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文章全文
同华禹水|治理水体底泥蓝藻技术与案例蔡光胜1 朱喜２
1.技术与设备
同华禹水治理水体底泥蓝藻技术，共有六个技术与配套设备，组成同华禹水水土蓝藻三合一治理自配套组合技术，即可以同时治理水体、底泥污染和治理蓝藻组合技术。该组合技术以高效复合微生物为主，也包括添加剂（除磷剂）、除藻剂及硫自养反硝化除氮技术等。治理水体、底泥污染效果良好，治理蓝藻也有相当效果。1.1.岸上型-MPS原生菌催化系统
岸上型-MPS原生菌催化系统是一个系统工艺单元，其基于特异性生物可降解材料，驯化本土微生物有益于污染物去除的优势菌种（脱氮除磷菌），提高有效微生物量和功能性，破坏菌-藻共生、促进菌-藻竞争，连续不断激活水体本土微生物，使之不断大量繁殖， 不断的释放到水体中， 用水体本身代替传统的有限生物反应器，大大释放了微生物生长空间。
1.1.1.技术原理
⑴ 特异性碳源优化重组微生物群落结构。采用特异性碳源诱导，使假单胞菌属为代表的反硝化细菌快速富集，并促进反硝化菌属相对丰度的同步大幅提升。⑵ 特异性碳源强化筛选脱氮微生物。利用特异性碳源的强脱氮电子供给专属性与能量供给的靶向性，进而提高微生物中酶的活性，加速微生物细胞周质电子传递过程和含氮化合物跨膜运输，促进微生物多种脱氮相关基因的表达。⑶ 特异性碳源强化微生物的生物竞争能力。利用特异性碳源诱导，提升异养反硝化菌对藻类竞争能力，抑制藻类生长。工艺设备促使特异性碳源充分发挥作用，完成微生物的激活、筛选与培养。
⑷利用岸上型-MPS原生菌催化系统设备，以工艺的形式驯化土著微生物中有益于去除污染物的优势菌种
材料与设备相结合，快速打破水体中原有微生物系统的平衡状态，连续不断激活水体土著微生物，并且将大量扩增、催化后的微生物持续地释放到水体中，降解去除污染物；新增的微生物量将逐级激活生态食物链中的上级消费者，逐步改善水生动植物系统的生长环境，促使水体生态系统恢复自净能力，实现整个水体生态系统的恢复。
1.1.2.适用环境
⑴ 适用于自然生态失衡的富营养化水体，能快速重建水体的自然生态平衡。藻类滋生严重，总磷、总氮过分超标的各类自然水体，如湖泊、水库，也适用于流速不高于0.1 m/s的流动水体，针对自然水体中藻类有非常好的抑制作用。⑵ 适用于人工建造的的景观水体。岸上型-MPS原生菌催化系统能够使水体恢复自然生态平衡，同时能够增加水体的透明度，加强景观效果。
1.1.3.产品特性
1)强化脱氮效果。采用的特异性碳源可以有效激活土著微生物，特别是对硝化反硝化细菌活性显著提高，控制水体TN浓度在1.0 mg/L以下。
2)优化微生物菌群结构。特异性碳源可以调控细胞的生长发育，实现刺激细胞的快速生长，并进一步通过调整微生物之间互生、共生及拮抗关系使有益细菌逐步成为优势菌群，与藻类达成竞争平衡，增加聚磷能力等优势主导现象，提高了微生物的有效生物量和功能性，增强了生态系统的稳定性。
3)适用范围广。在pH范围4.5到10.5，水温不超过40℃，高盐度的水体环境中均可应用。4)投资运行费用低。设备占地面积小(1m²)，可服务面积2000~5000m²,能耗低(单台设备1.0kW。1.1.4.产品性能参数表
表1.1- 1 岸上型-MPS原生菌催化系统产品性能参数表
