淘塞水污染治理技术湖库生态治理示范性研究——黔灵湖耳塘试验工程

迟 峰 许保海

(贵州省环境科学研究设计院，贵阳 550081)

贵州省湖库数量众多，多数湖库承担着饮用、灌溉水源等重要作用，随着经济社会的发展，大量生活污水、工业废水直接或间接进入湖库，同时农田化肥等面源污染通过地表径流进入湖库，这些都导致湖库水质严重下降、富营养化趋势加重、水体底泥大量累积以及黑臭等问题在湖库中大量出现[1]。

国内外大量研究人员开展湖库污染防治技术研究[2-6]，根据处理方式可以分为原位处理和异位处理，原位处理主要包括：(1)种植水生植物，水生植物可以吸附水体中的悬浮物，提高透明度，增加水体的含氧量，同时吸收水体和底泥中释放的N、P等营养元素[7]；(2)修建人工浮岛,该技术是运用无土栽培技术，将水生植物或者驯化过的陆生植物移栽到人工浮岛上，通过移栽的植物根系吸收水体中的悬浮物和N、P等营养元素[8]；(3)人工湿地,通过湿地植物根系的吸附、过滤、氧化还原及微生物降解等综合生态效应,使水质得到净化，同时湿地还可以促进污水中营养物质的再利用、提供生物繁育生长的栖息地、保护生物多样性、改善区域气候、绿化土地、保持水土,促进生态环境的良性循环[9]；(4)投加生物制剂，通过向水体中投加高效生物菌剂，如光合细菌、硝化细菌、复合细菌等，降解水体中的污染物质[10]。异位处理主要是通过工程措施，比如底泥疏浚，清除高营养盐含量的表层沉积物,包括沉积在淤积物表层的悬浮、半悬浮状的絮状胶体等[11]。

1 淘塞生态治理试验工程

该工程是淘塞技术在湖库水处理应用的试验性治理工程，研究淘塞技术对于中国城市湖库水污染的治理效果，是德国淘塞技术第一次应用于中国境内水体，对于进一步研究和扩展淘塞技术在中国的应用具有重要意义，试验设备于2015年11月18日完成安装调试并开始运行，运行时间为6个月。

2 淘塞技术简介

淘塞技术是德国专家尼古拉斯教授研究的专利技术。该技术是通过淘塞管道向水体中曝气，利用微生物在有氧条件下分解水体中的有机质，达到净化水体和消解底泥的作用，属于一种湖库污染的原位处理技术。

2.1 淘塞技术的特点

淘塞技术的核心是淘塞管，具有以下优势和特点：

(1)淘塞管的材质—PP(聚丙烯)：抗高温、抗腐蚀、弹性强、抗压能力强、物理变形度好。

(2)淘塞管的孔—用激光打孔、肉眼不可见、按照实际需求个性化安排出气孔的数量。

(3)气量均衡—压力小时，淘塞管呈工字形，出气孔变大；压力大时，出气孔变小，保证长距离、大范围出气量均衡持续。

(4)淘塞管的配件—组合了一条相同长度的钢绳，保证淘塞管不漂浮在水面而直接贴近底泥表层。

(5)工作压力—1～3 kg，可根据水深调整工作压力，最大工作压力为150 kg。

(6)淘塞管的长度—最长可到10 000 m。

(7)淘塞管的出气量——0.3 kg的压力下，出气量为每分钟25 m3；压力大于0.5 kg时，出气量为每分钟30 m3。

2.2 淘塞系统的工作原理

通过本系统的轻柔曝气，持续向底泥表层供氧，底泥上方微生物最活跃的水层得到大量的氧气，好氧型微生物迅速繁殖，加速分解水体和底泥中的有机物。见图1。

图1 淘塞系统工作示意图

3 试点水体简介

试点水体位于贵阳市黔灵湖耳塘，是一个约2 000 m2的水塘，水塘位于主干道旁边，公园每日游客众多，因此耳塘具有重要的景观功能；水塘水源主要来自雨水径流，塘内生长有鱼虾等水生动植物，因此也具有重要的生态功能。水塘已经存在多年，近几年富营养化程度逐渐严重，透明度较低，水质较差，水底底泥沉积，其景观功能和生态功能都受到一定程度影响。

4 材料与方法

4.1 试验设备

该项目所有试验设备均由中德淘塞科技有限公司提供，设备清单如表1所示。

表1 主要试验设备

4.2 监测方案

在试点水塘中心位置设置一个采样点，采集表层水，水质监测指标为：透明度、总氮、总磷、化学需氧量这4个指标，每15天监测一次。

4.3 分析方法

本次水样分析由贵州省环境科学研究设计院分析测试中心完成，该测试中心具有检验检测机构资质认定证书，证书编号：152412050120。各指标分析方法如表2所示。

表2 分析方法

5 结果与讨论

5.1 耳塘初始水质监测

试验开始前试点水塘水质监测结果如表3所示。

表3 初始水质监测数据

通过表3可知，耳塘水质根据《地表水环境治理标准》以单因子分析判断属于劣V类水。

5.2 试验结果

运行过程水质分析结果如表4所示(当检测结果低于方法检出限时，结果以方法检出限标志位加L报出)。

表4 运行过程水质监测数据 单位: mg/L(透明度：m)

各指标变化如图2。

图2 各指标变化曲线

5.3 试验数据分析与总结

黔灵湖耳塘经过近6个月的淘塞技术的处理，在第一个月内水体中的主要污染物，如COD、TN、TP，都有了明显的下降，透明度有一定程度提高，两个月后处理效果有一定程度的波动，水质指标均有小幅上升，透明度下降。造成这一现象的原因是该项目启动时是冬天，水温较低，水体微生物对底泥的处理活动不明显，在曝气充氧条件下，水体中微生物通过生化反应消耗了水体中的污染物，因此水体水质在短时间内有了明显改善，两个月后温度升高，水体及底泥中的微生物活性增强，与底泥有关的生化反应剧烈，加之水温升高促进了底泥污染物的释放[12]，这些造成各种污染物从底泥中进入水体，因此水质出现波动。由于试验时间较短，该技术对于水质的长期治理及水底底泥的治理效果还需要通过其他治理工程进一步确认。

6 小结

相比于其他水处理技术方法，淘塞技术或许在时间效率上不占优势，但该技术可以与水环境有效融合，没有任何风险，通过高效的供氧技术激活水体中的微生态，利用水体土著微生物达到水体治理的目的，作为一种低浓度水污染治理技术，是未来水环境改善技术中的一项技术储备。本次试验工程项目作为淘塞技术在国内的第一次应用，虽然运行时间不长，通过水质分析可以确定该技术对于改善水质，提高透明度，具有一定的作用，对于底泥消解的作用还需要进一步的验证。目前淘塞技术正运用在贵州草海国家自然保护区，进行草海鸟禽繁殖区的水环境治理，可以进一步验证淘塞技术的处理效果。作为一种可以实现长距离均压曝气的微孔曝气技术，凭借其独特的设计优势，淘塞技术不仅可以用于湖库水环境治理，还可以用于排污管道，河道等黑臭水体的治理，以及高效灌溉、湿地修复等，相信淘塞技术今后会有更加广阔的发展空间。