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关闭窗口 河涌黑臭是我国城市河网的一种普遍现象，严重影响居民生活、城市形象和城市投资环境。在我国城市河涌治理中，往往只重视清淤、驳岸、绿化和截污等面上工程，而忽视底泥和水体的生物修复，以及河涌生态体系的建立，导致城市河涌水环境得不到改善，不能从根本上解决河涌黑臭问题。研究表明，底泥是城市河涌生态系统重要组成部分，底泥生物群落、化学组成、化学状态，特别是氧化还原状态等直接影响河涌自净能力和上覆水体水质。为了研究黑臭河涌底泥与上覆水体水质关系，为城市黑臭河涌治理探索出一套切实可行的方法，广东省广州市水利局利用城市黑臭河涌的底泥和水体，在实验室进行底泥生物氧化试验，在此基础上，将底泥生物氧化配方和方法应用于黑臭河涌治理，取得了成功。
一、 材料和方法
１．概 况
试验河涌为朝阳涌，位于广州市白云区石井街，该河涌宽５～７ｍ，总长３２００ｍ，上游红星工业区２个排污口每天约１８００～２３００ｔ未经处理的工业废水、生活污水排入河涌，有时排放废水ＣＯＤＣｒ高达４６０ｍｇ／Ｌ，近１０年来该河涌一直处于黑臭状态。从红星工业区第一排放口向广花高速公路方向，人工垒坝截流８７５ｍ作为预处理河段，人工截流使预处理河段水位稳定在０．８～１．１ｍ，总水量为５０００ｍ３左右，每天排放污水平均停留时间为２．１７～２．７８ｄ。预处理河段下游为自然潮汐河段，人工坝上留有泄洪孔，以便在暴雨和上游污水排放量加大情况下，直接排入潮汐河段。实验室底泥生物氧化材料黑臭底泥取自朝阳涌预处理河段水体取自朝阳涌红星工业区第一排污口污水。
２．实验室底泥生物氧化方法
实验室底泥生物氧化材料黑臭底泥取自朝阳涌预处理河段，水体取自朝阳涌红星工业区第一排污口污水。人工制做玻璃水箱，分隔成６个水槽（１５．４ｃｍ×１６．１ｃｍ×１８．０ｃｍ），其中３个水槽各放置约１５．４ｃｍ×１６．１ｃｍ×５．０ｃｍ朝阳涌黑色底泥缓慢加满污废水。制成土著微生物培养液细菌含量１×１０６ｐｉｃ／ｍｌ；从２０多个配方中选择１个主要由生物促生剂组成的底泥生物氧化高效配方制成复合制剂。处理１，向＃１水槽中滴加１５ｐｐｍ底泥生物氧化复合制剂；处理２，向＃２水槽中滴加１５ｐｐｍ底泥生物氧化复合制剂和２５ｐｐｍ土著微生物培养液；处理３，向＃３水槽中滴加同样剂量蒸馏水，连续处理１０ｄ。另外３个水槽仅加满黑水而不加底泥，同样设置３个处理，处理１，向＃４水槽中滴加１５ｐｐｍ底泥生物氧化复合制剂；处理２，向＃６水槽中滴加１５ｐｐｍ底泥生物氧化复合制剂和２５ｐｐｍ土著微生物培养液；处理３，向＃５水槽中滴加同样剂量蒸馏水，连续处理１０ｄ。观察处理前后底泥和水体变化，检测水体ＣＯＤＣｒ、底泥生物降解性能（Ｇ值）、底泥ＴＯＣ等指标。
３．河涌底泥生物氧化方法
将土著微生物培养液２５０ｋｇ和３７．４Ｌ底泥生物氧化复合配方制剂一起，用黑臭河水稀释混合后，通过靶向给药技术直接喷射于河涌底泥内，以促进河涌底泥氧化。此过程连续进行５ｄ后，采用上述方法连续３０ｄ向河涌底泥喷洒１２．５Ｌ／ｄ底泥生物氧化复合配方制剂，然后将剂量减半，再连续进行２５ｄ底泥氧化。观察处理前后底泥和水体变化，检测水体透明度、ＤＯ、ＣＯＤＣｒ、ＢＯＤ５等指标以及底泥生物降解性能（Ｇ值）、ＴＯＣ等指标。
