[文章]：生物直投法净水新技术

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摘  要  生物直投法净水新技术是一种治污新模式，通过微生态制剂的直接投放，可以达到净化水体的目的。它具有高效、无二次污染，成本低、投资省，使用简单易操作等特点。
关键词  生物直投法  微生态制剂  水质  净化


    生物直投法净水新技术是一种污水治理新模式，它是利用现代生物技术，通过选育和培养高效的去污菌，制成微生态制剂，高密度直接投放到受污染的水体中，利用多种微生物的协同降解作用将污染物去除，从而达到净水的目的。


    一、微生态制剂原理


    自然系统中水与动物、植物、微生物共生共存，水为生物群落提供生命之源，反过来，生物群落又净化了水，形成了水体自然净化的机制。在人类出现以前，大自然就是依此规律运行，使得江河湖泊保持着洁净。一个基本的规律是，在一个健全的生态系统中，水质洁净是必然的结果。
    天然水体的自净能力主要是靠水体中的各种生物（尤其是微生物）作用的结果。水体出现污染，是因为导入其中的“物质负荷”超过了生物“消化自净”的速度。在一个封闭的水生生态系统中，当外界物质进入的速度超过生物圈自身食物链循环的速度时，会造成食物链中某些环节种群的失衡，此时若不采取措施调整种群数量或结构（如把种群部分地从水体中取出，或人为地投入其他种群来抑制该种群的增长），就会使水体生态平衡遭到破坏，水质恶化。
    恢复一个失衡水系统的生态最彻底的方法是采用生物修复方法，既利用培育的植物、动物或培养、接种的微生物的生命活动，对水中污染物进行转移、转化及降解，从而使水体得到净化。其中微生物是最基本、最关键、最活跃的因素。
    根据微生态学原理，利用现代生物工程技术研制开发出的系列水质调理微生态制剂，其特点在于筛选多种具有不同作用和功能的微生物类群，如芽胞杆菌、光合细菌、反硝化细菌等功能菌，并针对不同的水体情况进行组合与搭配，发挥协同功能，使它们在处理水系统中经常处于一种优势种群的状态，以达到处理的最佳效果。
    水质调理微生态制剂有粉状和液态两类产品，其降解有机质、净化污水、调理水质的机理是：
    １．芽胞杆菌制剂（有效活菌数≥２００亿／ｇ）
    芽孢杆菌具有很强的生命力和旺盛的繁殖能力?能适应各种不良的环境条件，受水体酸碱度、盐度、有机质浓度影响较小。在水体中，它通过分泌多种胞外酶? 把水体中的有机物迅速分解，降低氨氮的含量，且能促进硫化物及亚硝态氮（ＮＯ－Ｎ）的氧化，净化污水及污泥。适用于水体水质、底质的处理。
    ２．光合细菌菌剂（有效活菌数≥５０亿／ｍｌ）
    光合细菌投放于水体中?能迅速消除其中的氨氮（ＮＨ－Ｎ）、硫化氢（Ｈ２Ｓ）、有机酸等有害物质? 平衡酸碱度?改善水体质量。除净水功能外，光合细菌细胞中含有丰富的蛋白质、脂肪、糖、Ｂ族维生素等营养物，可作为饵料被鱼虾吞食，因此能促进鱼虾的生长发育。
    ３．反硝化细菌菌剂（有效活菌数≥１００亿／ｇ）
    反硝化细菌能将水体中硝态氮（ＮＯ－Ｎ）、亚硝态氮（ＮＯ－Ｎ）转化为氮气（Ｎ２），并以气体形式释放到空气中去，降低水体中硝态氮（ＮＯ－Ｎ）、亚硝态氮（ ＮＯ－Ｎ）的含量，减轻其毒害作用。
    ４．酵母、乳酸菌混合菌剂（有效活菌数≥５０亿／ｇ）
    酵母细胞中丰富的蛋白质、维生素等能促进鱼虾的生长发育，乳酸菌会抑制病原体的增殖与扩散，降低鱼虾发病的概率，维持水体的生物平衡。


