河道底泥是水體污染貢獻(xiàn)率較大的內(nèi)源性污染源。本文介紹了河北省廊坊市八干渠底泥治理工藝和治理效果。主要工藝包括底泥原位修復(fù)和施加固定化微生物菌劑。其修復(fù)機(jī)理是通過新型底泥修復(fù)劑對底泥原位鈍化修復(fù)，施加固定化微生物菌劑增加底泥中有益微生物量，優(yōu)化底泥微生物群落，實現(xiàn)對底泥污染長效治理的目的。
施工一個月后，對底泥間隙水有機(jī)質(zhì)、氮磷和重金屬含量以及底泥微生物群多樣性等指標(biāo)進(jìn)行檢測，結(jié)果顯示TOC、TN和TP含量分別降低41.23%，43.53%和34.12%;重金屬去除率基本達(dá)50%以上，其中鎘和鋅去除率最高;Shannon指數(shù)和均勻度分別達(dá)到6.72和1.18，Simpson指數(shù)約為0.04。結(jié)果表明該工藝對八干渠河道底泥的治理達(dá)到良好效果。
1 河道底泥治理現(xiàn)狀
污染底泥的治理技術(shù)主要分為原位修復(fù)和異位治理。
(1)異位治理最主要的是底泥清淤，但清淤也可能帶來一些不利影響。清淤并不是解決水體污染的必要手段，它只能在短期內(nèi)改善水質(zhì)，隨著時間延長，水體污染可能會出現(xiàn)反復(fù)現(xiàn)象。清淤控制不當(dāng)，反而會加重水體污染(如南京玄武湖清淤)，即使清淤后也需要恢復(fù)河道健康的生態(tài)系統(tǒng)。
(2)原位修復(fù)是指在利用物理、化學(xué)及生物等技術(shù)對污染底泥進(jìn)行原位修復(fù)的方法，可以分為物理覆蓋技術(shù)、化學(xué)控制技術(shù)、生物修復(fù)技術(shù)。
底泥物理覆蓋是指在河道底泥表面增設(shè)覆蓋物，將污染底泥與上覆水體進(jìn)行一定程度隔離，阻止底泥中污染物向水體釋放。覆蓋物一般采用清潔底泥、沙子或礫石等材料。覆蓋技術(shù)工程量大，不太適合河流、湖泊和港口，比較適用于深海底泥修復(fù)。
化學(xué)控制技術(shù)是指通過施加化學(xué)藥劑進(jìn)行底泥污染物的抑制和降解。常用的化學(xué)藥劑有鋁鹽、鐵鹽、聚丙烯酰胺等，主要通過絮凝沉淀等作用將污染物穩(wěn)定在底泥中，同時對磷的控制有較好的效果。
生物修復(fù)是指利用生物活動來抑制和降解底泥中的污染物，使生態(tài)環(huán)境恢復(fù)到自然狀態(tài)。生物修復(fù)又分為微生物修復(fù)和植物修復(fù)兩類。與物理和化學(xué)方法相比，生物修復(fù)法具有成本低、效率高、不破壞原有底棲生態(tài)等優(yōu)點。微生物修復(fù)多用來降解有機(jī)污染物，植物修復(fù)是利用水生植物根系的吸收、降解、固定等作用逐步消除底泥污染物的釋放。
下表是從項目實施角度考慮，從不同維度對比分析底泥污染原位修復(fù)技術(shù)和底泥清淤措施的特點。
2 八干渠河道底泥原位修復(fù)技術(shù)路線
八干渠底泥原位治理，利用底泥造粒鈍化與固定化微生物組合技術(shù)抑制底泥污染物釋放和促進(jìn)污染物降解。該技術(shù)使具有高效降解污染物能力的微生物固定于載體填料上，然后與污染底泥混合并造粒包裹用來進(jìn)一步降解底泥中污染物，從而減少對上覆水體的污染。這種固定化微生物載體既可以利用本身所附著的微生物降解污染物，同時又具有物理吸附和阻隔等功能，使污染物在生物降解與物理吸附的協(xié)同作用下被去除。
3 八干渠河道底泥原位修復(fù)技術(shù)說明
