河涌黑臭是我國城市河網(wǎng)的一種普遍現(xiàn)象，嚴(yán)重影響居民生活、城市形象和城市投資環(huán)境。在我國城市河涌治理中，往往只重視清淤、駁岸、綠化和截污等面上工程，而忽視底泥和水體的生物修復(fù)，以及河涌生態(tài)體系的建立，導(dǎo)致城市河涌水環(huán)境得不到改善，不能從根本上解決河涌黑臭問題。研究表明，底泥是城市河涌生態(tài)系統(tǒng)重要組成部分，底泥生物群落、化學(xué)組成、化學(xué)狀態(tài)，特別是氧化還原狀態(tài)等直接影響河涌自凈能力和上覆水體水質(zhì)。為了研究黑臭河涌底泥與上覆水體水質(zhì)關(guān)系，為城市黑臭河涌治理探索出一套切實(shí)可行的方法，廣東省廣州市水利局利用城市黑臭河涌的底泥和水體，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行底泥生物氧化試驗(yàn)，在此基礎(chǔ)上，將底泥生物氧化配方和方法應(yīng)用于黑臭河涌治理，取得了成功。
　　一、材料和方法
　　1.概況
　　試驗(yàn)河涌為朝陽涌，位于廣州市白云區(qū)石井街，該河涌寬5～7m，總長3200m，上游紅星工業(yè)區(qū)2個(gè)排污口每天約1800～2300t未經(jīng)處理的工業(yè)廢水、生活污水排入河涌，有時(shí)排放廢水CODcr高達(dá)460mg/L，近10年來該河涌一直處于黑臭狀態(tài)。從紅星工業(yè)區(qū)第一排放口向廣花高速公路方向，人工壘壩截流875m作為預(yù)處理河段，人工截流使預(yù)處理河段水位穩(wěn)定在0.8～1.1m，總水量為5000m3左右，每天排放污水平均停留時(shí)間為2.17～2.78d.預(yù)處理河段下游為自然潮汐河段，人工壩上留有泄洪孔，以便在暴雨和上游污水排放量加大情況下，直接排入潮汐河段。
　　實(shí)驗(yàn)室底泥生物氧化材料黑臭底泥取自朝陽涌預(yù)處理河段水體取自朝陽涌紅星工業(yè)區(qū)第一排污口污水。
　　2.實(shí)驗(yàn)室底泥生物氧化方法
　　實(shí)驗(yàn)室底泥生物氧化材料黑臭底泥取自朝陽涌預(yù)處理河段，水體取自朝陽涌紅星工業(yè)區(qū)第一排污口污水。人工制做玻璃水箱，分隔成6個(gè)水槽（15.4cm×16.1cm×18.0cm），其中3個(gè)水槽各放置約15.4cm×16.1cm×5.0cm朝陽涌黑色底泥緩慢加滿污廢水。制成土著微生物培養(yǎng)液細(xì)菌含量1×106pic/ml；從20多個(gè)配方中選擇1個(gè)主要由生物促生劑組成的底泥生物氧化有效配方制成復(fù)合制劑。處理1，向#1水槽中滴加15ppm底泥生物氧化復(fù)合制劑；處理2，向＃2水槽中滴加15ppm底泥生物氧化復(fù)合制劑和25ppm土著微生物培養(yǎng)液；處理3，向＃3水槽中滴加同樣劑量蒸餾水，連續(xù)處理10d.另外3個(gè)水槽僅加滿黑水而不加底泥，同樣設(shè)置3個(gè)處理，處理1，向#4水槽中滴加15ppm底泥生物氧化復(fù)合制劑；處理2，向#6水槽中滴加15ppm底泥生物氧化復(fù)合制劑和25ppm土著微生物培養(yǎng)液；處理3，向#5水槽中滴加同樣劑量蒸餾水，連續(xù)處理10d.觀察處理前后底泥和水體變化，檢測水體CODcr、底泥生物降解性能（G值）、底泥TOC等指標(biāo)。
　　3.河涌底泥生物氧化方法
　　將土著微生物培養(yǎng)液250kg和37.4L底泥生物氧化復(fù)合配方制劑一起，用黑臭河水稀釋混合后，通過靶向給藥技術(shù)直接噴射于河涌底泥內(nèi)，以促進(jìn)河涌底泥氧化。此過程連續(xù)進(jìn)行5d后，采用上述方法連續(xù)30d向河涌底泥噴灑12.5L/d底泥生物氧化復(fù)合配方制劑，然后將劑量減半，再連續(xù)進(jìn)行25d底泥氧化。觀察處理前后底泥和水體變化，檢測水體透明度、DO、CODcr、ＢOD5等指標(biāo)以及底泥生物降解性能（G值）、TOC等指標(biāo)。
