张可

摘 要：目前城市中出现了大量黑臭水体，严重影响到了人民的身体健康和城市的形象。据此，主要简述了黑臭水体的形成原因以及微生物强化技术在黑臭水体中对有机物、重金属、氮、磷等营养元素去除的应用现状。为我国今后黑臭水体生态修复技术的发展提供强而有力的依据。

关键词：黑臭水体;微生物强化技术;生态修复

中图分类号：TB 文献标识码：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2019.03.099

我国城市化进程的加速带来了愈加严重的环境污染问题，尤其是一些城镇水体污染严重甚至出现了黑臭现象。究其原因主要是我国部分城市环境基础配套设施不完善尤其是广大的农村地区基本上不存在完整的截污设施和处理设备且管理效果较差造成设施停运或损坏。2017年5月31日中国环境保护部发布的《2016年中国环境状况公报》指出我国已经开始对1285个黑臭水体展开了重点整治项目，由此可见政府愈加重视黑臭水体的治理。生物技术具有廉价、无二次污染等优点，尤其是微生物强化技术还能够高效去除目标污染物，所以在国内黑臭水体修复中应用十分广泛，但是常常忽略复合技术的应用做不到因地制宜、标本兼治。

1 黑臭水体的成因

黑臭水体是水污染的一种极端现象，黑臭是人们自身对水体污染的外在感官描述。城市水体恶化的主要原因是由城市生活污水和工业污水未经过处理或处理不达标过量排放与水体中的藻类、细菌等新陈代谢所引起的。由于水体中有机污染物含量较高，此时水体中自然复氧速率远远低于好氧微生物的耗氧速率，水体中氧气的含量在较短的时间内便会消耗殆尽。此时厌氧微生物开始占据主导地位，代谢消耗有机污染物产生H2S、NH3、CH4等气体致使水体发臭。

黑臭水体成因复杂，污染物或者水体中可能包含铁、锰等金属离子与水体中的硫元素发生反应最终形成FeS、MnS等黑色沉积物质与水体中的悬浮颗粒共同作用使得水体出现黑化现象。研究还发现腐殖酸、富里酸等有色物质吸附于水体中悬浮颗粒与水体的发黑有直接联系。

2 微生物强化技术原理

由于进入水体中污染物数量多、种类杂对水体中原著微生物可能存在抑制或毒害作用，或者水体中还存在某种复杂的污染物不能够被水体中原有的微生物所代谢消耗。此时候就需要向污染水体中投加人工改造后具有特定功能的微生物或者改变水体条件使其适应某种特定微生物的生长来达到降解特定污染物和提高污染物降解速率的目的。目前有两种微生物强化技术应用较为广泛：一种是固定化微生物强化技术;另一种是投加高效降解微生物或共代谢机制强化技术。

3 微生物强化技术在水体处理中的应用

3.1 难降解有机物的去除

传统单一水处理技术对于水体中难降解污染物处理效果欠佳，可通过微生物强化技术与传统水处理技术组合工艺来提高污染物降解速率从而改善水体环境。段云霞等为研究微生物强化技术组合工艺对高含鹽难降解印染废水的处理效果，利用强化微生物+接触氧化—碳滤池处理该印染废水发现COD的去除效率达到89.7%，出水效果COD稳定在40mg/L。申运栓等为研究强化生物滤池处理硝基苯和苯胺等难降解有机废水的效果，利用自制载体FPU和菌群BCP35进行微生物固定化发现苯胺降解速率高达99.9%，硝基苯在厌氧生物滤池中的降解速率达到99.8%。可见微生物强化技术能够去除或提高污染物的去除效率，不同于投加强化微生物菌剂固定化技术能够长时间保持较高的生物浓度有利于提高污染物的去除效率，但是生物固定化技术需要污水流入特定的污水处理构筑物运营成本较高较难应用于河道与湖泊的污染修复。未来可将固定化生物填料放于黑臭河道并辅以曝气装置模拟工厂运行，黑臭河道营养物质丰富微生物种类繁多利于微生物的生长，该种技术目前研究的人数不多不失为一个好的研究方向。

