《水污染控制理論和技術(shù)》論文.doc

水污染控制理論與技術(shù)課程論文學(xué)號(hào)：0930101040專(zhuān)業(yè)：水文學(xué)及水資源姓名：吳 霞簡(jiǎn)介本次課程我共提交了兩篇論文，一篇污染河道治理與修復(fù)技術(shù)綜述是根據(jù)上課內(nèi)容和自己查找資料、總結(jié)撰寫(xiě)的綜述性文章；另一篇單一直接投加微生物修復(fù)技術(shù)在城市重污染河流治理中的應(yīng)用研究是根據(jù)我所做過(guò)的一個(gè)項(xiàng)目寫(xiě)的研究型論文，主要為學(xué)姐撰寫(xiě)，我也參與其中，現(xiàn)已發(fā)表。其中若有不妥指出，還請(qǐng)老師不吝指教。目錄污染河道治理與修復(fù)技術(shù)綜述 1 單一直接投加微生物修復(fù)技術(shù)在城市重污染河流治理中的應(yīng)用研究9污染河道治理與修復(fù)技術(shù)綜述摘 要：對(duì)河流治理與修復(fù)技術(shù)進(jìn)行了綜述，將其歸納為物理、化學(xué)、生物修復(fù)技術(shù)三大類(lèi)：物理技術(shù)包括截污治污、引水沖污、底泥疏浚、曝氣復(fù)氧，該法治標(biāo)不治本；化學(xué)技術(shù)包括化學(xué)除藻、化學(xué)絮凝、重金屬固定，易造成產(chǎn)生二次污染；生物修復(fù)技術(shù)包括植物修復(fù)、動(dòng)物修復(fù)和微生物修復(fù)。對(duì)每種技術(shù)的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了簡(jiǎn)介和評(píng)價(jià)，并對(duì)三類(lèi)技術(shù)進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)生物修復(fù)技術(shù)，尤其是微生物技術(shù)具有較顯著的優(yōu)勢(shì)。關(guān)鍵詞：河道修復(fù)技術(shù)；物理；化學(xué)；生物河流是人類(lèi)文明的搖籃，為人類(lèi)提供飲用水源和交通之利，同時(shí)也是生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分。由于污染物的大量排放及不合理的土地利用，致使許多河流受到污染，呈現(xiàn)出以好氧有機(jī)物為主要污染物、以水體黑臭為主要特征的污染現(xiàn)象，嚴(yán)重影響著居民生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。此外，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展、城市的擴(kuò)張和人民生活水平的不斷提高，水資源的需求量也越來(lái)越大，對(duì)河流的水質(zhì)要求也越來(lái)越高，因此河流污染治理迫在眉睫。治理污染河流是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，目前國(guó)內(nèi)外已在使用的或已試驗(yàn)的河道污水治理技術(shù)主要可分為物理、化學(xué)和生物三類(lèi)方法：1 物理方法1.1 截污治污截污治污是將原本直接排入城市河道的污水收集到污水廠處理后再排放。目的是削減排入受納水體的污染物總量，為進(jìn)一步凈化水質(zhì)創(chuàng)造條件。特點(diǎn)：截污是從根本上解決河道水污染的關(guān)鍵，只有污染物從源頭上得到控制，才能真正使河道水質(zhì)得到改善1。局限性：實(shí)施起來(lái)較難，需要法律和行政手段的協(xié)助。1.2 引水沖污引水沖污主要是引清潔的江河水對(duì)城市河道進(jìn)行沖刷，緩解其水質(zhì)污染狀況，提高河道自?xún)裟芰?。其過(guò)程主要是通過(guò)河閘和抽水泵房等水利樞紐工程來(lái)實(shí)現(xiàn)，讓上游清潔的外水源往下游流動(dòng)，形成“換水”2 。如上海蘇州河的綜合調(diào)水工程3，福州內(nèi)河的引水沖污工程4。特點(diǎn)：加大了污染河道的水量，加速河水流動(dòng)，促進(jìn)污水的稀釋?zhuān)购铀诤拥乐械耐Ａ魰r(shí)間縮短，污染河水不易在河道中滯留而導(dǎo)致黑臭；同時(shí)，調(diào)水時(shí)河道水動(dòng)力學(xué)條件的改善使水體復(fù)氧量增加，有利于河道自?xún)裟芰Φ奶岣?。