随着我国工业化水平的提高以及城镇化进程的不断加快，河流湖泊以及相关水体的污染问题也日益突出[1]。化工企业的生产、油气以及煤炭等矿产资源的开发、城镇基础设施的建设以及居民的日常生活等均会产生大量的污水[2-5]，许多的城市河流由此变成了大量污水的排污渠道，并在河道中长时间的滞留，从而造成河道水体严重污染，出现了大量黑臭水体。黑臭河道污水中可能含有大量的有机污染物、细菌病原体、重金属以及其他污染物质，对周边居民的生活环境和身体健康造成了严重的威胁[6-8]。因此，有必要针对黑臭河道污水水质开展监测，并实施针对性的综合治理措施，从而有效改善河道生态环境。

2015年国务院颁布了《水污染防治行动计划》，住房城乡建设部、环境保护部、水利部以及农业部等部委联合编制了《城市黑臭水体整治工作指南》，为黑臭河道水体的综合治理提出了明确的方向。根据资料调研分析结果，目前，黑臭河道水体的治理措施主要包括物理修复法（截污控源、河道底泥疏浚以及调水引水等）、化学修复法（化学絮凝、沉降以及氧化还原等）、生物修复法（水生生物修复法和微生物修复法）和组合工艺修复法等[9-12]，由于黑臭河道污染源头多样、污染物种类繁多以及污染物含量较高等原因，在具体实施过程中，应根据不同的实际情况选择合适的治理措施。通常情况下，由于黑臭河道的水质指标较差，采用单一的修复治理措施往往无法取得理想的治理效果，而且由于河道自身环境的影响，单一修复措施的局限性较大。组合工艺措施能够将多种技术手段的优势相融合，并起到良好的协同增效作用，在黑臭河道污水治理领域具有比较广阔的应用前景[13-15]。本文以某黑臭河道水样为研究对象，对不同取样点的水质进行了监测分析，并在此基础之上，采用“微孔曝气+生物质吸附材料+微生物菌剂”的组合工艺对目标黑臭河道污水进行了综合治理，为黑臭河道水体的高效治理提供一定的参考。

1、实验部分

1.1主要实验材料及仪器

实验用污水均取自目标黑臭河道不同取样点；纳氏试剂（AR广东翁江化学试剂有限公司）；生物质吸附材料（使用污泥和生物质材料共混改性制备而成，自制）；微生物菌剂（活性成分为反硝化菌阿拉丁环保科技（苏州）有限公司）。

JC-DO2000型在线溶解氧测定仪（青岛聚创时代环保技术有限公司）；CF-S01型黑白透明度盘（青岛辰飞环保科技有限公司）；TR-901型氧化还原电位测定仪（南京晓晓仪器设备有限公司）；GL-660B型氨氮快速测定仪（山东格林凯瑞精密仪器有限公司）。

1.2实验方法

1.2.1黑臭河道水质指标测定方法

参照《水和废水监测分析方法》（第四版增补版）中的相关要求，对目标黑臭河道污水中的透明度、溶解氧（DO）含量、氧化还原电位（ORP）和氨氮（NH3-N）含量进行了测定。其中透明度的测定采用黑白盘法；DO含量的测定采用电化学法；ORP的测定采用电极法；NH3-N含量的测定采用纳氏试剂分光光度法。

1.2.2黑臭河道污水综合治理工艺

针对目标黑臭河道水质污染较为严重的特点，采用“微孔曝气+生物质吸附材料+微生物菌剂”的组合工艺对目标黑臭河道污水进行综合治理，并以水样的透明度、DO含量、ORP和NH3-N含量为评价指标，分别考察了曝气强度、生物质吸附材料投加量和微生物菌剂投加量对目标黑臭河道污水综合治理效果的影响。

2、结果与讨论

2.1目标黑臭河道水质监测结果

参照1.2.1中的水质测定方法，在不同时段内对目标黑臭河道不同取样点进行取样，并对不同水样的水质指标进行测定，主要包括水样的透明度、DO含量、ORP和NH3-N含量，结果见表1。

