污染水體原位就地修復技術的研究以及在溫榆河污染治理上的應用
摘要 污染水體原位就地修復技術，是我國 研究 開發的新型污水處理工藝，是一種節能、高效、簡便、無二次污染的技術。采用污染水體原位就地修復技術處理溫榆河支流二道溝河水，試驗結果表明當水與載體的有效接觸時間為1.25小時，進水CODcr55.4-180.5mg/L，出水CODcr28.15mg/L，進水氨氮18.26-30.81mg/L，出水氨氮 6.31mg/L，各項水質指標除總氮外都能達到應有的設計水質標準。
關鍵詞 污染水體的原位就地修復技術 微生物、酶與載體自固定化技術
我國是一個水資源缺乏的國家，水資源的短缺并日漸污染，已經成為制約國民 經濟 和 社會 發展 的重要因素。面對水環境大面積的惡化污染，對于如何有效的解決污染水體成為我國乃至世界上的一個課題。 目前 對水體污染采取的 方法 也有很多，最常見的有：
建設污水處理廠，采用普通活性污泥法、氧化溝法、間歇式活性污泥法等技術對城市、 工業 企業 等生產的污水進行處理，但建設污水處理所需的設備昂貴，管理人員又多，成本 自然 很高，而且該工藝對氮、磷的去除效果差，容易發生污泥膨脹現象。考慮到我國的水體污染面積大，污染程度深，我國的治理污染投資規模有限等情況，在我國建設眾多大型的污水處理廠在經濟上是不可行的。
依靠河流和湖泊自身凈化能力來處理污水，所需的時間較長，針對我國的水體大面積、深層次污染的現狀，是不現實的。
污染水體原位就地修復技術，是在我國研究開發的新型污水處理工藝，為被污染的河道水體修復提供了一個可靠的、卓有成效的方法。具有治理費用低、環境無 影響 、最大程度降解污染等特點。
1、 &污染水體原位就地修復技術的研究
1.1、污染水體原位就地修復技術
污染水體原位就地修復技術是在原有河床不變的基礎上，直接采用微生物、酶與載體的自固定化技術對污染水體就地處理的河水凈化處理工藝。該技術在保證原有河道排污、瀉洪等功能的同時實現了河水水質的凈化處理。在原有河道一側開辟一個生化處理區，并在其進水端設置一道擋水墻，其上堆放大小不同的卵石格柵。同時在原有河道上設置一座截水壩，根據水位要求使河道上的截水壩高于一定量的擋水墻，使河水自流通過布有卵石格柵的擋水墻，先去除較大顆粒的固體漂浮物后流入前端的沉淀池，沉淀池中布有自然山石景觀，污水經過在此循環沉淀后進入生化處理區前端的進水池，最后污水通過設置在生化處理區前端攔水墻底部的洞口，從進水池的池底均勻地自下而上進入生化處理區。生化處理區的上、下各設置一層JW型攔截網，在上下網之間投放JHE型高效微生物載體，同時在下網底部設置JADS曝氣系統。生化處理區頂部兩側的出水端分設通長三角形溢流堰，通過其可調節出水的均勻性。這樣使河水從生化處理區的底部自下而上、均勻的穿過載體層后通過三角堰進入兩側的流水槽，流入原河道的下端，達到凈化水質的目的。
1.2、微生物、酶與載體的自固定化技術
微生物、酶與載體的自固定化技木是借助由高分子材料合成的載體上帶有氨基、羧基、環氧基等活性基團與微生物肽鏈氨基酸殘基作用，形成離子鍵結合或共價鍵結合，從而將微生物和酶固定在載體上，同時載體上“空間懸臂”的引入，旨在減少載體背景對所固定微生物代謝增殖形成的空間障礙，為其提供了代謝增殖的生存空間。
1.3、 高效微生物載體