局限性：方法的實(shí)質(zhì)是通過(guò)清潔水的大幅增加使污染物得到稀釋?zhuān)礈p少河道的污染物總量，治標(biāo)不治本；河道引水沖污工程本身不能產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，啟動(dòng)抽水泵站的運(yùn)行費(fèi)昂貴,必須考慮當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)承受能力；需要提高水利樞紐的質(zhì)量和疏浚河道，增加沖污效果3,4。1.3 底泥疏浚底泥疏浚是解決河流內(nèi)源污染的重要措施，主要是通過(guò)底泥的疏挖清除污染水體的內(nèi)源，減少底泥污染物向水體的釋放6。目前最先進(jìn)的環(huán)保式底泥疏浚方式是絞吸式挖泥船，這種方式是直接由管道在泥泵的作用下吸起表層沉積物并遠(yuǎn)距離輸送到陸地上的堆場(chǎng)，這類(lèi)疏浚船上安裝自動(dòng)控制和監(jiān)視系統(tǒng)，大大提 高了疏浚精度7。我國(guó)太湖五里湖、安徽巢湖、昆明滇池就采用這種疏浚方式。特點(diǎn)：底泥疏浚因能將污染底泥永久性去除，有效減少內(nèi)源污染，改善河道水體水質(zhì)、河道水動(dòng)力學(xué)條件和環(huán)境景觀，較多用于湖泊和小型河流4,5。局限性：一是工程量大，耗資巨大；二是疏浚河道工程的環(huán)境后效存在很大的不確定性，可能會(huì)將深層底泥中富集的重金屬等污染物質(zhì)暴露出來(lái)而二次污染上覆水體；而且由于淤泥清除過(guò)多，把大量的底棲生物、水生植物同時(shí)清除出水體，破壞已有的生物鏈系統(tǒng)；還有淤泥的處置是一大難題4,5。 1.4 曝氣復(fù)氧曝氣復(fù)氧技術(shù)是根據(jù)河流污染缺氧的特點(diǎn)，在適當(dāng)?shù)奈恢孟蚝铀M(jìn)行人工復(fù)氧，提高水體的溶氧水平，恢復(fù)水體中好氧生物的活力，使水體自?xún)裟芰υ鰪?qiáng)，從而改善河流的水質(zhì)狀況8。應(yīng)用形式主要有固定式充氧站和移動(dòng)式充氧平臺(tái)兩種。主要應(yīng)用于過(guò)渡性措施使用和對(duì)付突發(fā)性河道污染使用9。美國(guó)的Hamewood運(yùn)河口、韓國(guó)的釜山港灣、德國(guó)的Beriln河以及我國(guó)在1990年8、9月北京亞運(yùn)會(huì)期間，在清河段都采用了此人工曝氣技術(shù)，并都取得了水質(zhì)凈化、臭味消減的效果11。特點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)單、易于操作，被許多國(guó)家優(yōu)先選用凈化中小型河流6，也有利于液體混合和污泥絮凝。局限性：固定式充氧的每個(gè)曝氣點(diǎn)服務(wù)面積小，尤其對(duì)于相對(duì)封閉、基本不流動(dòng)的水體，不能充分發(fā)揮其作用。移動(dòng)式則避免了兩者的缺點(diǎn)10。2 化學(xué)方法主要是通過(guò)投加化學(xué)制劑，與水中的污染物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，破壞其生物活性或溶解狀態(tài)，從而達(dá)到消除污染物的目的。2.1 化學(xué)除藻一方面通過(guò)金屬離子抑制藻類(lèi)的正常代謝而達(dá)到殺滅藻類(lèi)的目的，納米級(jí)是很好的藻類(lèi)抑制劑，可吸附并抑制單細(xì)胞原核藍(lán)藻銅綠微囊藻大型變種的生長(zhǎng)13；另一方面則通過(guò)金屬離子的絮凝作用沉降藻類(lèi)，而達(dá)到去除藻類(lèi)的目的。特點(diǎn)：化學(xué)除藻快速有效，可作為嚴(yán)重富營(yíng)養(yǎng)化河流的應(yīng)急措施；操作簡(jiǎn)單，可在短時(shí)間內(nèi)取得明顯的除藻效果，提高水體透明度4。局限性：該法不能將氮磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)清除出水體，不能從根本上解決水體的富營(yíng)養(yǎng)化；除藻劑的生物富集和生物放大作用對(duì)水生生態(tài)系統(tǒng)可能會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響；經(jīng)常投加滅藻劑，會(huì)使藻類(lèi)產(chǎn)生抗藥性，從可持續(xù)的角度來(lái)看,其危害也是顯而易見(jiàn)的4,7。