表1 目标黑臭河道水质监测结果

由表1可见，不同取样点以及不同时段的污水水质指标存在一定范围的波动现象，但整体来看，波动的幅度并不大。

取样点S-1平均透明度为15cm，平均DO含量为0.57mg·L-1，平均ORP为-101.5m V，平均NH3-N含量为10.19mg·L-1。

取样点S-2平均透明度为19cm，平均DO含量为0.39mg·L-1，平均ORP为-89m V，平均NH3-N含量为11.34mg·L-1。

取样点S-3平均透明度为14.5cm，平均DO含量为0.37mg·L-1，平均ORP为-108.5m V，平均NH3-N含量为10.65mg·L-1。

取样点S-4平均透明度为17.5cm，平均DO含量为0.40mg·L-1，平均ORP为-104m V，平均NH3-N含量为11.40mg·L-1。

可以看出，4个取样点的水样平均透明度、DO含量、ORP和NH3-N含量均达到了《城市黑臭水体整治工作指南》中的轻度黑臭标准。河道水质污染较为严重，需要对其采取综合治理措施。

2.2目标黑臭河道综合治理效果

2.2.1曝气强度对污水水质指标的影响

按照1.2.2中的组合工艺，在生物质吸附材料投加量均为5g·L-1，微生物菌剂投加量为0.025g·L-1的条件下，考察不同曝气强度对污水水质指标的影响，结果见图1。

图1 曝气强度对污水水质指标的影响

由图1(a）可见，随着曝气强度的逐渐增大，处理后的污水透明度和氧化还原电位ORP值均呈现出逐渐增大的趋势。当曝气强度为250L·h-1时，经过处理后的污水透明度和氧化还原电位ORP值分别可以达到45cm和69m V，增大的幅度较大。再继续增大曝气强度至300L·h-1以上，污水的透明度和氧化还原电位ORP值仍能继续有所增大，但变化的幅度较小。可以看出，曝气强度对污水透明度和氧化还原电位ORP值的影响较大，为了提高污水的透明度和ORP值，应尽可能的增大曝气强度。

由图1(b）可见，随着曝气强度的逐渐增大，处理后的污水中DO含量呈现出逐渐增大的趋势，而NH3-N含量则呈现出逐渐减小的趋势。当曝气强度为250L·h-1时，经过处理后的污水中DO含量可以达到4.2mg·L-1，而NH3-N含量则降低至3.4mg·L-1。再继续增大曝气强度至300L·h-1以上，污水中的DO含量仍出现较大幅度的升高，而NH3-N含量继续降低的幅度逐渐减小。这是由于曝气强度越大，污水中O2的含量相对会有所增多，水中的DO含量也会随着增大。综合考虑各污染物指标的处理效果，推荐最佳的曝气强度为250L·h-1。

另外，由上述实验结果还可以看出，经过“微孔曝气+生物质吸附材料+微生物菌剂”组合工艺处理后，河道污水中的NH3-N含量虽然出现了较大幅度的下降，但仍未满足国家标准GB 3838-2002《地表水环境质量标准》中的V类水质标准要求。因此，需要继续对生物质吸附材料投加量和微生物菌剂投加量等处理工艺参数进行优化。

2.2.2生物质吸附材料投加量的影响

按照1.2.2中的组合工艺，在曝气强度均为250L·h-1、微生物菌剂投加量为0.025g·L-1的条件下，考察生物质吸附材料投加量对污水水质指标的影响，结果见图2。

图2 生物质吸附材料投加量对污水水质指标的影响

由图2(a）可见，随着生物质吸附材料投加量的逐渐增大，处理后的污水透明度和氧化还原电位ORP值同样均呈现出逐渐增大的趋势。当生物质吸附材料的投加量由2g·L-1增大至8g·L-1时，经过处理后的污水透明度可由32cm增大至53cm，而ORP值则由42m V增大至87m V，提升的幅度均比较大。再继续增大生物质吸附材料的投加量至10g·L-1，经过处理后的污水透明度和ORP值仍会略有增大，但变化幅度很小。可以看出，生物质吸附材料的投加量对污水透明度和ORP值的影响程度也比较大，为了提高污水的透明度和ORP值，应尽可能的增大生物质吸附材料的投加量。

