利用微生物技术治理城市河湖水质丁凯 郭泗涌.docx

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利用微生物技术治理城市河湖水质丁凯郭泗涌

利用微生物技术治理城市河湖水质（丁凯郭泗涌）

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摘要：

北京市城市河道由于受雨污合流的影响，每逢降雨，大量污水入河，水体呈现富营养化，水生态环境遭到破坏。

针对这一情况，在清河利用BSE（大麦杆萃取液）、AGR200（液态微生物制剂）配合水生植物，在西土城沟利用一种新型复合酶污水净化剂时河道进行修复治理试验,取得了很好的效果。

并从中摸索出了一些利用微生物技术治理受污染的城市河湖的经验,为建设北京生态河湖进行了有价值的探索。

关键词：

原位生物修复生物制剂水生态

近年来,北京市水库上游径流锐减,水库蓄水量及河湖补水量严重不足。

由于各种原因,每年仍有大量生活污水排入城市河湖,造成城市河湖水体的严重富营养化。

水华（waterblooms）是水体富营养化后,由水中藻类如蓝藻、绿藻、硅藻等引起的一种自然生态现象。

水华发生时,水一般呈蓝色或绿色。

漂浮在水面上的水华影响景观,并有难闻的臭味,水中生物受到严重的威胁。

如果饮用水源受到威胁,藻毒素通过食物链影响人类的健康,蓝藻水华的次生代谢产物能损害肝脏,具有促癌效应,直接威胁人类的健康和生存。

因此,自2001年城区河湖爆发了较明显的水华现象以来,河湖水体富营养化与水华防治已成为北京水利的一项重要工作。

1富营养化及水华防治的微生物制剂技术

众所周知,河湖水体富营养化和水华防治是世界性的难题。

一般来讲,其技术途径一是消减水体污染物,增加水体的自净能力,将营养程度降低到贫营养状态;二是破坏水华藻快速生长繁殖的环境,克制藻细胞繁殖速度,抑制藻细胞聚集和水华发生。

从各种技术的主要作用过程来看,又可分为物理法、化学法、生物法和综合法大类。

下面主要介绍微生物技术在北京城市河湖水环境治理的示范及应用情况。

1.1微生物制剂技术治理水藻的一般机理

微生物制剂技术应用于水体改善是选育高效菌株处理污染水体,其过程以酶促反应为基础,通过生物体内产生的具有催化作用的特殊蛋白质作为催化剂,净化污水、分解淤泥、消除恶臭、降解氮磷、抑制蓝藻生长,达到控制水华的作用。

微生物制剂技术主要优点是能迅速提高污染水体中的微生物浓度,可望在短期内提高污染物的生物降解速率,其生物反应条件温和,具有良好的生态安全性。

相对其他措施来讲,费用较低,操作简单,过程稳定,效果良好。

一般在微生物投加15-20d后,微生物得到充分繁殖,水体水质明显改善。

1.2微生物制剂技术对磷的降解

过多的磷,已经被认为是藻类和水生杂草迅速生长的最主要因素。

微生物制剂的微生物在它们的细胞团块中消耗磷,使之不能作为藻类或水生杂草的营养物。

其中的酶担当生物催化剂作用。

1.3微生物制剂技术对氮的降解

分子氮以气体形状存在,构成地球大气成分的80%。

在水中,氮是以几种形态存在的:

氨、亚硝酸盐和硝酸盐。

通过硝化作用和脱氮作用的处理,生物技术方案将打破复杂的氮的存在形式,变成分子氮,以气体存在。

这些氮气将经由水中除去,溢出到水面,离开水生环境。

1.4微生物制剂技术对夹味的去除

大多数湖泊和水塘的臭味由藻类死亡以及水体缺氧产生的硫化氢、硫和氨所引起。

精选的微生物可以迅速降解死亡的藻类并且与外界产生硫化氢的细菌竞争,从而清除硫化氢、氨等引起的臭味。

由于硫在底泥中大量存在,生物技术的细菌和酶配方打破底泥中硫的生物链,使之不能存活。

生物技术促进氮循环,提高氨转变为亚硝酸盐的比率,减少氨的含量。

1.5微生物制剂技术对水的清澈度的改善

生物技术对污染有机物的降解导致悬浮固体物总量的减少,使水的清澈度有显著的改善。

2工程实例

针对北京城市河湖水华发生的特点,2003-2004年,选取大麦杆萃取液在清河进行原位水体修复试验,2004年选取复合酶污水净化剂在土城沟进行原位水体修复试验。

2.1大麦杆革取液在清河的应用

清河位于北京市区北部,是一条主要排洪河道。

长期以来,由于种种原因,每年有大量的雨污水排入河道,致使河道水体受到污染,水质恶化,出现黑臭现象,严重影响了河道沿线的环境质量。

为了治理水体污染,改善水质,引进了英国生产的大麦杆萃取液和AGR200微生物制剂,于2003年、2004年连续2年在肖家河闸上游1542m的河道上进行了原位修复试验。