高效微生物載體是一種具有空間網狀結構的高分子合成材料，這種材料帶有氨基、羧基、環氧基等活性基團，在污水中具有良好的穩定性和物化性能，其空隙率為96%以上，固定微生物后的載體密度接近于水的密度，微生物負載量大，高達18-40g/L，容積負荷可高達16kgBOD5/m3.d，比表面積為23.3m2/g。這種載體，由于其結構的特點，可使污水、空氣和生物膜得到充分摻混接觸交換，生物膜不僅能大量地在微生物載體內坐床，保持良好的活性和空隙可變性，而且在運行過程中氣體在三維流動的污水帶動下，互相碰撞并被處于蠕動狀態的微生物載體不斷切割成更小的氣泡，增加了氧的利用率，可減小曝氣量。因此它具有切割氣泡能力強、空間體積利用率大、無死區等特點，是當前微生物載體的更新換代產品。
1.4、 高效微生物
污染水體的原位就地修復技術中所采用的J系列微生物菌種由多種高效微生物菌群組成，其為高活性、高濃度、高組合的微生物菌群。它是針對不同的污水污染因子的種類和濃度，研制出不同的微生物菌群。此菌群是高濃度(10億-60億個/克)高組合(幾種-幾百種/劑)的粉狀固體制劑，常溫常壓常濕下，可保存6年。當使用時，微生物菌群制劑投入水中被“激活”，激活后的微生物依靠一種特殊技術(微生物、酶與載體的自固定化技術)生存在生化反應池內，使生化反應池中始終存有大量而豐富高活性的微生物菌群，保證其處理速率和效率，并能隨時根據水體中污染物種類和總量變化及時調節微生物種類和投加量。保證運行效果高效穩定，實現處理后尾水達標排放。且根據處理水質的不同，使用不同的專用特效菌種。產品中菌的數量極高，繁殖速度極快，正常運轉時不再補充菌種，可節省高效微生物的用量。
2、 &污染水體原位就地修復技術的 應用
溫榆河作為京城四大河流之一，源于昌平沙河壩水庫，它的上游具有綠色生態走廊之稱，是首都的一大天然水系。然而河水中氮、磷及有機物含量相對較高，遠遠超出了河道本身的自凈化功能，使原有水生生態系統遭到嚴重破壞，藻類死亡后散發出的腥臭味及其底泥厭氧后產生的惡臭味，不僅嚴重損害了首都市民的生活質量和身體健康、而且與北京國際大都市的形象格格不入，也嚴重的破壞了河道的生態環境，同時給首都風景區的 旅游 事業也造成了很大的 影響 。其根本原因是溫榆河沿岸各支流、排污口中的氮、磷等污染指標的含量相對較高，從溫榆河上游至下游，河道內水體中的氮、磷含量逐漸升高，氮、磷等污染指標的含量接近生活污水，嚴重影響了溫榆河的水質，為了達到水質的要求， 污染水體原位就地修復技術在溫榆河支流二道溝上得到應用。溫榆河支流河道二道溝水質狀況見表2。
表2 2003年11月份二道溝水質監測情況 單位：mg/L
&監 測 項 目 &
&DO &NH3-N &CODcr &BOD5 &SS &T-N &T-P
平均值 &0.00 &24.54 &79.46 &28.07 &21.00 &18.39 &2.89
2.1、設計水質指標
根據對二道溝河水污染治理的要求，在不增加藥劑費用的基礎上， 水中主要污染物的消減量按原水水質的60%設計(N、P等污染指標接近城鎮生活污水，若不增加藥劑費用，用生化法最高能達到60%的去除效果)：T-N≤3.38mg/L、NH3-N≤9.82mg/L、CODcr≤31.78mg/L、T-P≤1.16mg/L 、DO≥5 ppm。
2.2、實驗裝置
針對二道溝河水污染狀況，本次試驗采用蘭州捷暉生物環境工程有限公司自行研制、并擁有知識產權的模擬河道治理試驗裝置，該試驗裝置有效容積為0.8m3，內裝有60%的JHE型高效生物載體和JADS高效曝氣系統。為了更精確地測定該狀態下，生化系統進出水端的液位差的大小，生化系統共設四級，并在其前端還設置了前置庫和轉子流量計，河水中紙張等較大顆粒的固體漂浮物、SS等在前置庫內得到去除。試驗過程中直接用污水泵將河水提升至試驗裝置進行生化處理，出水直接排入河道。
2.3、工藝流程
2.4、 試驗結果與 分析
2.4.1、據現場試驗對進出水進行了一個多月的跟蹤檢測，檢測數據見表4，CODcr、NH3-N的去除效果。
表4 跟蹤監測數據