1.2.高效缓释除磷材料高效缓释除磷材料是同济大学环境科学与工程学院历经多年研发的科研成果，以多种无机离子盐复配而成, 基于水体中总磷浓度变化主动释放除磷组分，在中性pH条件下形成难溶性含磷化合物，有效降低水体中总磷浓度；在总磷去除的同时，以含磷难溶络合物的裹挟，吸附作用，可与悬浮物实现共沉淀，提升水体透明度；当该材料位于湿地或底泥中时，所缓释出来的有效组分会与湿地或底泥释放出来的总磷形成难溶性化合物或混凝沉淀，从而有效抑制总磷的释放。1.2.1 技术原理
高效缓释除磷材料是由无机金属盐复配而成的固体缓释型材料，不溶于水，可以缓慢释放钙、镁、铝等离子，与磷酸根反应生成难溶盐沉淀，最终实现平衡，使水体中维持较低的磷酸盐浓度。本产品具有互连微孔骨架结构，比表面积大，界面化学性质温和，非水溶性，平衡pH在7-8，释放钙镁离子，生成难溶磷酸盐沉淀除磷。高效缓释除磷材料除磷原理见下图。
1.2.2 适用环境
⑴ 自然水体。适用于总磷超标的各类水体，适用于流速不高于0.2 m/s的流动水体。对自然水体总磷超标有非常好的抑制作用，最低控磷浓度在0.02 mg/L，有效抑制蓝藻水华爆发。⑵ 人工湿地。作为湿地填料提升湿地除磷能力。本材料可与砾石混合均匀后作为潜流湿地填料，投加比例100:（1～5）（砾石 ：高效缓释除磷材料）。1.2.3 产品特性
1)最大磷酸盐去除速率不低于0.01 mgP/(L·h)；2)最低控磷浓度在0.02 mg/L，最大磷吸附容量不低于30 mgP/g；3)产品具有缓释性能；缓释使用时间不低于1年；4)产品使用过程中不影响水体pH；5)产品具有澄清水体功能，提升感官效果；6)产品对水生生物无害，具备生物安全性。
1.2.4 使用方法
1)可直接向水体投放，不需要搅拌混合。2)应急处理使用时，可选用小粒径颗粒产品或粉末型，直接投撒。3)用量一般参照0.5-2.0 Kg/m2。1.2.5 产品性能参数表
表1.2- 1 高效缓释除磷材料参数表
1.3.岸下型-水体卫士
岸下型-水体卫士是基于微生物调控的水体原位生态修复技术而开发的设备，此设备应用于水体之中，具有曝气和培养微生物的作用，进而净化水质。岸下型-水体卫士能够高效为富集的微生物补充氧气、提升水体溶氧，抑制水体底部污泥消化产生的臭气。利用底泥中反硝化细菌将硝态氮转变为氮气降解总氮、消耗底泥中的碳水化合物。根据水深差异和水面观感设计要求，采用漂浮型或沉底型进行配置。设备布置在水面或者水下，设备噪音低、不影响水体观感，漂浮布置时可在设备表面栽培水生植物；按水质、水量、水温以及达标时限，进行设备布置，一般两周到两个月处理达标。
1.3.1 技术原理
1)利用生态、环保的微生物技术，创造适宜本土微生物生长繁殖的生态环境，在微生物作用下去除水体中氨氮和化学需氧量，达到净化水质目的。2)微生物作用：方形水体卫士内安装有曝气装置，通过提高水体中氧气，使自然水体中原本存在的微生物快速繁殖，并富集在水体卫士内部，水流从水体卫士的底部进入，通过微生物作用将水体中的溶解性的碳水化合物(COD)和氨氮(NH3-N)脱除，净化后的水体从顶部溢出。1.3.2 适用环境
1)黑臭河道治理2)提升水质，达标治理3)蓝藻爆发防治4)河湖水体养护
1.3.3 产品特性
1)体积小，易安装，布置于水体中无占地面积；2)低噪音，不扰民，运行声音仅40分贝；3)低能耗，基础型号运行功率仅80W，相当于中型风扇或白炽灯；4)与河道底泥反硝化菌互动、原位降解总氮及底泥中有机成分，避免清除无毒无害的有机物类型的底泥；5)与生态浮岛相比，降解污染物(CODCr、氨氮)的速率更高；6)与表面充氧曝气相比，充氧效率更高、能耗消耗更少、噪音更低。