3.2 水体中营养物质的去除

水体中的氮、磷等物质容易在水体中富集，但是较难通过微生物的代谢消耗转换形态排除水体。李明慧等通过向南护城河目标水域喷洒复合微生物净水制剂Bio—HE发现该目标水域总氮与总磷的综合去除率达到30%—40%。廖涛等研究微生物菌剂复合蕹菜浮床系统对不同氮、磷浓度富营养化水体的处理效果发现复合系统对总磷的去除效率为43.9%—73.4%，总氮和氨氮的去除效率分别达到26.8%—51.2%、11.3%—23.3%，从所得的数据来看远远高于单一浮床系统的去除效率。尹莉等采用固定化微生物工艺+液态菌组合技术处理黑臭水体发现对水体中氨氮和总磷的去除率分别可以达到100%和50.41%，同样远远高于单一系统的处理效率。

人工强化后的微生物能够利用代谢较高效率的去除氮或磷，菌剂的直接投加在水体中很难高浓度长时间的保持导致处理效果很难维持较长时间只能治标不能治本，以后对于强化微生物的改造可以加强微生物的繁育与对环境的适应能力，延长微生物在水体中的生存时间，以后还有较长的发展道路。

4 微生物强化技术对底泥的修复作用

4.1 对底泥中有机物的修复

大量有机污染物进入水体后经过自然的沉积作用最终富集在底泥之中致使底泥中有机污染物浓度高污染严重。如果底泥中高浓度的有机污染物得不到有效的治理修复，由于底泥和水体的相互物理作用会导致水体污染出现反复的情况。传统的底泥修复技术对河道底泥的修复效果有限，目前微生物强化技术在底泥的生物修复生已经有一定的应用。

吴光前等为了了解固定化微生物技术对底泥的修复效果，通过实验发现加入“科利尔”生物带的实验组底泥厚度由原来的0.1m最终降至0.02m且COD的去除率相较于空白组高出22个百分点达到93%。曹阳等采用华电公司环境工程部提供CHE—1菌种处理磁湖底泥，底泥中有机污染物含量由原来的23.3mg/L下降至12.3mg/L去除率达到51%降解速率提高了0.5倍。

可见微生物强化技术对底泥具有一定的处理效果，但是该方法目前只处于实验室阶段应用于实际工程还需要很长的一段发展时间。目前常用的手段一般是物理或化学方法如底泥疏浚和直接投加化学药剂成本较高且可能对生态造成影响。类似于水体中有机物的去除强化微生物对底泥有机物具有较高的去除效率且对生态的影响较小，底泥属于水体污染物的内源输出与水体的富营养化息息相关一次处理达标后即可无需考虑长时间的处理效率。

4.2 对于底泥中重金属的修复

水体中的重金属一般沉积于底泥中具有长期性、积累性、潜伏性等特点严重影响到水体中动植物的生存同时还可能通过食物链的富集影响人类的健康发展。底泥处于水体的底部氧气含量较低厌氧微生物占据主导地位代谢消耗有机物的同时会产生酸类物质降低环境中的pH致使大部分金属盐不能够稳定的存在，因此对于底泥中重金属的修复是不可或缺的一个环节。目前国内微生物对于重金属的修复技术主要是利用微生物吸附和微生物淋滤等方式，生物淋滤是通过氧化硫硫杆菌代谢单质硫降低污泥pH使得重金属从固相溶出，再通过污泥脱水来达到去除重金属的目的，无法应用于河道的原位修复。

徐莲等利用从制革废水中分离的两株铬（Ⅵ）去除菌Chr-9与Chr-43除去铬发现Chr-9在35℃时去除铬的效率最可以高达到92%，Chr-43在40℃时去除铬的效率最高可以达到80%。可以看出强化微生物能够提高特定重金属的去除效率但是需要特定的条件例如温度、有机物浓度。

由于底泥中重金属长期潜伏的特点就需要强化微生物具有较高的浓度保持较长的时间，由于直接喷洒菌剂无论是浓度还是时间都满足不了该要求就必须使用固定化技术。但是该技术对于河道底泥重金属处理目前停留于实验室阶段且就算技术成熟由于需要固定填料也难以应用于江河湖海的底泥处理，可以将填料实际应用于河道技术作为一个研究方向。

