利用微生物技术修复黑臭和富营养水体的研究

李成森

摘 要：根据《城市黑臭水体整治工作指南》，黑臭水体是指在城区之内的水系统呈现出黑色或泛黑色，并散发令人不适的恶臭味道的水体。在对其进行生态修复时，存在着不可逆因素，如高浓度的污染物对水生生物的发育影响，并对修复效果造成影响。可利用微生物技术进行针对性的投放并进行水体修复，并引导微生物群向良性方向活动，使水质得到改善。

关键词：微生物技术 黑臭 富营养水体 生态修复

中图分类号：X52 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）02（c）-0131-02

近年来，我国水生态环境问题形势严峻，导致水体出现黑臭与富营养化，对总体生态系统造成失衡。在对水体生态进行修复时，保证水体的自净能力是尤为重要的一点，因此微生物技术可利用水体自净能力对污染河道中的微生物进行促进剂的投放，激活水体中具有自净能力的微生物，通过迅速繁殖以消除水体污染。

1 湖泊系统

1.1 湖泊生态系统

在湖泊中，生物群落与大气、湖水及湖底沉积物之间进行连续的物质转化与能量交替，能够在结构、功能上形成复杂与协调的基本生态单元，属于动态平衡系统，即湖泊生态系统[1]。在它的基本特征中，有着如下几个特点：（1）界限明显，在湖泊的生物群落以及湖水、湖底之间虽然密不可分，但所属范畴都有着明确的划分，能量传递的形式也有所不同。（2）演替、发展缓慢，在湖泊的生态系统之中，各个生物菌落与水生植物之间，为水体提供养分，在系统的各个机制之间，构成一个整体，且在发展上较为缓慢。在湖泊的生物群落中，分为沿岸带生物群落、敞水带生物群落以及深水带生物群落。

1.2 生态系统功能

湖泊生态系统具有较低的污染负荷能力，其中的富氧化问题早已有迹可循，出现较早。在生态系统中，容易出现多稳态现象，即在相同的外界环境下出现了两种或多种稳定状态。在湖泊的生态功能中，拥有一个稳定的状态对于总体的发展有着积极作用。它的功能主要有调节何川径流、繁衍水生物、发展灌溉、改善区域的生态环境系统。在近现代之后，隨着人类活动的加剧，对大气层环境的破坏，导致了全球变暖，湖泊面积缩小，生态系统失衡的发生，水体的黑臭、富营养化成为当今最主要的治理，湖泊的生态修复已经成为时下治理难度最大的地理单元。

2 湖泊生态修复工程治理

2.1 生态修复方案

湖泊的生态系统修复已经成为目前的主体趋势，湖泊生态修复技术体系作为具体的调控，能够将食物链抑藻技术、水质强制净化设备进行结合，并将其作为辅助的体系进行整体的方案设计，可为湖泊的主体系统带来良性的发展，同时可增加景观效果。以广西宾阳县的凤凰湖公园为例，在湖泊生态修复工程中，微生物技术为主体，总体设计构想主要为：微生态重建、食物链控制、造景增氧曝气[2]。食物链控制在修复水生态中，主要在水体中投放优质的水生动物，可使水系的循环能力进行重新构建，并为生物的生长促进良性的环境培育，使整体的湖泊生态系统持平。微生物技术与时下的化学生态工程法相比较，能够保持生态平衡，促进动态和谐。化学生态工程主要是利用融藻剂等化学用剂，对于生物链的生存环境会带来次生灾害，并且治标不治本。造景增氧曝气具有造景与河道治理的双重功效，在进行微生态重建与食物链控制后，凤凰湖公园湖泊的水系生态能够被重新构建，并逐渐进入平衡的状态。

2.2 生态修复技术

在对湖泊水体进行综合的生态修复时，主要以复合微生物技术为核。在复合微生物技术体系中，主要分为由水体微生态平衡重建技术（核心技术）、食物链生态抑藻技术和有利于湖泊水体水质净化的环境工程技术组成 [3]。在水体微生态得以持平之后，应用食物链的原理，建立一个具有完备功能以及科学性的水生植物生态系统，以强化水体自净能力及生态抑藻能力。同时向湖泊中投放一定比例的水生动物、食藻鱼类，以将水中的富营养物质进行溶解吸收，并将食物链中的各个部分进行有机的整合，控制水体的富营养化程度，增加湖泊的水体生态系统结构的复杂与稳定性，且不需要采取任何化学手段。整个湖泊生态修复过程分三个阶段进行，分别是启动期、稳定期和维护期。第一阶段为启动期，时间为3～6个月。如下图所示：

