拟城市河道修筑的水池，将滞留城市黑臭水体均匀引入6个水池中，在相应位置挖底泥加到各个池中，静置24 h，底泥厚度约1.5 cm。6个水池编号分别为CK（对照组）、A、B、C、D、E。将复合酵素产品用水按照一定比例溶解稀释。试验开始，用泵将准备好的试剂均匀喷洒在A、B、C、D、E五个池中；第2天，相同方法加相同浓度的试剂到B、C、D、E池中，第3天，相同方法加相同浓度的试剂到C、D、E三个池中；第4天，加D、E两个池；第5天，加E池。试验期间，除试验组各池添加试剂不同外，其他各项操作要完全一样。

1.3.3 不同浓度改性麦饭石处理效果

再准备6个模拟城市河道修筑的水池，6个水池编为分别为CK1（对照组）、A1、B1、C1、D1、E1。以1.3.2方法所确定的复合酵素浓度为恒量各加入到A1、B1、C1、D1、E1池中，试验开始，将称好的麦饭石加在A1、B1、C1、D1、E1六个池中；第2天，相同方法加相同质量的试剂到B1、C1、D1、E1池中；第3天，相同方法加相同质量的试剂到C1、D1、E1三个池中；第4天，加D1、E1两个池；第5天，加E1池。试验组各池添加试剂不同外，其他各项操作要完全一样。

1.4 检测项目与方法

各个检测项目按照国家水环境分析标准方法测定，COD的测定采用重铬酸钾法，氨氮的测定采用纳氏试剂法，重金属的测定采用原子荧光法，pH的测定采用便携式pH计法，溶解氧DO采用便携式溶解氧仪法。

2 结果与分析

2.1 不同浓度复合酵素对黑臭水体的处理效果

试验期间，对照组（CK）和各试验组（A、B、C、D、E）的光照和温度等相同，无其他污染（包括无降雨），在5个试验组水体中投加不同浓度复合酵素（以累计投加计算），作用25 d后，各池水体中性能指标如表1所示。

表1 不同浓度复合酵素对黑臭水体的处理效果

从表1可以看出，经25 d处理后各水质变化显著，数据显示，投加复合酵素浓度越大，COD去除率就越高，在5～7 mg/L时达到最大，为84.7%，BOD5、NH3-N、S2-最大降幅分别达到84.8%、65.3%、95.5%。随着处理时间的增加，水体中的有机物和营养物质减少，水体的溶解氧增加，但复合酵素对水体中的Fe、Mn等重金属去除率很低。试验表明，复合酵素处理黑臭水体，投加浓度为5.5 mg/L，能够明显改善水体中的NH3、COD、BOD5、S2-。对水体中的Fe、Mn去除率很低。

2.2 不同质量的改性麦饭石对黑臭水体的处理效果

试验期间，对照组（CK1）和各试验组（A1、B1、C1、D1、E1）的光照和温度等相同，无其他污染（包括无降雨），在5个试验组受试水体中投加不同质量的改性麦饭石（以累计投加计算），作用25 d后，同时做试验组（A2、B2、C2、D2、E2），试验条件一样，用未经过改性麦饭石，各池水体中性能指标分别如表2、表3所示。

通过表1、表2和表3可以看出，经过改性的麦饭石，对黑臭水体的处理效果更佳，其对水体中COD、BOD5、NH3-N、S2-、Fe、Mn的去除率分别达到89.8%、89.2%、69.3%、97.2%、63.8%、66.2%；经过未改性的麦饭石处理，其对水体中COD、BOD5、NH3-N、S2-、Fe、Mn的去除率分别达到85.7%、87%、65.8%、95.5%、18.5%、24.7%。当改性麦饭石的浓度在0.4 mg/L时，处理效果最佳。其原因在于用壳聚糖对麦饭石改性，使壳聚糖分子连接在麦饭石分子表面上，由于壳聚糖分子表面含有大量的氢键，植酸分子与壳聚糖分子通过氢键相互结合，使植酸分子牢牢地结合在麦饭石分子上。植酸对绝大多数金属离子具有极强络合能力，植酸对二价金属离子均可生成沉淀，植酸分子通过壳聚糖分子作为中间体很好地连接在麦饭石分子上，大大地提高了对黑臭水体中的Mn和Fe等重金属的吸附。

表2 不同质量的改性麦饭石对黑臭水体的处理效果

表3 不同质量的未改性麦饭石对黑臭水体的处理效果

2.3 不同处理时间对黑臭水体的处理效果

通过试验，笔者发现了不同处理时间对黑臭水体的处理效果，如表4所示。

表4 不同处理时间对黑臭水体的处理效果

从表4数据可以发现，水质指标在不同的处理时间变化差异比较大，前三天有不同程度的上升，从第5天开始，各项指标明显降低，随着时间的推移，效果更加显著。25 d后，水体中各项指标趋于平衡状态，水质得到明显改善。

3 结论

复合酵素是由多特殊种的蛋白酶和生物酶组成，能够降解水体中有害物和剩余有机物，恢复水中游动物的生长环境，降低水体中氨氮、亚硝酸盐、硫化物等有害物质含量，强化微生物的分解功能。经过改性的麦饭石，其比表面积增大，分子结构上的有效官能团增加，从而对水体中的重金属有更好的吸附性，使黑臭水体能够从根本上治理。将复合酵素和改性的麦饭石相结合用于黑臭水体的治理，改善了常规修复黑臭水体的缺点。试验数据表明，当水体中复合酶的浓度达5.5 mg/L、改性麦饭石的浓度达到0.4 mg/L时，效果最佳。

1 中华人民共和国国家环境保护总局.1999年中国环境保护工作若干进展[J].环境保护，2000，（7）：10-11.

2 钱嫦萍，陈振楼，王东启.城市河流黑臭的原因分析及生态危害[J].城市环境，2002，16（3）：21-23.

3 贺宝根，周乃晟.底泥对河流的二次污染浅析[J].环境污染与防治，1999，21（3）：41-43.