1.3.4 产品性能参数表
1.4.硫基矿物脱氮材料
生物脱氮作为一种经济有效的方法，主要是利用脱氮菌把硝酸盐和亚硝酸盐转化为氮气，降低水体氮浓度。根据反硝化过程中是否供给有机碳源，可将反硝化分为异养反硝化和自养反硝化，异养反硝化只有在碳源充足时才能保证反硝化过程彻底进行，但通常优质碳源成本高，成为限制应用的主要因素。在自养反硝化中，硫自养是应用和研究较为广泛的一种反硝化形式，但需要提供无机碳源。硫基矿物脱氮材料是以零价态硫或还原态硫化物为基质加工成型的高效脱氮缓释硫自养脱氮填料，材料为块状，主要成分包括FeS2、S、S2-等，粒径10-100mm。在硫自养反硝化菌去除硝态氮转化为氮气过程中，本材料作为电子供体，促进脱氮生物化学反应。
1.4.1 技术优势
1)本材料为非溶性成型材料，用量少，持久性强，不需频繁更换；本材料在弱碱环境下均具有良好的污染物释放抑制效果，适应范围广；2)可同时有效削减总氮、总磷；3)成本较低，污泥产量少，不容易堵塞；4)总氮去除速率为0.01 -0.05 mg/(L·h)，出水总氮浓度低于0.1 mg/L。本材料脱氮效果较好，总氮削减率30%～80%；
1.4.2 适用环境
1)对于河流、湖泊等总氮超标的水体，作为底部净化填料使用；2)强化湿地脱氮，本材料与砾石混合均匀后作为填料，投加比例100:(1～3)（砾石：硫基矿物脱氮材料）； 1.4.3 材料性能参数表
1.5.速效抑藻剂速效抑藻剂通过生物化学工艺制备而成，释放的抑藻素可以进入藻类细胞，抑制藻类新陈代谢，延缓藻类繁殖，最终破坏藻细胞导致藻类消亡，可以快速有效解决水体富营养化问题，同时可以净化水质，主要应用于水质应急处理和水质调理阶段。
1.5.1 技术特点
1)快速降低蓝藻、甲藻等有害藻密度；2)抑制水中有害细菌繁殖；3)对水体pH、盐碱度等适用范围较广4)稳定水质，改善水色1.5.2 适用环境
藻类爆发的湖泊、河道或其他景观水体；特别蓝藻爆发的封闭、半封闭水体。1.5.3 实施方式
本产品为固体颗粒材料，使用时先进行配置溶液后，均匀喷洒。根据藻浓度和水深，一般浓度在5-10 ppm可以明显抑制藻类生长，使用时坚持少量多次原则。一般按照重量比配置5%浓溶液，采用水泵在水面均匀喷洒。1.5.4 产品性能参数表
1.6.生态底改剂 生态底改剂以铁盐、钙盐复配而成，可以提高底泥氧化还原电位，快速分解底部的死藻、死苔和水生动植物粪便、残体，抑制有害菌滋生，有效削减藻类死亡产生的腥臭异味，有效改善河道湖泊底部环境，净化底部水质。
1.6.1 技术特点1)快速提高氧化还原电位，改善泥体结构2)强化底泥内部微生物菌落降解能力，削减底泥有机质3)消除臭味，提升水质，改善水色4)阻断和抑制底部有害物质向水体的释放
1.6.2 适用环境
适用水体底部污染严重，水体恶臭等状况；投放量：1-2 kg/m2。1.6.3 实施方式
本产品为固体粉末材料，实施方式：干塘时，直接抛洒在底泥；采用底泥加药船，直接把药剂投放到河床、湖床。1.6.4产品性能参数表
2 案例十个
案例１ 上海浦东 保税区生态河道综合治理工程