2.2 化學(xué)絮凝化學(xué)絮凝技術(shù)是一種通過(guò)投加化學(xué)藥劑（一般為混凝劑）去除水體中污染物、改善水質(zhì)的處理技術(shù)較適用于污染嚴(yán)重、較為封閉的地表水體14。常用藥劑有：硫酸亞鐵、氯化亞鐵、硫酸鋁、堿式氯化鋁、明礬、聚丙烯酞胺、聚丙烯酸等。特點(diǎn)：對(duì)于控制污染河流內(nèi)源磷負(fù)荷，特別是河流底泥的磷釋放，有一定的效果5。局限性：該法不能將氮磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)清除出水體，不能從根本上解決水體的富營(yíng)養(yǎng)化；對(duì)水體環(huán)境要求較高，例如在除磷時(shí)，若水底缺氧，底泥中有機(jī)物被厭氧分解，產(chǎn)生的酸環(huán)境會(huì)使沉淀的磷重新溶解進(jìn)入水中，造成二次污染4。2.3 重金屬的化學(xué)固定底泥中的重金屬在一定條件下會(huì)以離子態(tài)或某種結(jié)合態(tài)進(jìn)入水體，但通過(guò)加入堿性物質(zhì)（如石灰），調(diào)高河流的pH值，重金屬會(huì)形成硅酸鹽、碳酸鹽、氫氧化物等難溶性沉淀物，固定在底泥中5。常用的堿性物質(zhì)有石灰、硅酸鈣爐渣、鑰渣等。特點(diǎn)：見(jiàn)效快，方法簡(jiǎn)單，可有效抑制重金屬以溶解態(tài)進(jìn)入水體5。局限性：施用量不應(yīng)太多，否則會(huì)對(duì)水生生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生不良的影響5。3 生物方法生態(tài)系統(tǒng)在長(zhǎng)期的適應(yīng)過(guò)程中形成了完整的結(jié)構(gòu)、高效的功能和良好的種間關(guān)系。當(dāng)外來(lái)的干擾超過(guò)生態(tài)系統(tǒng)的彈性限度時(shí)，生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能就會(huì)被破壞，系統(tǒng)穩(wěn)定性和生物多樣性就會(huì)降低。生物方法就是通過(guò)人為調(diào)控水中動(dòng)物、植物、微生物的數(shù)量，優(yōu)化其與環(huán)境之間的關(guān)系，使受損害的生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)到受干擾前的自然狀況，提高河流的自?xún)裟芰?，從而降低污染，改善水質(zhì)5。主要分為以下三類(lèi)：3.1 植物修復(fù)一方面可以利用龐大的根系，吸收N，P等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，用以合成自身的組織結(jié)構(gòu)；另一方面可以將對(duì)水生生物有毒害作用的某些重金屬和有機(jī)物在脫毒后儲(chǔ)存于體內(nèi)或在體內(nèi)被降解。自然界可以?xún)艋h(huán)境的植物有100多種，常見(jiàn)的水生植物有水葫蘆浮萍、蘆葦、燈心草、香蒲和鳳眼蓮等7。特點(diǎn)：具有利用太陽(yáng)能、安全、成本低、生態(tài)協(xié)調(diào)及環(huán)境美化功能等特點(diǎn)，常常也被稱(chēng)之為“綠色修復(fù)”5。具體工程中應(yīng)該對(duì)水生植物的品種進(jìn)行時(shí)間、空間上的組合，從而構(gòu)成一個(gè)在時(shí)間與空間上立體交叉的人工生態(tài)系統(tǒng)，最終達(dá)到解決富營(yíng)養(yǎng)化景觀水內(nèi)源污染的問(wèn)題7。局限性：植物生長(zhǎng)具有明顯的季節(jié)性；有些水生植物（如水葫蘆）繁殖速度太快，當(dāng)打撈速度跟不上其生長(zhǎng)速度時(shí)，易使大面積水面受其覆蓋，阻止了水體復(fù)氧，降低水體的自?xún)裟芰?；植物生長(zhǎng)過(guò)密引起蚊蟲(chóng)孽生，未打撈的水生植物腐爛物還會(huì)對(duì)水體形成二次污染；如果污染物在植物體內(nèi)累積而不能降解，會(huì)導(dǎo)致植物的后處理發(fā)生困難5,7。