精制硫酸鋁廠家黑臭水體治理中的工程應(yīng)用：超微氣泡富氧+生物活化技術(shù)

　　精制硫酸鋁生產(chǎn)廠家黑臭水體治理中的工程應(yīng)用：超微氣泡富氧+生物活化技術(shù)。研究背景：近幾年，隨著國內(nèi)城市黑臭水體綜合整治工作的開展，整治效果逐漸體現(xiàn)，但也出現(xiàn)了治理后水質(zhì)不穩(wěn)定，黑臭現(xiàn)象反復(fù)的問題。研究表明，該問題主要與內(nèi)源污染物的微生物降解和外源污染物的輸入有關(guān)，因此，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)效治理除應(yīng)保證外源污染得到有效控制外，內(nèi)源污染治理及治理后水環(huán)境的生態(tài)修復(fù)成為關(guān)鍵。目前國內(nèi)外常采用清淤換水、曝氣富氧、微生物修復(fù)、生態(tài)修復(fù)等技術(shù)實(shí)現(xiàn)水體凈化和底泥修復(fù)，其中，微生物修復(fù)和曝氣富氧作為原位修復(fù)技術(shù)，以其治理效果好、對(duì)原生態(tài)系統(tǒng)沖擊小，成本低等優(yōu)點(diǎn)得到廣泛的應(yīng)用與研究。生物促生劑(亦稱生物活化劑)是微生物修復(fù)的一種。曝氣富氧是黑臭水體治理的常用技術(shù)，曝氣富氧能夠提高水體和底泥的含氧量，改善供耗氧失衡問題，去除沉積物中的致黑物質(zhì)，使底泥顏色恢復(fù)至正常的黃褐色，對(duì)黑臭水體和底泥修復(fù)有較好效果。

　　目前關(guān)于生物促生劑和曝氣富氧技術(shù)多以實(shí)驗(yàn)研究為主，缺少實(shí)際工程應(yīng)用及其治理長(zhǎng)效性的效果驗(yàn)證。基于此，本文以某重度黑臭河道為例實(shí)施工程治理，應(yīng)用超微氣泡富氧技術(shù)(移動(dòng)式曝氣船+定點(diǎn)式曝氣設(shè)備)和生物活化技術(shù)對(duì)治理區(qū)的水質(zhì)和底質(zhì)進(jìn)行原位治理，再輔以常規(guī)生態(tài)修復(fù)技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)黑臭消除與生態(tài)恢復(fù)目的，同時(shí)對(duì)治理效果的長(zhǎng)效性進(jìn)行分析，為類似的黑臭水體治理工程提供技術(shù)支撐與借鑒經(jīng)驗(yàn)。

　　摘 要

　　針對(duì)當(dāng)前黑臭河道治理工作中出現(xiàn)的黑臭反復(fù)，長(zhǎng)效性難保持問題，以某內(nèi)源污染嚴(yán)重的重度黑臭河道為例實(shí)施原位生態(tài)修復(fù)。第1階段采用超微氣泡富氧(移動(dòng)式曝氣船+定點(diǎn)式曝氣設(shè)備)和生物活化技術(shù)進(jìn)行水體和底質(zhì)修復(fù)，削減內(nèi)源污染，改善生境;第2階段應(yīng)用定點(diǎn)式曝氣設(shè)備、生態(tài)浮島、水生植物凈化、水生動(dòng)物多樣性調(diào)控進(jìn)行生態(tài)修復(fù)，營造健康穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)。經(jīng)過近4個(gè)月的治理，治理區(qū)水質(zhì)由重度黑臭穩(wěn)定達(dá)到GB 3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》Ⅴ類水標(biāo)準(zhǔn)，水體COD、NH3-N和TP含量分別為28.79，0.36，0.19 mg/L，去除率分別達(dá)到45%、98%和85%以上，治理后水體澄清，可見多種水生動(dòng)物和沉水植物，河道底質(zhì)呈現(xiàn)自然泥土色澤，在未進(jìn)行清淤處理的情況下即達(dá)到了泥水共治的效果，水環(huán)境質(zhì)量得到顯著提升，實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)效治理。

　　01

　　工程概況

　　1.水質(zhì)情況

　　分別從待治理區(qū)下游到上游的7個(gè)點(diǎn)位進(jìn)行樣品采集，對(duì)水樣的透明度、NH3-N、TP、COD指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果見表1。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，參照對(duì)比GB 3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》，X河類屬劣Ⅴ類水體，各項(xiàng)指標(biāo)均嚴(yán)重超標(biāo)，其中NH3-N和TP含量超標(biāo)倍數(shù)分別達(dá)到12，5倍。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)水體感官度以及《城市黑臭水體整治工作指南》中對(duì)黑臭水體的定義及其分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，X河已經(jīng)達(dá)到重度黑臭級(jí)別。

　　表1　治理前水質(zhì)測(cè)定數(shù)據(jù)(2019-04-28)

　　02

　　工程設(shè)計(jì)

　　X河屬于重度黑臭水體，水體和底質(zhì)污染嚴(yán)重，水生態(tài)結(jié)構(gòu)嚴(yán)重缺失�；�于此，確定本工程的實(shí)施重點(diǎn)是內(nèi)源污染治理和水環(huán)境生態(tài)修復(fù)，治理目標(biāo)是改善河道的水生態(tài)環(huán)境，提升其自我修復(fù)與凈化能力，使水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)到GB 3838—2002 Ⅴ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，技術(shù)路線見圖3。工程自2019年5月開始實(shí)施，至同年8月底截止，工程具體實(shí)施情況見表2。