n项目概况 水域面积20万㎡，包括洋山港1号河、弓长港、芦九沟等7条河道和1个湖泊。项目采用水体微生物调控技术、水生植物构建、水生动物调控、高效除磷技术等措施措施，实现“水清岸绿、生态良好”的目标，为沿岸居民提供更加健康、安全、美观的生态环境。n污染源径流冲刷，岸边植被腐烂，底泥翻涌，污水渗漏。n原水质Ⅳ-Ⅴ类n治理目标 水质达到Ⅳ类n治理时间 2020年3月-9月份n应用技术 微生物调控技术+水生植物构建+水生动物调控+高效除磷技术。n治理效果 治理后水质长期保持在Ⅲ-Ⅳ类。
n保税区河道治理前后效果对比图：
案例２ 上海杨浦长海新村西湖园水体生态修复工程
n项目概况 项目水体总面积8000㎡，水深0.5～3 m，平均水深2m。项目为提高公园水体的水质和生态环境，为市民打造一个更加舒适、安全和优美的公园环境。项目针对公园中的池塘、喷泉等水体，采用科学合理的方法，对水体进行治理和修复。n污染源 底泥内源污染，地表径流和外河（虬江）污水渗透，藻类爆发。n原水质 劣Ⅴ类n治理目标 提高透明度，水质达到III类，消除蓝绿藻n治理时间 2015年8月-2015年10月n应用技术 水体微生物调控技术n治理效果 蓝绿藻的全部去除；透明度显著提高，达到1.5米以上；水质达到III类。
n长海新村西湖园水体治理前后对比图
案例３ 云南弥勒东风韵特色小镇水体生态修复工程
n工程概况 水域面积2万m2，平均水深2.0m，治理前，湖外围的餐饮及住宿废水流入河道中， 水质恶化严重；滨水景观带与陆域景观不协调，景观效果较差。n污染源 底泥内源污染，养殖和生活污水直排，地表径流，藻类爆发。n原水质 劣V类，总氮超标3倍，总磷超标近50倍，藻类爆发严重n治理目标 水质到达Ⅲ类，提高透明度，消除蓝绿藻爆发，提升景观n治理时间 2020年11月—2020年12月n应用技术 控源截污+原生菌催化系统+水生植物构建+水生动物调控+高效除磷技术n治理效果 施工完成后，主要水质指标达到地表水III类标准，透明度2.5m，水景观效果改善显著。东风韵特色小镇水体生态修复工程水质前后水质数据对比表
项目
COD(mg/L)
TN(mg/L)
NH3-N(mg/L)
TP(mg/L)
治理前
80.00
12.31
8.12
0.99
治理后
13.00
0.91
0.73
0.02
n东风韵特色小镇水体治理前后对比图：
案例４ 广东中山 奥斯湖水体综合治理工程
n工程概况 水域面积5.1万㎡，水深1.5～5m，水体积20万m³。n污染源 底泥内源污染，生活污水直排，地表径流，水质发黑。n原水质 劣Ⅴ类，水体常年发黑，感官效果差，有腥臭味，总氮超标n治理目标 水质到达IV类，提高透明度n治理时间 2020年6月—2020年9月n应用技术 气浮除藻+水质调理+水生动物调控n治理效果 历经两个月治理，水体透明度由32cm提升至108cm，水体腥臭异味完全消除，水体色泽明显好转，主要水质指标达到IV类。奥斯湖水体综合治理工程前后水质数据对比表
项目
COD(mg/L)
TN(mg/L)
NH3-N(mg/L)
TP(mg/L)
治理前
9.00
2.37
0.56
0.10
治理后
5.00
0.56
0.08
<0.01
n奥斯湖治理前后对比图：
案例５ 舟山晶星水库饮用水源地水质提升工程
n工程概况 水库面积2万m2，水深9m，库容高峰时21万m³，平时15万m³。，n污染源 地表径流，蓝藻爆发。n原水质 Ⅴ类，主要是总氮超标，局部蓝藻聚集n治理目标 地表Ⅲ类水，消除蓝藻聚集n治理时间 2016年8月—2016年9月n应用技术 岸上型-MPS原生菌催化系统n治理效果 治理20天后，蓝藻现象消失，透明度提高；总氮达到Ⅲ类。舟山晶星水库饮用水源地水质提升项目前后水质数据对比表