二、结果与分析
１．实验室底泥生物氧化结果
在有底泥的水槽中加入底泥生物氧化复合配方制剂后，第２天污水开始变清，第３天清澈见底，第４天底泥开始出现少量气泡，至第６天气泡变多，底泥出现白色氧化层１０ｄ后底泥氧化层厚度约为０．８ｃｍ；加入底泥生物氧化复合配方制剂和微生物培养液后，第２天水体即变清并出现少量气泡，第４天出现白色氧化层，其过程明显快于处理１底泥氧化层厚度也明显高于处理１；加入蒸馏水后，第３天污水才开始变清，第４天清澈见底，但底泥一直未出现气泡，整个实验过程未见白色氧化层。无底泥水槽中加入底泥生物氧化复合配方制剂后，第４天开始变清并一直保持，但其清澈度远低于有底泥的水槽；加入底泥生物氧化复合配方制剂和微生物培养液后，第３天水开始变清，其清澈度高于前者，但低于有底泥水槽；加入蒸馏水的无底泥水槽，１０ｄ内水体一直保持黑臭状态。结果表明，底泥对上覆水体水质净化起着很重要作用；底泥生物氧化复合配方制剂和土著微生物培养液能明显促进底泥氧化层形成，强化底泥对上覆水体水质净化能力。
（１）底泥总有机碳（ＴＯＣ）变化 水槽中加入底泥生物氧化复合配方制剂后，５ｄ内底泥ＴＯＣ明显低于对照处理３，１０ｄ内底泥ＴＯＣ比对照降低了约３倍，同时加入土著微生物培养液，底泥ＴＯＣ降低程度更高而对照底泥ＴＯＣ１０ｄ内只是稍有降低。底泥主要由无机矿物、有机物等部分组成，底泥有机物含量、底泥氧化还原状态和底泥微生物区系，直接影响底泥对上覆水体的净化能力。该试验中，底泥生物氧化复合配方制剂和土著微生物培养液能显著促进底泥有机物、生物氧化，降低底泥总有机碳含量。
（２）底泥生物降解能力（Ｇ值）变化 底泥生物降解能力（Ｇ值）直接反应底泥对上覆水体净化能力，通过向水槽中加入底泥生物氧化复合配方制剂和土著微生物培养液，随着底泥氧化层形成和底泥ＴＯＣ降低，底泥生物降解能力提高了。
（３）上覆水体ＣＯＤＣｒ除去率变化 实验证明，有底泥的河涌污水ＣＯＤＣｒ消减速度高于无底泥河涌污水，特别是在底泥氧化层形成后，河涌污水ＣＯＤＣｒ消减速度大大加快。结果表明，随着底泥氧化层形成、底泥ＴＯＣ降低，底泥生物降解能力提高，底泥对上覆水体生物氧化能力也逐步增强，底泥生物氧化复合配方制剂能显著促进河涌底泥氧化层的形成，强化底泥对有机污染物分解能力，土著微生物培养液能加快这一进程。
２．河涌底泥生物氧化结果
底泥耗氧是河涌黑臭的重要原因之一，由于朝阳涌长期接纳来自上游的工业废水和生活污水，污染物、生物残体和固体颗粒等沉入河底，形成８０～１２０ｃｍ厚的黑色底泥，通过物理、化学及生物进行迁移和转化，影响上覆水体。该试验中，从２００２年７月２３开始，朝阳涌通过６０ｄ的底泥生物氧化，６个样点底泥平均ＴＯＣ由２８．２８ｇ／ｋｇ降低至９．１０ｇ／ｋｇ；底泥生物降解能力（Ｇ）由１．７ｋｇ／ｋｇ·ｈ升至５．６ｋｇ／ｋｇ·ｈ，提高了近３．３倍。