3.2 動(dòng)物修復(fù)在水體中適當(dāng)放養(yǎng)原生動(dòng)物、后生動(dòng)物、魚(yú)等，可有效去除水體中的污染物。特點(diǎn)：水體中的原生動(dòng)物可直接吸食有機(jī)顆粒物、細(xì)菌、藻類(lèi)等，同時(shí)可刺激細(xì)菌和藻類(lèi)生長(zhǎng)，從而促進(jìn)有機(jī)物的分解，加速水體中的物質(zhì)和能量循環(huán)。適當(dāng)放養(yǎng)經(jīng)過(guò)選擇的魚(yú)類(lèi)及浮游動(dòng)物，可以有效控制藻類(lèi)和其他水生植物繁殖4。局限性：放養(yǎng)外來(lái)生物如魚(yú)類(lèi)，如果處理不當(dāng)可能破壞有益的水生植物，改變?cè)械膭?dòng)物或植物群落等，造成生態(tài)失衡。3.3 微生物修復(fù)微生物修復(fù)主要是利用微生物的代謝反應(yīng)和合成產(chǎn)物對(duì)環(huán)境污染進(jìn)行監(jiān)測(cè)、評(píng)價(jià)及修復(fù)的單一或綜合性的現(xiàn)代化人工技術(shù)系統(tǒng)。用于污染水體治理的微生物技術(shù)主要有兩類(lèi)： 一類(lèi)是直接向污染水體中投加經(jīng)過(guò)培養(yǎng)篩選的一種或多種微生物菌種，最常投放的微生物有光合細(xì)菌（PSB）和高效微生物群（EM）。各種微生物菌群在其生長(zhǎng)過(guò)程中產(chǎn)生的有用物質(zhì)，成為各自或相互生長(zhǎng)的基質(zhì)和原料，通過(guò)相互間的共生關(guān)系，形成一個(gè)復(fù)雜而穩(wěn)定的微生態(tài)系統(tǒng)，發(fā)揮多種功能10。另一類(lèi)是生物促生技術(shù)，即通過(guò)向污染河流投放解毒劑減輕環(huán)境中的毒性或投加降解污染物的多種酶、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、電子受體等，對(duì)自然界中污染物降解土著微生物起到促生作用，為之創(chuàng)造一個(gè)能順利完成其自然降解功能的環(huán)境，強(qiáng)化污染環(huán)境的自?xún)裟芰Γ铀賹?duì)有機(jī)污染物的分解10。特點(diǎn)：凈化費(fèi)用低，環(huán)境影響小，污染物降解效果好，無(wú)二次污染。 局限性：微生物的繁殖速度驚人，一方面難以控制其數(shù)量，另一方面每一次繁殖都會(huì)產(chǎn)生一些變異品種，導(dǎo)致微生物處理水質(zhì)能力下降；微生物的活性受溫度、 酸堿性等環(huán)境條件的影響較大；微生物的分解物，會(huì)造成藻類(lèi)的大量繁殖，再次導(dǎo)致水質(zhì)變壞4,7。4 方法比較各種河流治污方法的比較詳見(jiàn)表1-1。表1-1 各種河流治污方法比較表4，18-20分類(lèi)技術(shù)名稱(chēng)適用類(lèi)型主要機(jī)理設(shè)備成本運(yùn)行成本效果維持時(shí)間物理方法截污治污點(diǎn)源污染削減污染物排入總量高高明顯長(zhǎng)期有效引水沖污富營(yíng)養(yǎng)化直接改善河流水質(zhì)一般高（需大量潔凈外源）不確定（依補(bǔ)水量而定）不確定底泥疏浚嚴(yán)重底泥污染移出河道內(nèi)源污染物高很高一般會(huì)破壞水體生態(tài)系統(tǒng)較長(zhǎng)時(shí)間曝氣復(fù)氧嚴(yán)重有機(jī)污染促進(jìn)有機(jī)污染物降解高較高明顯不長(zhǎng)（需長(zhǎng)期曝氣）化學(xué)方法化學(xué)除藻富營(yíng)養(yǎng)化直接殺死藻類(lèi)較高循環(huán)設(shè)備一般耗電較明顯短加藥裝置藥劑費(fèi)用化學(xué)絮凝磷污染將溶解態(tài)轉(zhuǎn)化成固態(tài)較高循環(huán)設(shè)備一般耗電較明顯短加藥裝置藥劑費(fèi)用重金屬化學(xué)固定重金屬污染抑制重金屬?gòu)牡啄嗳艹鲚^高較高較明顯短生物方法植物修復(fù)富營(yíng)養(yǎng)化提高河流生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性需引種適合的水生生物極低顯著長(zhǎng)期有效動(dòng)物修復(fù)富營(yíng)養(yǎng)化人為控制生物數(shù)量與密度需引種適合動(dòng)植物不高較明顯長(zhǎng)期有效微生物修復(fù)有毒有害，難降解物質(zhì)投加高效菌種或生物促生劑無(wú)需較高（菌種費(fèi)）較明顯不長(zhǎng)總體來(lái)說(shuō)物理修復(fù)方法雖然方法簡(jiǎn)單、見(jiàn)效快，但是工程量大，耗財(cái)耗力，而且只是暫時(shí)性的、治標(biāo)不治本，不是最理想的修復(fù)方法。