项目
COD(mg/L)
TN(mg/L)
NH3-N(mg/L)
NO3-N(mg/L)
治理前
_
1.93
0.19
1.65
治理后
_
0.89
0.07
0.74
n治理前后对比图
案例６ 环太湖流域-湖州南浔湿地——长效控磷项目
n工程概况 湿地面积10万m2，包括河道，池塘，乡村污水等，水系复杂。n污染源 地表径流，农村生活污水直排，底泥污染。n原水质 总磷Ⅴ类n治理目标 总磷达到河道标准Ⅲ类n治理时间 2022年12月—至今n应用技术 高效除磷技术，采用高效缓释除磷材料274 t。n治理效果长效控制总磷浓度达到河道标准Ⅲ类 环太湖流域-湖州南浔湿地——长效控磷项目控磷数据对比表
项目
COD(mg/L)
TN(mg/L)
NH3-N(mg/L)
TP(mg/L)
治理前
——
——
——
0.44
治理后
——
——
——
0.09-0.2
案例７ 云南雅居乐腾冲提升景观水质工程
n工程概况 水域面积16万㎡，平均水深2.5-3.0m，最深处7.0m。n污染源 地表径流，底泥污染。n原水质 劣Ⅴ类n治理目标 达到湖泊标准Ⅲ类，提升景观n治理时间 2019年2月—2019年8月n应用技术 MPS原生菌催化系统+水动力+水生动植物生态搭建n治理效果 达到湖泊标准Ⅲ类水；构建完善的水体生态系统，建后在人工管养下逐渐稳定，最终脱离人工干预，回归自然。云南雅居乐腾冲景观水质项目前后水质数据对比表
项目
COD(mg/L)
TN(mg/L)
NH3-N(mg/L)
TP(mg/L)
治理前
56.00
2.33
1.85
0.09
治理后
14.00
0.83
0.22
0.03
n治理效果图
案例８ 上海三林镇三民南叶家宅乡村污水处理工程
n工程概况 河道位于城中村，未进行生活污水截污、并且河道周边有暗管和农田径流等污染源，水质常年低于V类水标准、现象。n污染源 地表径流，底泥污染，污水直排污染，秋冬季节有蓝藻爆发。n原水质 劣Ⅴ类有蓝藻爆发n治理目标 达到河道Ⅳ类，消除蓝绿藻n治理时间 2020年8月—2020年10月n应用技术 岸下型水体卫士+一体化河道净化设备n治理效果 通过两个月治理水质达到河道Ⅳ类、在污染负荷持续排入情况下稳定保持Ⅳ类水质，蓝绿藻消除。上海三林镇三民南叶家宅乡村污水处理项目前后水质数据对比比表
项目
COD(mg/L)
TN(mg/L)
NH3-N(mg/L)
TP(mg/L)
治理前
70.00
16.23
10.81
1.40
治理后
16.00
1.37
1.00
0.23
n 治理效果图
案例９ 上海康桥镇沿南村9组乡村污水处理工程n工程概况 河道位于城中村，未进行生活污水截污、并且河道周边有暗管和农田径流等污染源，浮萍滋生泛滥。n污染源 地表径流，底泥污染，污水直排污染，秋冬季有蓝绿藻爆发。n原水质 严重劣Ⅴ类有蓝藻爆发n治理目标 水质达到河道Ⅳ类水，消除蓝绿藻。n治理时间 2020年11月—2021年1月n应用技术 岸下型水体卫士+一体化河道净化设备n治理效果 通过两个月治理水质达到湖泊Ⅲ类水，超过目标，在污染负荷持续排入情况下稳定保持Ⅲ水质，蓝绿藻消除。上海康桥镇
项目
COD(mg/L)
TN(mg/L)
NH3-N(mg/L)
TP(mg/L)
治理前
98.00
12.31
8.75
1.45
治理后
10.00
0.88
0.42
0.03
n治理效果图
案例10 黄山市潜口镇唐模村古村落檀干溪水质提升工程