３．底泥生物氧化后河涌水体处理效果
经过３个月底泥生物氧化底泥ＴＯＣ已明显下降底泥生物氧化能力明显提高。从２００２年１０月２４日开始连续３０ｄ向河涌水体投放土著微生物培养物和微生物促生剂和底泥生物氧化配方基本相同。１０ｄ内，预处理河段水色发生了明显变化，由黑色变为灰白色、褐色。１０月３０日预处理河段下游潮汐河涌水体已基本消除黑臭现象，并逐渐转为绿色，至１１月３日，下游潮汐河涌水体已基本稳定，色泽和潮汐水体一致，呈现好看的碧绿色，水体透明度最高可达６０．０ｃｍ。随着连续用药和综合措施的实施，１１月１２日，预处理河段水体开始发绿，并呈现下午变绿、上午变黑的变化规律。１１月１５日全河段藻类大量繁殖，迅速消除黑臭。由于河涌分解有机污染物的好氧微生物系统已得到强化，水体自净能力大大加强，即使在上午，预处理河涌水体也能保持绿色或黄绿色，随着生物系统的进一步加强，处理河段水色逐步好转，从上游至下游，呈现暗灰色—灰黄色—黄绿色的渐变过程，水体透明度也稳步提高，从上游暗灰色水体的１２ｃｍ左右，提高到下游高速公路处的３５ｃｍ左右，并且呈现从上游到下游逐步提高的趋势。随着生态恢复措施的加强，全河涌生态系统更加稳定，水体透明度进一步增加，水体溶解氧稳步提高，虽然河涌水体溶解氧随天气变化会有所变化，从＃３水槽至＃６水槽，其下游各样点溶解氧一直稳定在４ｍｇ／Ｌ左右，并且从上游到下游，溶解氧也呈现逐渐增加的趋势，在上游不断流入污水的情况下，ＣＯＤ、ＮＨ３－Ｎ、Ｈ２Ｓ除去率分别超过５０％、３０％、８０％，河涌水体生物多样性增加，生物链延长，出现大量枝角类、桡足类动物和鱼类。
三、结 论
底泥是河涌生态系统的重要组成部分，底泥有机物含量决定了底泥氧化还原状态，底泥氧化还原状态又决定了底泥对上覆水体的净化能力和底泥营养盐的释放，从而决定上覆水体的藻类和生物多样性，最终决定河涌生态系统的稳定性。该试验中，通过实验室小规模试验，从２０多种方案中，选择一种底泥生物氧化高效配方。实验室工作表明，底泥生物氧化复合制剂和土著微生物培养液配合使用，能快速氧化底泥，有效降解表层底泥有机物，提高表层底泥生物降解能力，加速上覆水体净化。应用于黑臭河涌底泥生物氧化和水体生物修复，通过靶向给药技术直接将药物喷射于河涌底泥内，促进河涌底泥氧化，通过检测表层２０ｃｍ底泥ＴＯＣ和生物降解能力，以确定底泥氧化程度和生物活性。至９月２３日，＃６水槽下游河涌底泥ＴＯＣ已从１７．９ｇ／ｋｇ降至５．９ｇ／ｋｇ，生物降解能力提高到５．６ｋｇ／ｋｇ·ｈ（可能是该河段在２００２年４～５月曾做过底泥氧化，底泥状况一直较上游好）。良好的底泥为河涌洁净好氧生态系统的建立创造了良好的条件，１０月３０日在上游河涌水体还处于黑臭状况时，下游河涌底泥营养盐开始释放，水体率先开始变绿，１１月３日下游河涌已形成稳定的洁净好氧生态系统，水体色泽和潮汐水一致，透明度有时高达６０ｃｍ。随着上游预处理河段底泥生物氧化和水体生物修复，上游也逐步形成好氧生物系统，水体由黑臭转为绿色。
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