生化工程的生化延伸效應(yīng)對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化水庫(kù)的生物修復(fù)作用
摘要：中國(guó)南方一座依靠長(zhǎng)距離明渠工程引來江水補(bǔ)給的城市供水水庫(kù)，由于明渠水被污染而水庫(kù)呈現(xiàn)富營(yíng)養(yǎng)化，從而導(dǎo)致從水庫(kù)另端取水的自來水廠原水水質(zhì)惡化。在水庫(kù)進(jìn)水端興建大型生物氧化工程處理明渠引來的被污染原水后，顯著改善了水庫(kù)的進(jìn)水水質(zhì)。生化工程的生化延伸效應(yīng)明顯提高了水庫(kù)的自凈能力，水庫(kù)得到了顯著的生物修復(fù)效果，從而保證了從水庫(kù)另端取水的水廠獲得水質(zhì)合格的原水。
關(guān)鍵詞：水庫(kù)，富營(yíng)養(yǎng)化，生物接觸氧化，除污染，生化延伸效應(yīng)，生物修復(fù)
1 水污染導(dǎo)致城市供水水庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化
我國(guó)南方的一座庫(kù)容為3500多萬m3的城市供水水庫(kù)，主要依靠廣東東江的水通過80多公里長(zhǎng)的輸水明渠和提升泵站組成的引水工程將水輸入該水庫(kù)。20世紀(jì)90年代以來，由于明渠所經(jīng)地區(qū)有越來越多的生活污水和生產(chǎn)廢水排入渠中，導(dǎo)致進(jìn)水庫(kù)水的水質(zhì)不斷惡化。水庫(kù)雖有一定的自凈能力，但由于水庫(kù)的污染負(fù)荷受納量超過了水庫(kù)自凈能力，長(zhǎng)年的污染累積逐漸破壞水庫(kù)生態(tài)平衡，導(dǎo)致水庫(kù)自凈能力逐漸下降。表1顯示1991年至1996年該水庫(kù)入口處和位于水庫(kù)另端的自來水廠取水口處的各年度氨氮的年平均值，由于入庫(kù)水的氨氮連年較高，且越來越差，水庫(kù)的氨氮自凈率由1993年以前的80%左右銳降到1996年的30%左右，水庫(kù)的生態(tài)環(huán)境遭到嚴(yán)重威脅。表2顯示1996年該水庫(kù)入口和水廠取水口的主要污染指標(biāo)的年平均值。從表2的有關(guān)數(shù)據(jù)可知：由于水庫(kù)連續(xù)多年超負(fù)荷納污，庫(kù)中水質(zhì)已達(dá)不容忽視的富營(yíng)養(yǎng)化程度，必須盡早采取有效措施來改善水庫(kù)水質(zhì)，以有利于從該水庫(kù)取水的水廠能提高出廠水水質(zhì)。
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2 大型生化工程顯著改善了水庫(kù)的進(jìn)水水質(zhì)
為了有效改善水庫(kù)的進(jìn)水水質(zhì)，經(jīng)過一系列的方案論證和試驗(yàn)研究等工作后，有關(guān)部門決定在水庫(kù)庫(kù)尾的原水入口端興建設(shè)計(jì)水量規(guī)模為Q＝400萬m3/d的彈性立體填料的生物接觸氧化工程來處理進(jìn)庫(kù)的受污染原水。該生化工程于1998年12月建成投入運(yùn)行后，降解去除了進(jìn)水中的大部分氨氮，并不同程度地降解去除了進(jìn)水中的CODMn、BOD5、色度、鐵、錳、鉛、鋅和藻類等，提高了水中的溶解氧。
該水庫(kù)生化工程投入運(yùn)行后，1999年及2000年的生化工程進(jìn)水和出水的氨氮、CODMn、BOD5等水質(zhì)指標(biāo)的年平均值和年平均去除率列于表3。由表3可知：雖然水庫(kù)入口的水中氨氮及CODMn等指標(biāo)比1996年的水庫(kù)入口水進(jìn)一步加劇惡化，但由于經(jīng)生化工程的有效生物降解處理，顯著改善了生化工程出水的水質(zhì)，明顯減輕了水庫(kù)的納污負(fù)荷。
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3 生化工程出水的生化延伸效應(yīng)對(duì)水庫(kù)的生物修復(fù)作用
生化工程出水進(jìn)入水庫(kù)，由于水中存在相當(dāng)數(shù)量的硝化細(xì)菌和異養(yǎng)細(xì)菌等微生物，能在水庫(kù)中繼續(xù)生長(zhǎng)繁殖和對(duì)水中污染物進(jìn)行生物降解，對(duì)水庫(kù)水質(zhì)有幫助提高自凈效果的生物修復(fù)作用。
