利用生物修復技術治理受污染的天然水體，強化其自凈功能，是目前國內外的發(fā)展方向和關注熱點。

        1.生物柵強化凈化技術是以載體填料生物膜和水生植物為主體，將生物膜技術與篩料阻留技術加以結合，在較小的空間內浮游植物、微生物、水生動物為一體，利用填料、植物根系為載體，加大微生物量，強化凈化功能。

        生物柵的核心在于有強大表面積的填料，其上附著的微生物菌群、原生動物、小型浮游動植物共同構建成具有高效、快速精華污染物的生物膜反應器。而填料的性能在生物柵系統(tǒng)中具有非常重要的地位。筆者重點考察了球星填料、懸浮填料和組合填料生物柵的運行效果，并進行必選。

        2.生物柵采用九個并聯(lián)的推流式磚砌結構反應池，前端設有平衡水箱（圖1）

        平衡水箱前端設有格柵，末端布置溢流管和放空管，填料采用球形、懸浮和組合濾料。將裝有填料的正方體框架置于不同的反應廊道內，各廊道內同時種植水生植物（鳳眼蓮和水花生）和放置螺類，各池有穿孔U形管曝氣充氧。富營養(yǎng)化水通過潛水泵抽入平衡水箱，通過水箱上設置的管嘴流入反應池。

        3.生物柵對水中SS的凈化機制包括重力沉淀、篩濾阻留、物化吸附。生物降解和食物鏈輸出等等。同時，SS的去除率隨填料類型不同而有一定的差異。

        生物柵對水中CODCr的去除主要包括生物膜微生物對有機污染物的降解及填料對水中顆粒態(tài)有機污染物的沉淀及吸附阻留作用。

        生物柵對水中TN的去除作用除了填料對顆粒含氮物質的沉淀及物化吸附阻留外，還包括微生物的脫氮作用（氨化、硝化及反硝化）和植物吸收利用等。填料類型的選擇對TN的去除率影響不明顯。但水溫對TN的去除影響比較大--主要是微生物特別是硝化菌群的生理活性下降是導致TN去除率降低的主要原因。

        生物柵對水中NH3-N的去除主要是通過填料物化吸附及生物膜微生物的硝化作用完成的。

        生物柵對TP的去除過程主要包括沉淀、阻留、吸附及生物膜微生物對磷鹽的同化利用等。填料對磷的吸附過程存在積累現(xiàn)象，當達到飽和狀態(tài)后，對磷的去除會有所降低。

        4.對上海某條富營養(yǎng)化的河流采用生物柵技術做實驗研究，各廊道內的實驗設計如表所示。（表1）

        根據(jù)工況的運行情況，平均每半個月采一次裝置進、出水樣，測試的理化指標包括溫度、pH、DO、CODCr、氨態(tài)氮、亞硝態(tài)氮、硝態(tài)氮�？偟��？偭椎�。
試驗結果如圖所示（圖2～6）、表3
 

        從圖2可以看出，與對照池相比，生物柵凈化池對水中SS具有良好的凈化效果，對SS的去除率，空白1#池僅為3%-10%，而設置填料的2#-7#為40%-90%。同時SS的去除率隨填料類型的不同而有一定差異，設置組合填料的4#和5#凈化池對SS的去除率最高，其次為設置懸浮填料的2#和3#凈化池，設置球星填料的6#和7#凈化池相對較低。運行初期，填料的攔截、吸附作用以及物理沉降作用相對較強，所以去除率在這段時間內有明顯升高，其中4#、5#池的最高去除率達到了93.7%。之后由于吸附逐漸飽和，填料對SS的吸附力下降，SS去除率最終穩(wěn)定在40%以上。

        從圖3可看出，與對照池相比，生物柵凈化池對水中COD具有良好的精華效果，對COD的去除率，空白1#池僅為18%-30%，而設置填料的2#-7#為35%-85%。相對來說，球星填料對COD的去除率較其他兩種低，為35%-65%。

        從圖4可以看出，與對照池相比，生物柵凈化池對水中TN具有良好的凈化效果，對TN的去除，空白1#池僅為3%-12%，而設置填料的2#-7#為7%-28%。

        由圖5可以看出，與對照組1#池相比，設置生物柵的凈化池（2-7#）對NH3-N有良好的去除效果，1#池NH3-N去除率僅為2%-12%，懸浮填料的2#和3#的NH3-N去除率為13%-35%，組合填料的4#和5#對NH3-N的去除率為15%-41%，球形填料的6#、7#池為11%-27%，相對來說，組合填料的NH3-N去除效果最佳，球形填料較差。

        從圖6可以看出，2-7#池對TP的去除效果明顯好于對照池。2-5#池對TP的去除效果明顯好于6#、7#。2#、3#對TP的去除率穩(wěn)定在15%-40%，4#、5#對TP的去除率穩(wěn)定在17%-46%，而6#、7#池對TP的去除率穩(wěn)定在10%-28%。

        實驗期間多次測定凈化池填料生物膜的微生物數(shù)量，得到表2的結果。
 

        由表2可知，凈化池中微生物數(shù)量明顯少于生物膜的，異養(yǎng)菌在凈化池水中為10的4次方數(shù)量級，而在生物膜中為10的7次方-10的9次方數(shù)量級，表明生物柵填料可以顯著增加微生物的數(shù)量，增強污染凈化效果。水中亞硝酸菌和硝酸菌的數(shù)量只有10的0次方-10的2次方數(shù)量級，硝化菌世代時間較長，生長速度緩慢，而填料的設置較大提高了硝化菌的種群密度，生物膜上亞硝酸菌數(shù)量增加至10的6次方數(shù)量級，硝酸菌數(shù)量增加至10的5次方數(shù)量級。3種填料在硝化菌的數(shù)量上沒有明顯的差異，但在異養(yǎng)菌數(shù)量上，組合填料達到10的9次方數(shù)量級，其次是懸浮填料，為10的8次方數(shù)量級，最少的是球形填料，為10的7次方數(shù)量級。
 
        5.結論

        生物柵技術可應用于小流量的富營養(yǎng)化水體的治理，特別是排污口附近局部污染嚴重的區(qū)域，再增加生物量的同時，增加微生物的多樣性和延長生物鏈，達到強化凈化的目的。

        生物柵的結構，形式和材料可靈活多樣，因此實用性較強。

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