添加化學(xué)試劑，雖然短期效果明顯，但存在處理成本高、可能對(duì)河流生態(tài)產(chǎn)生長(zhǎng)期負(fù)面影響等問(wèn)題，而且只是改變污染物的存在形態(tài)（從水相轉(zhuǎn)移到另一種物相），但并未從根本上消除污染物。所以?xún)H適用于特殊的應(yīng)急處理，難以成為河流水質(zhì)凈化的常規(guī)技術(shù)。 與其他技術(shù)相比，生物技術(shù)具有顯著的優(yōu)越性。生物技術(shù)遵循河流生態(tài)系統(tǒng)的自然規(guī)律，在增強(qiáng)河道自?xún)裟芰?、治理河流污染的同時(shí)有助于河流生態(tài)的修復(fù)。并且生物技術(shù)因其凈化費(fèi)用低、環(huán)境影響小、污染物降解效果好，在污水處理中倍受青睞。其中，高效、無(wú)二次污染的微生物處理技術(shù)，尤其是對(duì)具有特殊分解能力菌種的培養(yǎng)和篩選將成為河流防治技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。隨著研究的深入及技術(shù)產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化，微生物技術(shù)將在河流的污染防治以及生態(tài)恢復(fù)中發(fā)揮重要的作用，成為河道曝氣、底泥疏浚等現(xiàn)有防治技術(shù)的有益補(bǔ)充，為維護(hù)生態(tài)平衡、保持流域的可持續(xù)發(fā)展做出重大貢獻(xiàn)。參考文獻(xiàn)1 鄒叢陽(yáng)，張維佳，李欣華，李大鵬.城市河道水質(zhì)恢復(fù)技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)J.環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2007，30(8)：991012 蘇冬艷，崔俊華，晁聰，張建輝，王培寧.污染河流治理與修復(fù)技術(shù)現(xiàn)狀及展望J. 河北工程大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2008, 25(4):56633 徐貴泉，褚君達(dá).2001.上海市引清調(diào)水改善水環(huán)境探討J.水資源保護(hù)(3)：26-32. 4 熊萬(wàn)永. 2000.福州內(nèi)河引水沖污工程的實(shí)踐與認(rèn)識(shí)J.中國(guó)給水排水，16(7)：26-28.5 嵇曉燕,崔廣柏.河流健康修復(fù)方法綜述J. 三峽大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2008，30(1):93956 徐海娟，馮本秀.河流污染治理與生態(tài)恢復(fù)技術(shù)研究進(jìn)展J. 廣東化工，2008，35(7):1231257 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National Engineering Research Center of Water Resources Efficient Utilization and Engineering Safety, Nanjing 210098 China；3.College of Hydrology and Water Resources, Hohai University, Nanjing 210098 China）Abstract： This paper studies on directly adding microbial remediation technology used in heavily polluted urban stream water treatment, which adds CNM bacterium into the