　　圖3　治理工程技術(shù)路線

　　表2　工程實(shí)施情況匯總

　　1.控源減負(fù)

　　2.水體和底質(zhì)修復(fù)

　　2.1 超微氣泡富氧

　　設(shè)備布置及船舶的運(yùn)行范圍見圖4。移動(dòng)式曝氣船相較于定點(diǎn)曝氣設(shè)備的作業(yè)范圍更廣。

　　圖4　超微氣泡富氧工程示意

　　2.2 生物活化

　　連續(xù)曝氣富氧12 d后，向治理區(qū)域內(nèi)一次性投加以含量為5 mg/L的生物活化劑。生物活化劑的主要成分為維生素、有機(jī)酸、氨基酸和糖類等天然物質(zhì)，能夠原位激活水體和底質(zhì)中的土著微生物活性(由于富氧作用，主要激活兼性及好氧微生物)，增加微生物種群豐度及數(shù)量，進(jìn)而提高水體和底質(zhì)中污染物的降解速率，起到水體凈化和底質(zhì)改善的作用 。超微氣泡富氧協(xié)同生物促生技術(shù)增強(qiáng)了對(duì)水體和底質(zhì)的修復(fù)效果，改善生態(tài)環(huán)境，為水生生物生長(zhǎng)提供健康的生存環(huán)境。

　　2.3 生態(tài)修復(fù)

　　本工程選擇在X河岸帶種植一定量的蘆葦、菖蒲等挺水植物，通過過濾、滲透、吸收、滯留等作用，減弱進(jìn)入河道的污染物。X河具有生物量不足，生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)缺失現(xiàn)象，本工程選擇在河道內(nèi)種植狐尾藻、苦草、黑藻等沉水植物并安裝生態(tài)浮島，利用植物有效去除有機(jī)物、氮、磷等污染物。挺水和沉水植物種植、浮島安裝作業(yè)在6月中旬進(jìn)行，累計(jì)工作時(shí)長(zhǎng)9 d，在植物生長(zhǎng)穩(wěn)定20 d左右向水體中投放一定量的白鰱幼苗，豐富該區(qū)域內(nèi)的物種多樣性，完善系統(tǒng)食物鏈結(jié)構(gòu)，進(jìn)而建造健康穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)。

　　03

　　治理效果分析

　　對(duì)工程結(jié)束后9—11月水質(zhì)情況進(jìn)行跟蹤檢測(cè)，結(jié)果如表3所示。其中所列水質(zhì)指標(biāo)均穩(wěn)定達(dá)到GB 3838—2002 Ⅴ類水標(biāo)準(zhǔn)要求，治理效果具有一定的長(zhǎng)效性。

　　表3　X 河道治理前后各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)變化情況

　　04

　　討 論

　　X河黑臭的主要原因是污染物超量富集，加上水動(dòng)力條件差，污染物沉積在河底形成厚厚的淤泥，含有大量的氮、磷等營養(yǎng)鹽以及難降解有機(jī)物污染物，水體和底泥中污染物的分解消耗大量的DO，導(dǎo)致水體供氧和耗氧失衡。在厭氧還原條件下，厭氧微生物數(shù)量急劇增加并釋放出大量H2S、NH3、CH4等惡臭氣體，氣體在上升過程中攜帶淤泥進(jìn)入水相，而上浮底泥中含有的FeS2和MnS2易被氧化，對(duì)水體致黑起主導(dǎo)作用。

　　本工程黑臭的消除主要依賴于曝氣船、定點(diǎn)式超微氣泡發(fā)生器和生物活化劑。超微氣泡底層曝氣富氧提高了DO含量，致使水體和底泥環(huán)境由厭氧型逐漸轉(zhuǎn)化為好氧型，微生物群落結(jié)構(gòu)發(fā)生演化，而生物活化劑的施用增加了微生物種群豐度及數(shù)量，使得微生物的活性及代謝強(qiáng)度增強(qiáng)，水體和底泥中污染物的降解速率得到顯著提升。治理前期(0~40 d)水體中COD、NH3-N和TP含量下降顯著，去除率分別達(dá)到50%、80%和75%以上，其主要源于DO充足，微生物代謝活性旺盛，對(duì)COD、NH3-N和TP等污染物的好氧分解效率高，有效抑制惡臭氣體，促進(jìn)水體和底泥中Fe2+在好氧微生物作用下氧化成Fe(OH)3沉淀附著在底泥表面，減少底泥再懸浮和污染物擴(kuò)散對(duì)水質(zhì)的影響，同時(shí)Fe3+與底泥中PO43-的結(jié)合進(jìn)一步降低了TP含量 。治理中期(40~80 d)增加了生態(tài)浮島及水生動(dòng)植物修復(fù)，由于外源污染的進(jìn)入，水體COD和TP指標(biāo)受影響較大，整體呈先升后降趨勢(shì)，而NH3-N受影響較小并呈穩(wěn)定下降趨勢(shì)，至80 d左右COD含量較治理前期增加約5 mg/L，TP基本恢復(fù)至治理前期0.4 mg/L水平，而NH3-N含量由4.34 mg/L 穩(wěn)定降低至1.84 mg/L。治理后期(80~110 d)COD、NH3-N和TP含量均呈穩(wěn)定下降趨勢(shì)，并在一定含量范圍保持動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，COD、NH3-N 和TP的平均含量分別為28.79，0.36，0.19 mg/L，水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)到GB 3838—2002 Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)。

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