　　二、結(jié)果與分析
　　1.實(shí)驗(yàn)室底泥生物氧化結(jié)果
　　在有底泥的水槽中加入底泥生物氧化復(fù)合配方制劑后，第2天污水開始變清，第3天清澈見底，第4天底泥開始出現(xiàn)少量氣泡，至第6天氣泡變多，底泥出現(xiàn)白色氧化層10d后底泥氧化層厚度約為0.8cm；加入底泥生物氧化復(fù)合配方制劑和微生物培養(yǎng)液后，第2天水體即變清并出現(xiàn)少量氣泡，第4天出現(xiàn)白色氧化層，其過程明顯快于處理1 底泥氧化層厚度也明顯高于處理1；加入蒸餾水后，第3天污水才開始變清，第4天清澈見底，但底泥一直未出現(xiàn)氣泡，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程未見白色氧化層。無底泥水槽中加入底泥生物氧化復(fù)合配方制劑后，第4天開始變清并一直保持，但其清澈度遠(yuǎn)低于有底泥的水槽；加入底泥生物氧化復(fù)合配方制劑和微生物培養(yǎng)液后，第3天水開始變清，其清澈度高于前者，但低于有底泥水槽；加入蒸餾水的無底泥水槽，10d內(nèi)水體一直保持黑臭狀態(tài)。結(jié)果表明，底泥對上覆水體水質(zhì)凈化起著很重要作用；底泥生物氧化復(fù)合配方制劑和土著微生物培養(yǎng)液能明顯促進(jìn)底泥氧化層形成，強(qiáng)化底泥對上覆水體水質(zhì)凈化能力。
　?。?）底泥總有機(jī)碳（TOC）變化水槽中加入底泥生物氧化復(fù)合配方制劑后，5d內(nèi)底泥TOC明顯低于對照處理3，10d內(nèi)底泥TOC比對照降低了約3倍，同時(shí)加入土著微生物培養(yǎng)液，底泥TOC降低程度更高而對照底泥TOC10d內(nèi)只是稍有降低。底泥主要由無機(jī)礦物、有機(jī)物等部分組成，底泥有機(jī)物含量、底泥氧化還原狀態(tài)和底泥微生物區(qū)系，直接影響底泥對上覆水體的凈化能力。該試驗(yàn)中，底泥生物氧化復(fù)合配方制劑和土著微生物培養(yǎng)液能顯著促進(jìn)底泥有機(jī)物、生物氧化，降低底泥總有機(jī)碳含量。
　?。?）底泥生物降解能力（G值）變化底泥生物降解能力（G值）直接反應(yīng)底泥對上覆水體凈化能力，通過向水槽中加入底泥生物氧化復(fù)合配方制劑和土著微生物培養(yǎng)液，隨著底泥氧化層形成和底泥TOC降低，底泥生物降解能力提高了。
　?。?）上覆水體CODcr除去率變化實(shí)驗(yàn)證明，有底泥的河涌污水CODcr消減速度高于無底泥河涌污水，特別是在底泥氧化層形成后，河涌污水codcr消減速度大大加快。結(jié)果表明，隨著底泥氧化層形成、底泥TOC降低，底泥生物降解能力提高，底泥對上覆水體生物氧化能力也逐步增強(qiáng)，底泥生物氧化復(fù)合配方制劑能顯著促進(jìn)河涌底泥氧化層的形成，強(qiáng)化底泥對有機(jī)污染物分解能力，土著微生物培養(yǎng)液能加快這一進(jìn)程。
　　2.河涌底泥生物氧化結(jié)果
　　底泥耗氧是河涌黑臭的重要原因之一，由于朝陽涌長期接納來自上游的工業(yè)廢水和生活污水，污染物、生物殘?bào)w和固體顆粒等沉入河底，形成80～120cm厚的黑色底泥，通過物理、化學(xué)及生物進(jìn)行遷移和轉(zhuǎn)化，影響上覆水體。該試驗(yàn)中，從2002年7月23開始，朝陽涌通過60d的底泥生物氧化，6個(gè)樣點(diǎn)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體處理效果