stream water and sediments in the shape of plum under the conditions of no sewage interception and silt displacement. After this experiment，DO of the stream was increased into 2mg/L，and ratio of COD elimination is 43%，ratio of TP elimination is 56%, ratio of NH3-N elimination is 58%. The results show that single directly adding-microbial remediation technology used in heavily polluted urban stream can preliminarily eliminate the black-odor phenomenon of the stream and recovery the water quality.Key words：urban heavy pollution stream；microbial remediation；microbial agent；Wuxi city據(jù)資料顯示，2008年全國(guó)地表水污染嚴(yán)重，200條河流409個(gè)斷面，劣水質(zhì)斷面占到20.8%，全國(guó)流經(jīng)城市的河段90%受到嚴(yán)重污染。重污染河流引起人們感官不悅，危害人和其它動(dòng)物的生命健康，加速湖泊富營(yíng)養(yǎng)化進(jìn)程，造成藻類(lèi)植物瘋長(zhǎng)、魚(yú)類(lèi)死亡1，也影響了城市的市容市貌。如何有效、快捷地解決城市河流污染問(wèn)題已成為城市可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)必須解決的問(wèn)題。現(xiàn)國(guó)內(nèi)外常用的污染河流水質(zhì)修復(fù)的方法主要有三類(lèi)：一是物理修復(fù)方法，例如底泥疏浚、引水沖淤、機(jī)械除藻等，但往往治標(biāo)不治本，只能作為對(duì)付突發(fā)性水體污染的應(yīng)急措施。二是化學(xué)修復(fù)方法，例如化學(xué)絮凝處理技術(shù)、加入鐵鹽促進(jìn)磷的沉淀，加入石灰脫氮等，雖然見(jiàn)效快、效率高，但是易造成二次污染1。三是生物修復(fù)方法，例如河流曝氣復(fù)氧技術(shù)、生物膜技術(shù)、人工濕地技術(shù)、微生物修復(fù)技術(shù)、水生植物修復(fù)技術(shù)等?，F(xiàn)多采用利用人工曝氣、微生物修復(fù)和水生植物修復(fù)技術(shù)相結(jié)合的綜合河流治理方法2-6，微生物修復(fù)作為綜合治理方法中的主導(dǎo)技術(shù)與傳統(tǒng)的物理、化學(xué)方法相比，具有能耗少、費(fèi)用低、效果好、易操作、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)，是最具發(fā)展前景的主體修復(fù)技術(shù)7-8?，F(xiàn)階段研究的微生物修復(fù)河流水體技術(shù)的應(yīng)用方法主要有直接投加法、吸附投菌法、固定化投菌法、根系附著法、底泥培養(yǎng)返回法、注入法等，同時(shí)配以曝氣復(fù)氧、植入水生植物等方法，而對(duì)單一微生物修復(fù)技術(shù)研究較少，故本文對(duì)單一直接投加微生物修復(fù)技術(shù)在城市中污染河流治理中的應(yīng)用進(jìn)行研究。1河道概況1.1 滸溪河概況滸溪河（見(jiàn)圖1）是無(wú)錫市南長(zhǎng)區(qū)五愛(ài)路西側(cè)的一條東西走向的城市內(nèi)河，西起大運(yùn)河，東接古運(yùn)河，貫穿整個(gè)錫山新村區(qū)，沿河居住著大量居民。該河全長(zhǎng)1.36km，上游段水面寬4.5m、水深1.4m、污泥深1.6m；滸溪橋段水面寬25m、水深1.5m、污泥深1.9m；下游段水面寬7.5m、水深1.1m、污泥深1.2m。圖1 無(wú)錫滸溪河平面及采樣點(diǎn)示意圖1.2水質(zhì)滸溪河河道源頭處一水閘將其與大運(yùn)河基本完全阻隔，變成了“斷頭浜”，且常年直接接納周邊居民的生活污水、沿河的5個(gè)公共廁所和5個(gè)垃圾中轉(zhuǎn)站的污水，河道環(huán)境容量隨之降低，生態(tài)系統(tǒng)完全破壞，自?xún)裟芰締适?