2.1.1大麦杆萃取液的作用机理

BSE（大麦杆萃取液）是一种从大麦秆中提取的富含腐殖质的生物制品,在阳光的作用下,会形成过氧化氢。

低浓度的过氧化物可以阻碍藻类的生长。

持续低浓度的过氧化氢对藻类起到抑制。

该萃取物对藻类实施控制的时间会因藻类种类的不同而有所差别。

一般来讲,在开始使用萃取物之后的几周内起到明显效果。

AGR200是一种液态微生物产品,它是自然生长的细菌混合物,专门用来消除湖泊或池塘中的水藻。

AGR200通过活化以108速度繁殖进入水体当中,以水中富营养物质为食物,使藻类失去营养而逐渐死亡,同时以水中氨氮含量较高的物质为食物,降低氨氮含量,以达到去除臭味增加透明度的目的。

2.1.2实施效果

治理前和治理后的水质情况对比见表1、表2。

从监测结果可以看出,经过一段时间的治理,水体污染物指标已经明显的降低,甚至已达到Ⅲ类水体指标。

值得一提的是,在试验期间,不但没有出现水华,而且在河道内绝迹若千年的水生动植物包括许多高级沉水水生植物得以恢复生长,很多野生的鱼类出现。

2.1.3结论

（1）大麦杆萃取液对水质改善效果明显,对水华发生有很强的抑制作用。

（2）AGR200制剂用来消除湖泊或池塘中的水藻,效果明显。

它以水中富营养物质为食物,同时对水中氨氮进行降解,降低氨氮含量,达到去除臭味及增加透明度的目的。

（3）生物制剂配合筛选水生植物改善水质效果更好。

2.2生物制剂技术在西土城沟的应用

修复河段为土城沟从建研院桥至祁家豁子闸管理站共3800m的河段,河宽15m,深1.2m。

库容量为6.84万m3,雨污合流排入污水量约为15万-20万m3/a。

水体呈现黑臭油现象。

2.2.1复合酶污水净化剂的作用机理

复合酶污水净化剂是一种结合多种酶类、非离子型表面活化剂、蛋白质和无机营养物的生物激活剂,它通过激活和提高土著微生物种群的生理活性,增强水体的自净能力,促进水环境良性生态系统的建立,从而改善水体。

目前,在高油脂类的工业污水和生活废水的处理,以及人工合成有机物和大分子聚合物的生物降解中,生物酶已有不少应用,但对于不含细菌的复合酶类生物激活剂在河道治理中的应用研究还鲜有报道。

本项目根据西土城沟的污染特点,利用复合酶-原位生物修复技术,修复和改善河道的水环境。

修复工程从2004年4月23日开始。

2.2.2结果和分析

（1）水体的表观现象。

2004年4月西土城沟水体表观现象为黑灰色具有较浓的异腥臭味,经过5个月的治理修复后,水体的黑臭现象很快消除,表面浮油被有效清除,水体清澈透亮呈绿色,藻类丰富,并有原生和后生动物及软体动物、鱼类等出现。

中、下游二段面水体表观在修复后第5d就恢复了水体清澈,基本未出现反复。

（2）水体污染物指标的控制情况。

西土城沟水质恶化每年都是一个梯度变化,污染物指标随污水和雨污合流的冲击由低至高,水体由好变坏,2004年4月23日开始实施原位生物修复工程后,水体中污染物指标不仅得到了有效控制,而且在7次以上的大负荷量排人冲击的情况下,水质指标并没有恶化,水体显示出较强的自净能力。

治理前后的水质、自净能力对比见表3、表4。

（3）从表中可知,西土城沟经原位生物修复后水体水质指标得到很好的控制和维持,并在污染物大负荷的冲击下,可在很短的时间内降低污染物浓度,显示出水体具备了自净能力和控制叶绿素的繁殖能力,体现了复合酶的生物修复能力。

3经验与体会

（1）根据水体的污染特点,选取适当的微生物制剂可以有效地改善水体水质,能显著提高水体透明度,增幅150%以上,藻去除率70%左右。

（2）不同的生物制剂适用于不同的水体,必须根据水体污染特点,选取合适的生物制品,才能收到好的治理效果。

比如:

大麦杆萃取液、ACR200对控制水华效果明显,复合酶污水净化剂则对污染严重的水体除黑除臭有较好效果。

（3）微生物制剂技术比较适合相对封闭和缓流水体,在藻类大量繁殖前使用,可弥补其见效时间长的缺点,有助于水体保持良好的感官效果。

（4）微生物技术的微生物/酶品系是纯天然微生物,对人类及水生生物是安全的。

作者简介：

丁凯（1965-）,男,高级工程师。

来源：

《北京水利》XX.5