河涌黑臭是我國城市河網的一種普遍現象，嚴重影響居民生活、城市形象和城市投資環境。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，以及河涌生態體系的建立，導致城市河涌水環境得不到改善，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系統重要組成部分，底泥生物群落、化學組成、化學狀態，特別是氧化還原狀態等直接影響河涌自凈能力和上覆水體水質。為了研究黑臭河涌底泥與上覆水體水質關系，為城市黑臭河涌治理探索出一套切實可行的方法，廣東省廣州市水利局利用城市黑臭河涌的底泥和水體，在實驗室進行底泥生物氧化試驗，在此基礎上，將底泥生物氧化配方和方法應用于黑臭河涌治理，取得了成功。
一、材料和方法
1.概況
試驗河涌為朝陽涌，位于廣州市白云區石井街，該河涌寬5～7m，總長3200m，上游紅星工業區2個排污口每天約1800～2300t未經處理的工業廢水、生活污水排入河涌，有時排放廢水CODcr高達460mg/L，近10年來該河涌一直處于黑臭狀態。從紅星工業區第一排放口向廣花高速公路方向，人工壘壩截流875m作為預處理河段，人工截流使預處理河段水位穩定在0.8～1.1m，總水量為5000m3左右，每天排放污水平均停留時間為2.17～2.78d.預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。
實驗室底泥生物氧化材料黑臭底泥取自朝陽涌預處理河段水體取自朝陽涌紅星工業區第一排污口污水。
2.實驗室底泥生物氧化方法
實驗室底泥生物氧化材料黑臭底泥取自朝陽涌預處理河段，水體取自朝陽涌紅星工業區第一排污口污水。人工制做玻璃水箱，分隔成6個水槽（15.4cm×16.1cm×18.0cm），其中3個水槽各放置約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液細菌含量1×106pic/ml；從20多個配方中選擇1個主要由生物促生劑組成的底泥生物氧化有效配方制成復合制劑。處理1，向#1水槽中滴加15ppm底泥生物氧化復合制劑；處理2，向＃2水槽中滴加15ppm底泥生物氧化復合制劑和25ppm土著微生物培養液；處理3，向＃3水槽中滴加同樣劑量蒸餾水，連續處理10d.另外3個水槽僅加滿黑水而不加底泥，同樣設置3個處理，處理1，向#4水槽中滴加15ppm底泥生物氧化復合制劑；處理2，向#6水槽中滴加15ppm底泥生物氧化復合制劑和25ppm土著微生物培養液；處理3，向#5水槽中滴加同樣劑量蒸餾水，連續處理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。
3.河涌底泥生物氧化方法
將土著微生物培養液250kg和37.4L底泥生物氧化復合配方制劑一起，用黑臭河水稀釋混合后，通過靶向給藥技術直接噴射于河涌底泥內，以促進河涌底泥氧化。此過程連續進行5d后，采用上述方法連續30d向河涌底泥噴灑12.5L/d底泥生物氧化復合配方制劑，然后將劑量減半，再連續進行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等指標以及底泥生物降解性能（G值）、TOC等指標。
二、結果與分析
1.實驗室底泥生物氧化結果
在有底泥的水槽中加入底泥生物氧化復合配方制劑后，第2天污水開始變清，第3天清澈見底，第4天底泥開始出現少量氣泡，至第6天氣泡變多，底泥出現白色氧化層10d后底泥氧化層厚度約為0.8cm；加入底泥生物氧化復合配方制劑和微生物培養液后，第2天水體即變清并出現少量氣泡，第4天出現白色氧化層，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，但底泥一直未出現氣泡，整個實驗過程未見白色氧化層。無底泥水槽中加入底泥生物氧化復合配方制劑后，第4天開始變清并一直保持，但其清澈度遠低于有底泥的水槽；加入底泥生物氧化復合配方制劑和微生物培養液后，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內水體一直保持黑臭狀態。結果表明，底泥對上覆水體水質凈化起著很重要作用；底泥生物氧化復合配方制劑和土著微生物培養液能明顯促進底泥氧化層形成，強化底泥對上覆水體水質凈化能力。