5 结语

黑臭水体的修复事关人类的生存环境，但是黑臭水体的成因与成分都较为复杂，传统的水处理修复技术对黑臭水体的修复效果有限。目前微生物强化技术在黑臭水体的生态修复中有一定的应用，但是多数的成功案例仅仅停留在实验室阶段而且在水体中直接投加外源微生物对本地的生态可能具有不可预测的影响。与传统生物处理技术相比，微生物强化技术对污水的处理效果较好，但是高效菌株存活时间较短的缺点，可能会造成水体污染出现反复的情况，所以强化菌株的浓度的保持与停留时间的延长是一个不错的研究方向。

对于黑臭水体的修复我们应该采取“一河一策”手段因地制宜，对于特定的污染情况采取相应的处理措施不能以偏概全。传统的单一水处理技术处理效果有限应大力发展组合工艺，取长补短可以利用微生物强化技术与其他处理技术相互结合的方法来强化水体的修复效率同时保证水体长治久清、避免反复。

参考文献

[1]邵蕾，王一，等.乡镇污水处理设施建设与运营管理若干问题及对策分析[J].环境保护，2018，01（46）：54-57.

[2]中华人民共和国环境保护部.2016年中国环境状况公报[EB].2017.

[3]The State Council（国务院）.Action Plan of Water Pollution Prevention[Z].Beijing，2015（in Chinese）

[4]王晓琴，等.生物修复技术在黑臭河道治理中的应用[J].资源节约与环保，2017，（04）：73-74.

[5]胡洪营，等.城市黑臭水体治理与水质长效改善保持技术分析[J].环境保护，2015，13（43）：24-26.

[6]Lazaro T R.Urban Hydrology[M].Michigan：Ann Arbor Science Publishers，1999.

[7]Suffet I H Malleviable J，Kawczynski E.Advances in taste and odor treatment and control[R].Report of American Water Works Association Research Fondation，1995.

[8]Luo J-D（罗纪旦），Fang B-R（方柏蓉）.Research on black- odor issue of Huangpu River[J].Shanghai Environmental Sciences（上海环境科学），1983，2（5）：6-8（in Chinese）

[9]王建芳，等.生物强化技术及其在废水生物处理中的应用[J].环境工程学报，2007，1（9）：40-45.

[10]傅翔宇等.城市黑臭河道治理方法的研究与应用现状[J].建筑与预算，2016，（04）：37-41.

[11]段云霞等.高含盐难降解染料废水渗坑治理工艺设计及运行[J].水处理技术，2017，06（43）：48-52.

[12]申运栓等.固定化微生物强化生物滤池处理硝基苯和苯胺废水[J].中国给排水，2009，25（21）：65-68.

[13]李明慧等.微生物制剂对再生水受纳水体富营养化治理效果研究[J].北京水务，2016，（1）：14-16.

[14]廖涛等.蕹菜-微生物菌剂修复富营养化水体的效果[J].湖北农业学，2017，24（56）：4744-4747.

[15]尹莉，张鹏等.固定化微生物技术对坑塘黑臭水体的净化研究[J].水处理技术.2018，02（44）：105-108.

[16]吴光前，刘倩灵等.固定化微生物技术净化黑臭水体和底泥技术[J].水处理技术，2008，34（6）：26-29.

[17]曹阳等.固定化微生物技术对受污染缓流水体底泥生态修复的研究[J].黄石理工学院学报，2009，25（3）：11-14.

[18]游浩荣.对黑臭水体底泥清淤疏浚的研究[J].建材与装饰，2016，（36）：152-153.

[19]张路，范成新等.模拟扰动条件下太湖表层沉积物磷行为的研究[J].湖泊科学，2001，13（1）：35-42.

[20]李亮等.过氧化钙在城镇黑臭水体修复中的作用[J].化工进展，2016，（35）s2，340-346.

[21]XIE S，MA Y.STRONG P J.et al.Fluctuation of dissolved heavy metal concentrations in the leachate from anaerobic digestion of municipal solid waste in commercial scale landfill bioreactors：the effect of pH and associated mechanisms[J].Journal of Hazardous Materials，2015，299：577-583.

[22]胡蘭文等.底泥重金属污染现状及修复技术进展[J].环境工程，2017，12（35）：115-118+123.

[23]徐莲，孙纪全等.菌株Rhodococcus sp.Chr-9和Exiguobacterium sp.Chr-43的除铬（Ⅵ）特性[J].应用与环境生物学报，2012，18（6）：971-977.