由图2(b）可见，生物质吸附材料的投加量对污水中的DO含量的影响相对较小，而对NH3-N含量的影响则相对较大。随着生物质吸附材料投加量的逐渐增大，处理后的污水中的DO含量略有增大，而NH3-N含量则呈现出逐渐减小的趋势。当生物质吸附材料的投加量为8g·L-1时，经过处理后的污水中的DO含量为4.6mg·L-1，增大的幅度较小；而NH3-N的含量则可以降低至1.8mg·L-1，降低的幅度较大。这是由于生物质吸附材料的投加量越大，其能提供的活性吸附电位数量相对就越多，从而可以更加有效的去除掉污水中的有机污染物等物质，大幅降低污水中的NH3-N含量。综合考虑各污染物指标的处理效果，推荐生物质吸附材料最佳的投加量为8g·L-1。

另外，由上述实验结果还可以看出，当生物质吸附材料的投加量为8g·L-1时，经过组合工艺处理后的河道污水中的各项污染物指标均有明显的改善，已不属于《城市黑臭水体整治工作指南》中的轻度黑臭污染水体，并且污水中的DO含量和NH3-N含量也能满足国家标准GB 3838-2002《地表水环境质量标准》中的V类水质标准要求。但为了更加高效持续的对黑臭河道污水进行综合治理，进一步改善污水水质指标，需要对微生物菌剂投加量进行进一步的优化。

2.2.3微生物菌剂投加量的影响

按照1.2.2中的组合工艺，在曝气强度均为250L·h-1，生物质吸附材料投加量均为8g·L-1的条件下，考察微生物菌剂投加量对污水水质指标的影响，结果见图3。

图3 微生物菌剂投加量对污水水质指标的影响

由图3(a）可见，随着微生物菌剂投加量的逐渐增大，处理后的污水透明度和氧化还原电位ORP值同样均呈现出逐渐增大的趋势。当微生物菌剂的投加量达到0.035g·L-1时，经过处理后的污水透明度和ORP值分别可达60cm和105m V，水样的透明度较高。再继续增大微生物菌剂的投加量至0.04g·L-1以上，经过处理后的污水透明度和ORP值仍会有所增大，但增大幅度很小。可以看出，微生物菌剂的投加量对污水透明度和氧化还原电位ORP值的影响程度也比较大，为了提高污水的透明度和ORP值，应尽可能的增大微生物菌剂的投加量。

由图3(b）可见，随着微生物菌剂投加量的逐渐增大，处理后的污水中DO和NH3-N的含量均呈现出逐渐减小的趋势。当微生物菌剂的投加量为0.035g·L-1时，经过处理后的污水中的DO含量为3.4mg·L-1，而NH3-N的含量则可以降低至1.0mg·L-1以下，达到0.8mg·L-1，降低的幅度比较大。这是由于微生物菌剂的投加量越多，其对污水中NH3-N的转化量相对就越大，从而可以大幅降低污水中的NH3-N含量；但由于微生物菌剂的数量较多时也会消耗掉水中的部分O2，造成DO的含量有所下降。综合考虑各污染物指标的处理效果，推荐微生物菌剂的最佳投加量为0.035g·L-1。

综合上述实验结果可以得出，在曝气强度为250L·h-1、生物质吸附材料投加量为8g·L-1、微生物菌剂投加量为0.035g·L-1的条件下，经过处理后的污水透明度和ORP显著提升，NH3-N含量显著下降，DO的含量也可以达到3.4mg·L-1，水质指标得到了较好的改善，综合治理效果较好。

3、结论

(1）目标黑臭河道水质监测结果表明，4个取样点的污水样品在不同时间段内的平均水质指标均达到了《城市黑臭水体整治工作指南》中的轻度黑臭水体标准。

采用“微孔曝气+生物质吸附材料+微生物菌剂”的组合工艺对目标黑臭河道污水能够起到良好的综合治理效果，经过治理后的污水水质指标得到了明显改善，透明度和ORP显著提升，DO含量和NH3-N含量均能够达到国家标准GB 3838-2002中的V类水质标准要求。研究结果可为同类型黑臭河道水体的综合治理提供参考。

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基金资助:河北省自然科学基金项目(D2022609428);

文章来源:姜海山,冯杰,孟凡伟,等.黑臭河道水质监测及综合治理措施研究[J].化学工程师,2024,38(08):39-43.