本阶段是通过使用机动船大剂量投放微生物材料，在短期内建立以复合微生物为主的有益微生物系统，增强水体生态系统的食物链功能。本阶段复合微生物处理技术和设施稳定运行，效果稳定，景观完全改善，透明度达到50cm，可达到《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）Ⅴ类水质的要求，为下一阶段的维护打下基础。

在第二阶段中属于稳定期，时间为6个月。

本阶段以投放复合微生物菌剂和生物营养剂为主，同时投放食藻鱼类和观赏鱼类，根据湖泊水质监测和现场观测情况，逐步调整湖泊水质，透明度达到100cm，使整个湖泊水生态系统处于稳定状态，达到良好的景观水平。

3 湖泊内河水质修复

据广西省发布的2016年度环境质量公报中，关注度最高的为湖泊内河水质修复，在城区的内河水质一直处于中度污染，尽管河段上的漂浮物在不断整治，但在河水与河底内依旧有黑臭的水质。在当前的湖泊内河水质中，多含有氨氮、化学需氧量、高锰酸盐等高指标污染，因此对于湖泊内河水质修复需要从综合的生态法进行整治。在湖泊内河水质修复中，可使用水体悬空喷雾带及水体内部喷射装置进行综合治理，水体悬空喷雾带位于水面以上且不与水体直接接触，可避免与水中的污染物进行接触，水体内部喷射装置设置于水体内部，能够向河内供应有益菌种，净化水源，从源头上进行有效治理污染。

4 复式微生物技术

微生物技术运用至河道的治理中，能够使黑臭水体进行自我净化，主要使用微生态构建的方式。而KQ复合微生物技术在传统的复合微生物技术的基础上，结合多年来在酒精厂、糖厂、淀粉厂、养殖场等有机废水、固体废弃物治理工程的实践和应用，逐步消化吸收并加以改进和创新，研究开发的一项新的微生物应用技术。

KQ复合微生物技术是将光合菌、放线菌、酵母菌、乳酸菌、发酵丝状菌等10多种微生物菌群经特殊方法培养而成的复合微生物菌群。KQ复合微生物技术应用于酒精厂高浓度有机废液、糖厂固体废弃物-滤泥、淀粉厂有机废水、养殖场废水及废渣等治理的机理主要是利用了多种不同类群、功能各异、能互相协调、互相促进的微生物可以形成稳定的微生态机制的应用原理，使复合菌群与环境中的微生物群落组成优势菌群，形成相互间的共生增殖及协同作用，在厌氧或兼氧条件下抑制废水、废渣的腐败分解，并能利用污染物分解产生的硫化物、尸胺、腐胺等，从而在治理过程能抑制环境恶臭的产生。同时，由于废水、废弃物在短时间内能获得较高密度的以光合细菌、乳酸菌、放线菌类等为主的复合菌群，这些复合菌群能迅速分解高浓度的有机质，缩短氧化所需的时间，提高处理效率[4]。

5 结语

在利用微生物技术进行河道的治理中，主要依托于微生物构建，可为城市的景观湖泊治理提供多种技术手段，并从湖泊的实际生态情况出发，将技术体系之间相契合，构建为修复湖泊生态的最佳技术方案。在湖泊生态修复技术中，使用水体微生态平衡重建技术能够增加生物的多样性，构建水体微生态平衡。

参考文献

[1] 王曙东.添加营养物质对修复黑臭水体的效果研究[J].消费导刊，2015（3）：237-238.

[2] 韩永和，李敏.植物—微生物联合修复技术治理水体富营养化[J].水处理技术，2013，38（3）：1-6.

[3] 邓玉营.富营养化水体生物修复研究进展[J].湖北农业科学，2012，51（4）：660-663.

[4] 雷静，年夫喜，冯国栋，等.富营养化水体清淤后的微生物脱氮技术应用[J].环境工程学报，2016，10（7）：3949-3955.