    二、生物直投法净水新技术在水环境改善中的应用


    １．应用于虾塘水质处理
    芽胞杆菌和光合细菌制剂的配合使用可促进藻类及浮游生物的新陈代谢。对水体呈现黑红色、黄泥色、死灰色、乳白色，水面上有漂浮物（藻类死亡造成）的虾塘使用芽胞杆菌制剂和一定量的沸石粉，再用光合细菌制剂进行水面泼洒，２～３天后，水质恢复正常，水体呈淡绿色或者黄绿色，老化或者死亡的藻类经芽胞杆菌制剂分解后不会对塘底造成污染，新繁殖的藻类为对虾的生长提供了充足的光合作用、充裕的水中溶氧和适口性好的活性饵料。微生态制剂的使用和水生生物（如鱼、虾等）又限制了藻类的繁殖，形成了一个良性的生态循环。
    试验表明，采用生物直投法净水新技术施用菌剂后，养殖池中的有害物质——亚硝酸盐、硫化氢减少，衡量水质污染状况的化学耗氧量（ＣＯＤ值）降低，ｐＨ值维持在适宜对虾生长的安全水平。
    ２．应用于虾塘底质处理
    捕虾排干池水后的虾塘底质，淤泥中有机污染物散发出浓浊的臭味。将虾塘消毒３～４天后，再用水冲洗１～２遍，保持１０ｃｍ左右的水体，每公顷用１２０００ｇ左右对有机质分解能力极强的芽胞杆菌制剂，用少量海水活化２～３小时后，加水全塘均匀泼洒，３～５天内每天用铁耙对全池简单地耙动一次。处理后的虾塘底质明显改良，臭味消失，塘底原淤泥的表层变为淡黄色，同时，虾塘ｐＨ值可保持在８．２～８．８之间的正常范围内；而未处理的虾塘，ｐＨ值极不稳定，忽高忽低，高的时候可达９．４，低的时候只有７．４。养虾户对ｐＨ值的常规处理方法是：当ｐＨ值偏高时，大多采用换水的方法；当ｐＨ值偏低时，大多采用泼洒生石灰的方法。大量的换水冒有很大的风险——大量感染病毒的虾塘水随意排放，造成海水污染，严重时出现赤潮，而换进虾塘的水源又在同一海域，因此换进虾塘的水质的好坏无法把握，有可能引发病毒及各种细菌性疾病及夜光虫的暴发，给对虾养殖带来严重的威胁。采用生物直投净水新技术后，换水次数可减少８０％以上。
    ３．应用于湖泊、景观水治理
    湖泊污染的主要特征是水体富营养化，而消除湖泊富营养化的关键在于削减湖泊水体的Ｎ、Ｐ以及底泥有机碳和Ｎ、Ｐ的负荷，消除水体中藻类大量繁殖的基础，达到降低水体中藻类生物量，提高水体透明度的目的。
    削减湖泊水体Ｎ、Ｐ和有机碳的技术途径除了消除点源（截流污染源）、减少和控制面源污染这类最基本的途径外，最常见的方法有机械清淤法、引水冲洗法和生物修复法。机械清淤和引水冲洗虽然是有效的、传统的两种方法，但其局限性一是成本高，二是不能从根本上控制和消除湖泊富营养化。利用生物修复方法改善湖泊水质是当前的发展趋势，在费用上大大低于机械清淤和引水冲洗法，并可避免敷设不雅观的机械设备、修陂筑堤以及由于污泥堆放造成的环境二次污染问题。
    目前正在开展生物直投法净化湖泊、景观水的试验，并有了阶段性成果。通过直接投放水质调理微生态制剂到污染的湖泊、景观水中，强化有益微生物的分解转化作用及对营养元素的利用，从而达到消除富营养化的目的。预计１ｈｍ２水面一次治理的费用仅为７５元左右（约１０～１５天治理一次）。


    三、生物直投法净水新技术的特点和技术优势


    １．高效、无污染
    生物直投法净水新技术采用的水质调理微生态制剂经过现代生物工程技术高密度发酵培养，有效活菌数高，制剂中含有５０亿～２００亿个／ｇ（ｍｌ）微生物，因而具有高度浓缩、投放量少的特点。这些微生物在污染水体中可迅速增殖，对污染物进行高效分解。其中芽孢杆菌菌剂去除水体ＣＯＤ效率高，２４ｈ消除ＣＯＤ可达７０％以上，能迅速降解有机物，并具有一定的反硝化能力、降解残渣能力和较强的降解硫化物能力，同时具有耐盐、耐渗透压、维持养殖水体适宜ｐＨ值等优良特性。水质调理微生态制剂所采用的微生物都是从自然界选育的有益微生物，在净化后的“清水”中缺乏“营养”，会自动“消亡”，因此，不存在二次污染。传统的污泥法是在水中加大量污泥，然后在污泥中培养微生物，这样在微生物的数量及种类和浓度等方面都远远落后于生物直投法，因此在处理效果、产生新的活性污泥等方面与生物直投法相比较，生物直投法具有绝对的技术优势。
    ２．成本低、投资省、运行费用低
    生物直投法净水新技术完全抛弃了传统污水处理厂的机械曝气设备和工程设施，采取了用电量极少的循环喷水装置来增加水中的溶解氧，在经济上具有投资省、见效快、运行费用低的特点，基础建设投资与原活性污泥法相比减少８０％以上，大大节约了投资成本和运行费用。水质调理微生态制剂的使用量一般每次按１．５ｋｇ／ｈｍ２投放，一个月使用４次，一年６个月使用期，使用成本为每次３０～４５元／ｈｍ２。
    ３．使用简单、易操作
    生物直投法净水新技术只需将微生态制剂用适量水稀释、活化后均匀泼入待处理水体中，操作简单，方便快捷，是当前一条最经济有效的途径，值得大力推广和应用。


    参考文献：
    １ 顾宗濂．中国富营养化湖泊的生物修复．农村生态环境，２００２．
    ２ 史家梁．光合细菌（ＰＳＢ）与日本的水产养殖．水产科技情报，１９９９．２２．
    （作者梁运祥为华中农业大学生命科学技术学院、教育部农业微生物重点实验室副院长、副教授，王绩为副教授，胡咏梅为讲师）