1999年及2000年的生化工程出水和水廠取水的水中NH4+－N年平均值以及水庫(kù)NH4＋－N自凈率，列于表4。
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將生化工程投入運(yùn)行前后各年的水庫(kù)入口、生化工程進(jìn)、出水和水廠取水口的NH4＋－N年平均值，以及水庫(kù)NH4＋－N自凈率等數(shù)據(jù)，集中點(diǎn)繪在圖1上表達(dá)，便于相對(duì)看出進(jìn)水庫(kù)水的歷年NH4＋－N變化情況、生化工程去除 NH4＋－N的效果以及水庫(kù)水的歷年NH4＋－N自凈率變化情況等。
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通過圖1、并參照有關(guān)表中的具體數(shù)據(jù)，可以看出以下幾點(diǎn)：
(1) 水庫(kù)進(jìn)水的各年NH4＋－N平均值逐漸升高，至生化工程投入運(yùn)行后的1999年及2000年的NH4＋－N年均值更高達(dá)3.32mg/L和4.68mg/L，超過《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）中對(duì)集中式生活飲用水水源地一級(jí)保護(hù)區(qū)要求的Ⅱ類水氨氮應(yīng)≤0.5mg/L的6～9倍以上，可見水庫(kù)進(jìn)水水質(zhì)污染非常嚴(yán)重。
(2) 雖然生化工程投運(yùn)后的1999年及2000年水庫(kù)進(jìn)水的NH4＋－N年平均值比投運(yùn)前的1996年NH4＋－N年平均值高出60%和120%以上，但1999年及2000年生化工程出水的NH4＋－N年平均值卻比1996年水庫(kù)進(jìn)水的NH4＋－N年平均值還低4.5%和13%以上，可見該生化工程的除污染效果非常突出。
(3) 1996年以前，水庫(kù)NH4＋－N的年平均自凈率隨著逐年水庫(kù)進(jìn)水的 NH4＋－N年平均值升高而急劇銳降。生化工程投運(yùn)后的1999年及2000年，雖然水庫(kù)進(jìn)水的NH4＋－N值遠(yuǎn)高于1996年以前，但水庫(kù)水的NH4＋－N年平均自凈率卻比1996年的NH4＋－N自凈率分別提高75%和66%，充分顯示生化工程投運(yùn)后其出水進(jìn)入水庫(kù)發(fā)揮了顯著的生化延伸效應(yīng)，逆轉(zhuǎn)水庫(kù)的富營(yíng)養(yǎng)化進(jìn)程，對(duì)水庫(kù)起到了很好的生物修復(fù)作用。
(4) 生化工程建成投運(yùn)后，1999年及2000年的水庫(kù)NH4＋－N年平均總?cè)コ史謩e高達(dá)84.3%和81.4%。雖然此時(shí)水庫(kù)進(jìn)水NH4＋－N已是1991年進(jìn)水NH4＋－N的6～9倍，然而NH4＋－N總?cè)コ蕝s能達(dá)到1991年水庫(kù)NH4＋－N自凈率的相同水平？梢娫谒畮(kù)的受污染水進(jìn)入處修建合適的生化工程，能對(duì)這些受污染的水體起到明顯的除污染作用。
4 結(jié)論
(1) 興建合適的大型生物接觸氧化工程處理進(jìn)水庫(kù)的受污染原水，能經(jīng)濟(jì)高效地去除水中許多污染物質(zhì)，顯著改善進(jìn)庫(kù)水的水質(zhì)！
(2) 生化工程出水進(jìn)入水庫(kù)后，能在水庫(kù)中發(fā)揮顯著的生化延伸效應(yīng)，提高水庫(kù)水的自凈能力，起到很好的生物修復(fù)作用，使被污染的水資源得以凈化再生和可持續(xù)利用，對(duì)某些被污染水庫(kù)、湖泊等水域提供了修復(fù)生態(tài)環(huán)境的有益啟示。
(3) 生化工程對(duì)受污染水庫(kù)的生物修復(fù)作用是有一定限度的，要保護(hù)好水庫(kù)的生態(tài)環(huán)境和提高水質(zhì)自凈能力，從根本上講還必須有效控制進(jìn)庫(kù)原水的污染發(fā)展趨勢(shì)，嚴(yán)格防止沿途污水排入水庫(kù)前的引水明渠工程中。
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