，從而?dǎo)致水質(zhì)污染和水體發(fā)黑發(fā)臭。整條河道直接觀測(cè)到的污水排放口達(dá)50多處，另外還有一些水面下難以觀測(cè)到的污水排放口。河流的污染主要為以生活污水污染為主，可生化性強(qiáng)，宜做微生物處理。污水量約為10100m3/d，其水質(zhì)背景值見(jiàn)表1。表1 滸溪河采樣點(diǎn)背景值編號(hào)采樣地點(diǎn)水溫透明度溶解氧CODTPNH3-N（）（cm）（mg/L）（mg/L）（mg/L）（mg/L）1#小橋頭16.3201.211.00.9513.62#滸溪橋18.0811.23#錫山新村橋16.8200.312.90.9213.84#五愛(ài)路箱涵16.6100.313.91.1015.85#小木橋16.6716.4注：數(shù)據(jù)皆來(lái)自無(wú)錫市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心。2微生物修復(fù)實(shí)驗(yàn)方法2.1實(shí)驗(yàn)材料及器材本源微生物菌劑（由深圳博生生物有限公司生產(chǎn)，經(jīng)過(guò)毒理實(shí)驗(yàn)測(cè)試對(duì)人體無(wú)毒）、培養(yǎng)基、促進(jìn)劑、水泵、100kg帶蓋塑料桶、水管及PVC管等。2.2實(shí)驗(yàn)過(guò)程（1）擴(kuò)大化培養(yǎng)將本源微生物菌劑、培養(yǎng)基及河水按照1：2：7的配比在1000kg塑料桶在河岸就地進(jìn)行擴(kuò)大化培養(yǎng)，并進(jìn)行攪拌，將其交替地置于好氧和厭氧的狀態(tài)，培養(yǎng)好氧、厭氧及兼氧微生物。當(dāng)培養(yǎng)后的菌液pH值為3左右，表面布滿(mǎn)白色半透明生物膜時(shí)，即菌劑培養(yǎng)完成。（2）直接投菌法微生物接種是指把一些與土著微生物群落有關(guān)的具有獨(dú)特或?qū)Ｐ源x功能的微生物引入污染處理現(xiàn)場(chǎng)的過(guò)程，是微生物修復(fù)的重要環(huán)節(jié)9。本實(shí)驗(yàn)實(shí)施微生物接種采用直接投菌法，即直接向遭受污染的河流投入外源的微生物菌劑，同時(shí)提供這些微生物生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)，包括常量營(yíng)養(yǎng)元素和微量營(yíng)養(yǎng)元素。常量營(yíng)養(yǎng)元素包括氮、磷、硫、鉀、鈣、鎂、鐵、錳等10，許多研究者對(duì)生物修復(fù)的最佳生態(tài)條件建議指出，CNP最佳比值為1001019。由于該河水主要受生活污水污染，故氮和磷含量很豐富，需補(bǔ)充少許常量營(yíng)養(yǎng)元素如硫、鉀、鈣、鎂、鐵、錳等。故配置相應(yīng)的促進(jìn)劑促進(jìn)微生物的生長(zhǎng)。將培養(yǎng)后的微生物菌劑（含有的活菌數(shù)3.0109個(gè)/mL）用河水按照1：5的比例稀釋?zhuān)?：1000配加促進(jìn)劑后，用泵將稀釋后的微生物菌劑采用梅花式接種法（見(jiàn)圖2）注入河道底泥及河水中。從河段的上游開(kāi)始接種微生物菌種，接種點(diǎn)上游段間距平均約0.4米，停留時(shí)間平均約30秒；在下游段相隔平均約0.5米，停留時(shí)間平均約30秒。在污泥較深處接種間距適當(dāng)減小，停留時(shí)間適當(dāng)增長(zhǎng)。圖2 梅花式接種法示意圖分冬夏兩季，于2008年11月及2009年6月對(duì)河段進(jìn)行微生物接種及補(bǔ)充菌種。結(jié)束后，于2009年8月底對(duì)河段進(jìn)行監(jiān)測(cè)。2.3采樣點(diǎn)布置及監(jiān)測(cè)指標(biāo)分別在小橋頭、滸溪橋、錫山新村橋、五愛(ài)路箱涵和小木橋處共5處設(shè)立監(jiān)測(cè)采樣點(diǎn)（見(jiàn)圖1），并依次設(shè)為15#采樣點(diǎn)。主要監(jiān)測(cè)溶解氧、COD、TP、NH3-N，4項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)。