取
樣 &項目 &CODcr(mg/L) &總氮(mg/L) &氨氮(mg/L) &總磷(mg/L)
進
水 &最大值
最小值
平均值 &180.5
55.4
79.46 &14.18
2.701
8.44 &30.81
18.26
24.54 &4.56
1.22
2.89
出
水 &最大值
最小值
平均值 &47.50
19.50
28.15 &6.625
0.822
3.72 &9.05
3. 56
6.31 &0.52
0.18
0.35
平均去除率% &63.95 &55.92 &74.29 &75.78
2.4.2、其它污染物的去除
污染水體的原位就地修復技術除了對該河水中的COD、氨氮等污染物有很好的去除效果外，還對河水中懸浮物SS、石油類等污染物質都有較高的去除效果，均能達到設計的排放要求，但總氮的去除受溫度影響較大(試驗 研究 時水溫在6-8℃)，未能達到設計的排放要求。
從生化反應時間與各污染物的去除關系可以看出，再延長反應時間，各污染物的去除率曲線變緩， COD、NH3-N等的去除效果變化不大。生物載體在流化過程中得以固、氣、液三相充分接觸與混合，強化了生物膜表面流體的紊亂程度，加快了傳質速度，有效提高處理效能。在載體投加率為60%、氣水比(3.5-4)：1,水與載體的有效接觸時間為1.25 h工況條件下，對CODcr、NH3-N等污染指標均有良好的去除性能，在適宜溫度的條件下，對石油類也有較好的去除效果。
2.4.3、出水水質評價
經采用污染水體的原位就地修復技術處理后的水質清澈透明，在沒有增加藥劑費用的基礎上，除總氮外基本上達到了應有的設計要求。
2.4.4、運行成本
運行費用主要包括人工費，動力費。通過近2個月(2003年10月~2003年12月)的現場試驗，對運行費用進行初步核算，平均運行成本為0.05元/m3水(包括電耗和人工管理費)，大大低于污水處理廠對污水處理的費用。
2.5、 工程設計與河道環境相結合
工程設計中結合河道的 自然 景觀，在不破壞河岸生態的前提下，運用河道生態景觀的設計新理念，對工程的周圍進行了生態景觀的設計，自然的生態磚護堤、鵝卵石及濕生、沉淀池中的自然景石、水生植物的種植及生化處理區出水端濕地的設計，無不體現著一種生態與自然，使工程設計和環境完美的結合在一起。
3、 結論
3.1、采用污染水體的原位就地修復技術對河水的污染治理是可行的， 該技術采用生物 方法 和化學方法將游離細胞和生物酶固定在生物載體上，使其保持活性并可反復利用，該技術具有生物密度高、反應迅速、生物流失量少、反應控制容易的特點，是一種實用的新型高效河水凈化處理工藝，日處理量為1.7萬 m3/d的河道污染治理工程將于2004年6月份竣工并投入使用。
3.2、采用污染水體原位就地修復技術的新型河水凈化工藝，是一種高 科技 多學科的組合工藝，無二次污染[1]，屬綠色清潔工藝。
3.2、采用污染水體原位就地修復技術是一種節能、高效、簡易、方便的技術，不僅運行成本低，而且在工程設計中可結合河道景觀進行一起的生態河道設計，屬綠色環保生態工藝。
污染水體的原位就地修復技術，是 目前 正在興起的突破性的一種水體修復新技術，該技術可以應用于內陸河流、城市河段、湖泊、生活污水等范圍的水體修復。該技術的應用成功，將會給我國水體污染的治理帶來一大福音，給國家 社會 與城市帶來無限的生機，它將成為生物技術治理污水的又一示范。
[ 參考 文獻 ]
[1] 張蔚文，張灼. 固定化微生物在廢水中的應用與前景[J].上海環境 科學 ，1991，10(10)：20.
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