n工程概况 黄山市徽州区潜口镇的唐模村始建于唐朝，被评为“安徽省文明旅游示范景区”和“全国文明村”、是国家级5A景区。由于古建筑分布密度高和古街巷需要爱护保护、难以按照常规技术建设生活污水收集管网，唐模村的生活污水未经处理排入檀干溪、造成溪水受到污染。枯水期生活污水占檀干溪溪水的比例增加、溪水水质恶化，高温和强阳光会诱发溪水中爆发微藻、降低5A景区的观感和影响下游监测断面水质达标。n污染源村中居民污水直接排放，农家乐、民宿、豆腐厂的污水排放污水进入溪流，雨水径流污染，溪流中绿植腐烂污染，底泥污染。n原水质严重劣Ⅴ类 有蓝藻爆发，部分水体发黑发臭。n治理目标 达到河道Ⅳ类水，消除蓝绿藻n治理时间 2022年6月—2022年8月n应用技术 岸下型-水体卫士+微藻收集和除磷设备+接触氧化罐n治理效果 达到河道Ⅲ类水，超过目标要求。下游出水断面(灵官桥)水质比上游北岸断面和上游南岸断面流入檀干溪的水质提升1-2个等级，2022年发生50年不遇枯水年，水质稳定达到Ⅲ类；2022年9月底10月上游断流、脱磷除藻主要设备停用，在水体卫士的守护下未曾蓝藻爆发。唐模村古村落檀干溪水质提升项目前后水质数据对比表
项目
COD(mg/L)
TN(mg/L)
NH3-N(mg/L)
TP(mg/L)
治理前
120.00
4.83
2.61
0.89
治理后
15.00
1.00
0.64
0.12
n治理效果图
作者著于2023.8.8
附：作者简介
蔡光胜老师近照【作者1简介】蔡光胜：1987年04月生，专业:建筑环境与设备工程，现专注于地表水体生态修复。现同华禹水（上海）科技有限公司总经理。有丰富市政环保行业从业经历：曾在世界著名环保公司荷兰帕克就职，做污水处理厂提标改造；作为联合创始人 ，创立了洼石环境工程上海有限公司，专注于水环境治理中调蓄截流设施，提升控源截污效率；联合同济大学创立同华禹水（上海）科技有限公司，专注于地表水体生态修复，同济大学相应技术成功转化方，联系电话18502116734。
朱喜老师在第十三届水科学发展论坛上分享观点、看法【作者2简介】朱喜：1968年毕业于乌鲁木齐农垦大学，高工,中国水利学会会员；在新疆水利行业工作至1985年调回无锡，于无锡市水资源管理处、犊山工程管理处等9个单位工作过，2005年退休前后工作于无锡市水利局12年。前后从事水资源、水工程规划、设计和管理工作50余年，2002起从事河湖水污染、水环境、水生态研究，2007年起从事太湖等大中型湖泊消除蓝藻爆发、富营养化技术及其应用理论研究。2007年6月首先提出太湖2007年5.29供水危机实质是“湖泛”的理论，为政府采纳和专家认同；提出新沟河“引江济太”的设想；2007-2013年任无锡市蓝藻办顾问。共编撰出版5部技术专著：《河湖污染与蓝藻爆发治理技术》（2021），《河湖生态环境治理与调研》（2018），《中国淡水湖泊蓝藻爆发治理与预防》（2014），《太湖蓝藻治理创新与实践》（2012），《太湖无锡地区水资源保护和水污染防治》（2009）。主编４个规划：《无锡市水资源综合规划》（2007），《无锡市水生态系统保护和修复规划》（2006），《无锡市水资源保护和水污染防治规划》（2005），《无锡市区水资源保护规划》（1995）。发表有关水资源、水生态、水环境、河湖治理、2007年供水危机、调水、防御洪涝、污水处理提标、治理太湖巢湖滇池富营养化和蓝藻爆发等百余篇文章，参加全国百余场学术研讨交流会并作报告。
