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(guò)新型底泥修復(fù)劑對(duì)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(shí)現(xiàn)對(duì)底泥污染長(zhǎng)效治理的目的。
施工一個(gè)月后，對(duì)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(cè)，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(duì)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(lái)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(shí)間延長(zhǎng)，水體污染可能會(huì)出現(xiàn)反復(fù)現(xiàn)象。清淤控制不當(dāng)，反而會(huì)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(duì)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(guò)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(guò)絮凝沉淀等作用將污染物穩(wěn)定在底泥中，同時(shí)對(duì)磷的控制有較好的效果。
生物修復(fù)是指利用生物活動(dòng)來(lái)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(diǎn)。微生物修復(fù)多用來(lái)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(xiàng)目實(shí)施角度考慮，從不同維度對(duì)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(diǎn)。
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(lái)進(jìn)一步降解底泥中污染物，從而減少對(duì)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(shí)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(shuō)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(guò)結(jié)構(gòu)改性后，具有疏水性、透氣性、穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)。修復(fù)后的底泥適合水生植物的種植和生長(zhǎng)，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(píng)價(jià)
5.1 底泥有機(jī)污染物修復(fù)效果
對(duì)修復(fù)前、修復(fù)后連續(xù)五周進(jìn)行定點(diǎn)泥樣采集，測(cè)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(duì)八干渠河道底泥污染物實(shí)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(guò)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(dòng)在底泥治理后期的污染物削減過(guò)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(guò)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(dòng)。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(shì)，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(shí)間延遲。在修復(fù)1個(gè)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(jiàn)種優(yōu)勢(shì)度的變化情況。底泥修復(fù)前底泥中的菌群?jiǎn)我恢饕獮閰捬醍愷B(yǎng)菌，此時(shí)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(gè)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(yǔ)
八干渠河道底泥原位修復(fù)技術(shù)實(shí)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(shí)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(shí)踐