該技術(shù)是基于仿生原理(蚯蚓團(tuán)粒結(jié)構(gòu)土的人工仿制)的一種底泥處理技術(shù)。底泥經(jīng)過結(jié)構(gòu)改性后，具有疏水性、透氣性、穩(wěn)定性等優(yōu)點。修復(fù)后的底泥適合水生植物的種植和生長，促進(jìn)后期水生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)。
4 八干渠河道底泥原位修復(fù)技術(shù)原理
5 八干渠河道底泥原位生態(tài)修復(fù)效果跟蹤評價
5.1 底泥有機(jī)污染物修復(fù)效果
對修復(fù)前、修復(fù)后連續(xù)五周進(jìn)行定點泥樣采集，測定底泥間隙水中TOC、TN和TP含量，結(jié)果顯示底泥中污染物釋放量在修復(fù)后一周內(nèi)急劇降低，間隙水中TOC、TN和TP含量分別降低41.23%，43.53%和34.12%，表明新型的底泥原位修復(fù)技術(shù)對八干渠河道底泥污染物實現(xiàn)高效快速控制。
八干渠河道底泥修復(fù)前后間隙水總有機(jī)碳和總氮含量變化
隨著底泥原位修復(fù)技術(shù)的持續(xù)作用，底泥及間隙水中的污染物被不斷降解。通過底泥間隙水污染物含量的變化可以發(fā)現(xiàn)，微生物菌群的新陳代謝活動在底泥治理后期的污染物削減過程中起到關(guān)鍵作用。
八干渠河道底泥修復(fù)前后間隙水總磷含量變化
5.2 底泥重金屬污染物修復(fù)效果
從圖表中可以明顯看出重金屬去除率多數(shù)達(dá)到50%以上，其中鎘和鋅去除率高達(dá)61.9%和64.04%。
5.3底泥微生物菌落重建效果
八干渠河道底泥原位修復(fù)前后Shannon指數(shù)和均勻度變化
Shannon指數(shù)和均勻度可以反映底泥微生物群落多樣性。底泥經(jīng)過原位修復(fù)后，團(tuán)粒間孔隙中溶解氧增多，適宜于好氧微生物和兼氧微生物的活動。圖中可以看到施加固定化微生物菌劑后，底泥Shannon指數(shù)和均勻度均呈上升趨勢，且在修復(fù)10天后有大幅度的上升，這是由于固定化載體內(nèi)微生物菌群有激活和增殖的時間延遲。在修復(fù)1個月后，Shannon指數(shù)和均勻度分別達(dá)到6.72和1.18，表明底泥微生物群落多樣性很豐富，底泥微生物菌群生態(tài)得到極大的改善。
八干渠河道底泥原位修復(fù)前后Simpson指數(shù)變化
Simpson指數(shù)可以反映底泥微生物常見種優(yōu)勢度的變化情況。底泥修復(fù)前底泥中的菌群單一主要為厭氧異養(yǎng)菌，此時Simpson指數(shù)較高達(dá)到0.08。隨著底泥鈍化造粒以及固定化微生物菌群的投加，在修復(fù)1個月后，Simpson指數(shù)約為0.04，表明底泥中微生物群落多樣性增加，底泥中好氧性微生物和兼氧性微生物如乳酸菌、酵母菌群和光合菌群等逐漸增多。
6 結(jié)語
八干渠河道底泥原位修復(fù)技術(shù)實踐在傳統(tǒng)底泥清淤以及底泥固化處理模式基礎(chǔ)上，創(chuàng)新引入底泥結(jié)構(gòu)的改良和底棲微生態(tài)環(huán)境的重建修復(fù)理念，實現(xiàn)河道底部生境的改良，為后期的水環(huán)境生態(tài)修復(fù)創(chuàng)造有利的基礎(chǔ)條件。
原標(biāo)題：恒通環(huán)境：廊坊市八干渠黑臭河道治理底泥原位修復(fù)技術(shù)實踐