　　經(jīng)過3個(gè)月底泥生物氧化底泥TOC已明顯下降底泥生物氧化能力明顯提高。從2002年10月24日開始連續(xù)30d向河涌水體投放土著微生物培養(yǎng)物和微生物促生劑和底泥生物氧化配方基本相同。10d內(nèi)，預(yù)處理河段水色發(fā)生了明顯變化，由黑色變?yōu)榛野咨?、褐色?0月30日預(yù)處理河段下游潮汐河涌水體已基本消除黑臭現(xiàn)象，并逐漸轉(zhuǎn)為綠色，至11月3日，下游潮汐河涌水體已基本穩(wěn)定，色澤和潮汐水體一致，呈現(xiàn)好看的碧綠色，水體透明度最高可達(dá)60.0cm.隨著連續(xù)用藥和綜合措施的實(shí)施，11月12日，預(yù)處理河段水體開始發(fā)綠，并呈現(xiàn)下午變綠、上午變黑的變化規(guī)律。11月15日全河段藻類大量繁殖，迅速消除黑臭。由于河涌分解有機(jī)污染物的好氧微生物系統(tǒng)已得到強(qiáng)化，水體自凈能力大大加強(qiáng)，即使在上午，預(yù)處理河涌水體也能保持綠色或黃綠色，隨著生物系統(tǒng)的進(jìn)一步加強(qiáng)，處理河段水色逐步好轉(zhuǎn)，從上游至下游，呈現(xiàn)暗灰色—灰黃色—黃綠色的漸變過程，水體透明度也穩(wěn)步提高，從上游暗灰色水體的12cm左右，提高到下游高速公路處的35cm左右，并且呈現(xiàn)從上游到下游逐步提高的趨勢。隨著生態(tài)恢復(fù)措施的加強(qiáng)，全河涌生態(tài)系統(tǒng)更加穩(wěn)定，水體透明度進(jìn)一步增加，水體溶解氧穩(wěn)步提高，雖然河涌水體溶解氧隨天氣變化會(huì)有所變化，從#3水槽至#6水槽，其下游各樣點(diǎn)溶解氧一直穩(wěn)定在4mg/l左右，并且從上游到下游，溶解氧也呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢，在上游不斷流入污水的情況下，COD、NH3-N、N2S除去率分別超過50%、30%、80%，河涌水體生物多樣性增加，生物鏈延長，出現(xiàn)大量枝角類、橈足類動(dòng)物和魚類。
　　三、結(jié)　論
　　底泥是河涌生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，底泥有機(jī)物含量決定了底泥氧化還原狀態(tài)，底泥氧化還原狀態(tài)又決定了底泥對上覆水體的凈化能力和底泥營養(yǎng)鹽的釋放，從而決定上覆水體的藻類和生物多樣性，最終決定河涌生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。該試驗(yàn)中，通過實(shí)驗(yàn)室小規(guī)模試驗(yàn)，從20多種方案中，選擇一種底泥生物氧化有效配方。實(shí)驗(yàn)室工作表明，底泥生物氧化復(fù)合制劑和土著微生物培養(yǎng)液配合使用，能快速氧化底泥，有效降解表層底泥有機(jī)物，提高表層底泥生物降解能力，加速上覆水體凈化。應(yīng)用于黑臭河涌底泥生物氧化和水體生物修復(fù)，通過靶向給藥技術(shù)直接將藥物噴射于河涌底泥內(nèi)，促進(jìn)河涌底泥氧化，通過檢測表層20cm底泥TOC和生物降解能力，以確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已從17.9g/kg降至5.9g/kg，生物降解能力提高到5.6kg/kg.h（可能是該河段在2002年4～5月曾做過底泥氧化，底泥狀況一直較上游好）。良好的底泥為河涌潔凈好氧生態(tài)系統(tǒng)的建立創(chuàng)造了良好的條件，10月30日在上游河涌水體還處于黑臭狀況時(shí)，下游河涌底泥營養(yǎng)鹽開始釋放，水體率先開始變綠，11月3日下游河涌已形成穩(wěn)定的潔凈好氧生態(tài)系統(tǒng)，水體色澤和潮汐水一致，透明度有時(shí)高達(dá)60cm.隨著上游預(yù)處理河段底泥生物氧化和水體生物修復(fù)，上游也逐步形成好氧生物系統(tǒng)，水體由黑臭轉(zhuǎn)為綠色。（考試大二級建造師編輯整理）