測(cè)試方法如下：溶解氧采用電化學(xué)探頭法、透明度采用塞氏盤(pán)法、高錳酸鉀指數(shù)采用GB11892-89測(cè)試、TP采用流動(dòng)注射方法、氨氮采用納氏試劑比色法、總氮采用堿性過(guò)硫酸鉀消解紫外分光光度法。3 結(jié)果與討論3.1 DO的變化與分析由圖3可以看出，實(shí)驗(yàn)后全河道的溶解氧均2mg/l，已達(dá)類(lèi)水溶解氧標(biāo)準(zhǔn)。背景值1#采樣點(diǎn)至2#采樣點(diǎn)的溶解氧急劇下降的原因是由于1#采樣點(diǎn)至2#采樣點(diǎn)河段屬于河灣處，流速小，停留時(shí)間長(zhǎng)，水體中的有機(jī)物反應(yīng)較完全，溶解氧消耗大。圖3 DO濃度變化3.2 CODMn的變化與分析由圖4可以看出，背景值COD濃度隨水流方向呈平緩上升趨勢(shì)，工程后COD濃度先下降后上升，而后再下降，在2#點(diǎn)有個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)。去除率也隨水流方向上升，在河流下游段5#采樣點(diǎn)河流出水處COD去除率可達(dá)43以上。5#采樣點(diǎn)CODMn為8.03mg/l10mg/l，已達(dá)到類(lèi)地表水高錳酸鉀指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)。在1#采樣點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)后比背景值要高，這與溫度有關(guān)。圖4 CODMn濃度變化3.3 TP的變化與分析由圖5可以看出，背景值TP濃度總體隨水流方向呈上升趨勢(shì)，1#采樣點(diǎn)至2#采樣點(diǎn)TP濃度下降可能與流速有關(guān)。1#采樣點(diǎn)至2#采樣點(diǎn)段為河灣，河流流速小于泥沙啟動(dòng)流速，所以河流底泥不會(huì)受到?jīng)_刷或者懸浮，河流底泥釋放磷較少11，且水力停留時(shí)間較長(zhǎng)，微生物有足夠反應(yīng)時(shí)間，故TP濃度較低。實(shí)驗(yàn)后，TP濃度逐漸下降，在5#采樣點(diǎn)其降解率達(dá)到56以上。2#采樣點(diǎn)實(shí)驗(yàn)后TP濃度反而高，是由于監(jiān)測(cè)時(shí)的溫度比背景值監(jiān)測(cè)時(shí)高，這可能與溫度有關(guān)。張智等12在通過(guò)雙龍湖底泥磷釋放模擬正交實(shí)驗(yàn)測(cè)定分析發(fā)現(xiàn)，底泥釋磷強(qiáng)度隨溫度升高而增加，實(shí)驗(yàn)后監(jiān)測(cè)溫度比實(shí)驗(yàn)前監(jiān)測(cè)溫度高可能導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)后TP濃度較實(shí)驗(yàn)前高。圖5 TP濃度變化3.4 NH3-N的變化與分析NH3-N的變化如圖6所示，背景值NH3-N濃度隨河水流動(dòng)呈上升趨勢(shì)，實(shí)驗(yàn)后濃度在3#采樣點(diǎn)之前上升，之后開(kāi)始下降，平均降解率接近30，5#采樣點(diǎn)處的NH3-N去除率達(dá)到58以上。NH3-N去除率也隨著水流方向整體基本呈上升趨勢(shì)。實(shí)驗(yàn)后NH3-N濃度變化在3#點(diǎn)出現(xiàn)轉(zhuǎn)折，是由于3#采樣點(diǎn)之后污染物排入少的緣故。圖6 NH3-N濃度變化3.5小結(jié)1）實(shí)驗(yàn)后高錳酸鉀指數(shù)、總磷和氨氮濃度均整體下降，且河道出水處的降解率分別可高達(dá)43%、56%和58%，總磷和氨氮與其它的類(lèi)似的實(shí)驗(yàn)3比較具有較高的去除率；2）實(shí)驗(yàn)后高錳酸鉀指數(shù)、總磷和氨氮的去除率隨水流均呈上升趨勢(shì)，在河道后段達(dá)到最高，這說(shuō)明河道已成為一天然的污水凈化廠，直接投加的微生物菌劑并沒(méi)有完全隨水流損失掉，而是附著在河底淤泥上生長(zhǎng)、繁殖，并隨著河底淤泥的移動(dòng)充滿(mǎn)整個(gè)河道，尤其在河道的下游聚集較多，使得在河道下游去除率最高；3）實(shí)驗(yàn)后整個(gè)河道溶解氧均在2mg/L以上，高錳酸鉀指數(shù)均在13mg/L以下（DO2mg/L，CODC