（1）底泥總有機碳（TOC）變化水槽中加入底泥生物氧化復合配方制劑后，5d內底泥TOC明顯低于對照處理3，10d內底泥TOC比對照降低了約3倍，同時加入土著微生物培養液，底泥TOC降低程度更高而對照底泥TOC10d內只是稍有降低。底泥主要由無機礦物、有機物等部分組成，底泥有機物含量、底泥氧化還原狀態和底泥微生物區系，直接影響底泥對上覆水體的凈化能力。該試驗中，底泥生物氧化復合配方制劑和土著微生物培養液能顯著促進底泥有機物、生物氧化，降低底泥總有機碳含量。
（2）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合配方制劑和土著微生物培養液，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。
（3）上覆水體CODcr除去率變化實驗證明，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，底泥生物氧化復合配方制劑能顯著促進河涌底泥氧化層的形成，強化底泥對有機污染物分解能力，土著微生物培養液能加快這一進程。
2.河涌底泥生物氧化結果
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廢水和生活污水，污染物、生物殘體和固體顆粒等沉入河底，形成80～120cm厚的黑色底泥，通過物理、化學及生物進行遷移和轉化，影響上覆水體。該試驗中，從2002年7月23開始，朝陽涌通過60d的底泥生物氧化，6個樣點底泥平均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
經過3個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30d向河涌水體投放土著微生物培養物和微生物促生劑和底泥生物氧化配方基本相同。10d內，預處理河段水色發生了明顯變化，由黑色變為灰白色、褐色。10月30日預處理河段下游潮汐河涌水體已基本消除黑臭現象，并逐漸轉為綠色，至11月3日，下游潮汐河涌水體已基本穩定，色澤和潮汐水體一致，呈現好看的碧綠色，水體透明度最高可達60.0cm.隨著連續用藥和綜合措施的實施，11月12日，預處理河段水體開始發綠，并呈現下午變綠、上午變黑的變化規律。11月15日全河段藻類大量繁殖，迅速消除黑臭。由于河涌分解有機污染物的好氧微生物系統已得到強化，水體自凈能力大大加強，即使在上午，預處理河涌水體也能保持綠色或黃綠色，隨著生物系統的進一步加強，處理河段水色逐步好轉，從上游至下游，呈現暗灰色—灰黃色—黃綠色的漸變過程，水體透明度也穩步提高，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，并且呈現從上游到下游逐步提高的趨勢。隨著生態恢復措施的加強，全河涌生態系統更加穩定，水體透明度進一步增加，水體溶解氧穩步提高，雖然河涌水體溶解氧隨天氣變化會有所變化，從#3水槽至#6水槽，其下游各樣點溶解氧一直穩定在4mg/l左右，并且從上游到下游，溶解氧也呈現逐漸增加的趨勢，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，出現大量枝角類、橈足類動物和魚類。
三、結 論
底泥是河涌生態系統的重要組成部分，底泥有機物含量決定了底泥氧化還原狀態，底泥氧化還原狀態又決定了底泥對上覆水體的凈化能力和底泥營養鹽的釋放，從而決定上覆水體的藻類和生物多樣性，最終決定河涌生態系統的穩定性。該試驗中，通過實驗室小規模試驗，從20多種方案中，選擇一種底泥生物氧化有效配方。實驗室工作表明，底泥生物氧化復合制劑和土著微生物培養液配合使用，能快速氧化底泥，有效降解表層底泥有機物，提高表層底泥生物降解能力，加速上覆水體凈化。應用于黑臭河涌底泥生物氧化和水體生物修復，通過靶向給藥技術直接將藥物噴射于河涌底泥內，促進河涌底泥氧化，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系統的建立創造了良好的條件，10月30日在上游河涌水體還處于黑臭狀況時，下游河涌底泥營養鹽開始釋放，水體率先開始變綠，11月3日下游河涌已形成穩定的潔凈好氧生態系統，水體色澤和潮汐水一致，透明度有時高達60cm.隨著上游預處理河段底泥生物氧化和水體生物修復，上游也逐步形成好氧生物系統，水體由黑臭轉為綠色。（考試大二級建造師編輯整理）
