微生物为水治理开出“良方”

盛夏午后,阳光不燥。

武汉市东湖高新区红旗湖“清水绿岸,鱼翔浅底”。

这个经过启动修复的水体生态修复项目,在微生物作用下,经过几场细雨的滋润,已经宛若生机盎然的“热带丛林”。

无独有偶,在芜湖市江东水生态公园,通过以微生物为中心所建的生态稳定塘,水中水草摇曳、藻荇交横。

近年来,看似不起眼的微生物正逐渐成为污水治理的生力军,为解决突出环境问题提供了独特解决方案。而关于这一热词的疑问随之而来:究竟何为“微生物处理技术”?其与污水治理又有何关联?作为共抓长江大保护主力军的三峡集团,又做了哪些具体工作?近日,记者在安徽、湖北、江苏等地进行了实地探访。

位于湖北省武汉市东湖高新区的红旗湖是武汉市最大的城中湖汤逊湖的子湖,整个汤逊湖水域面积达47.62平方公里,历史上兼具调蓄、灌溉、航运、城乡供水等多重功能。随着城市快速发展、污水处理能力滞后等多重原因,整个汤逊湖的水质从2005年III类一度下降到劣V类。

“特别是像含氮、磷的污水进入水体之后,会造成富营养化危害,使得藻类和其他浮游生物异常繁殖,造成水质恶化,加速水体老化。”三峡集团所属长江环保集团汤逊湖项目负责人邓柏松告诉记者,尤其是封闭水体中,藻类的死亡和解体又会将从水体中所吸收的氮、磷元素释放回水体,从而造成水体中藻类的恶性循环,形成二次污染。

2020年5月,汤逊湖水环境综合治理一期工程获武汉市发改委批复后启动。为治理汤逊湖,三峡集团提出“治湖先治湾”“引水活水”的流域治理理念,并创新使用微生物脱氮除磷技术,让最小的生命发挥了最大的作用。

“水面上那些冒出的细密泡泡,就是微生物正在发挥作用。”邓柏松在湖边向记者介绍,“微生物修复的基本思想是在人为促进条件下,通过高效的微生物来吸附、分解、氧化污水中的有机物,达到净化水质的目的。为此我们在汤逊湖子湖红旗湖自北向南的湖面上,布置了1700组EHBR(强化耦合膜生物反应技术)膜组件,总面积达到20万平方米。”

日常工作中,维护人员会通过风机向EHBR膜组件中透氧膜曝气,从而为微生物提供适宜的生长环境。这些新的微生物菌体或被固定在透氧膜上,或分解成无机代谢产物,从而实现水体净化。

“像生长世代时间较长、增殖速度较慢的微生物,如硝化菌、反硝化菌、聚磷菌以及厌氧氨氧化菌都可以在EHBR膜组件上生长。”邓柏松说,这一天然“”,让红旗湖具备了强大的自净能力,水质逐渐稳定转好。

红旗湖作为汤逊湖的子湖,它的水质改善对于整个汤逊湖治理具有重要意义。因为治理大湖的根源在小湖,小湖的水没问题之后,流进大湖后才能干干净净。

“现在的红旗湖经过治理,变得水清岸绿,我们推窗就能看见飞鸟成群、野鸭遨游的景象。清晨和傍晚,我们还能到湖边散步、吹风,心情舒畅。”附近的居民张先生表示。

距离武汉红旗湖500多公里外的安徽芜湖市江东水生态公园,水下的共生系统正不断补给着湖区的生态圈。这个用科技手段打造的生态净水系统使得花鸟、鱼虫、树木和河湖形成了良性的循环,勾勒出别样的“生态风光”。

芜湖市江东水生态公园是长江大保护项目中首个利用水质净化厂尾水建设的水生态公园,通过填料吸附、微生物生化,每天可以净化4万吨从污水处理厂出来的“中水”,实现污水逐级净化,提质增效。

“之前,公园污水横流、一片脏乱,可以说是一个‘污泥滩’。”长江环保集团芜湖三峡水务有限公司副总经理王宽说,因为水质问题,整个水域存在着生态系统脆弱、复氧效率低、生物多样性不足等诸多问题。

2019年,江东水生态公园被纳入芜湖市长江大保护项目;2020年3月,江东水生态公园—中水回用活水示范项目正式开工。构建清水型生态系统成为污水处理的关键一环。

生物调查、生物品种设计、食物链模拟….项目团队人员通过前期的调查分析,明确了清水型水生态系统为公园污水治理的切入点。

“我们前期通过人为导入,初步建立共生系统,中期提供目标种群的繁殖生长环境,优化设计种群,后期通过自然演替,最终形成了‘控藻浮游动物—沉水植物—水生动物—微生物群落’完整闭合的生态链系统。”王宽说。目前,通过重组、完善和优化水体微生物生态系统,公园内整个生态系统固有的物质循环、能量流动和信息传递正稳定进行,构建出了“水清气净”的“生态景观”水体。

随着治理的推进,江东水生态公园的生态系统良性循环还辐射到周边水系。江东水生态公园净化后的清水将回补到两垾水系,带动两垾水系黑臭水体治理达到长治久清的效果,而通过不间断补水,也使得城市水系整体流动起来,进一步改善了水生态环境,提升了城市绿地景观。

“流水不腐,户枢不蠹”,流水之所以不腐,就与微生物净化水体的作用有关。从去除难降解的有机污染物,到助力构建清水型生态系统,三峡集团巧用微生物技术,在助力改善水质的同时,也在持续推动资源循环利用。

在江苏宜兴,三峡集团合作参与的首座新概念水厂——宜兴城市污水资源概念厂便坐落于此,厂内每日约100吨的污泥、蓝藻、畜禽粪便和秸秆等有机质废弃物正通过厌氧工艺进行处理,被用于热电联产,以此实现能量的“回收”。

“这些有机质废弃物产生的沼气,不仅可以产生电能和热能。沼液流回水质净化中心进行再处理,沼渣则被加工成土肥产品,在厂区内的试验田中种植瓜果蔬菜等,全程不产生二次污染,同时实现资源的循环利用。” 长江环保集团长三角分公司执行总经理蔡意介绍道。

污泥变废为宝的背后,和不起眼的微生物又有何现实关联?

“能让污泥变宝的不是物理技术也不是化学试剂,而是一种通过反应器培养的厌氧微生物,它们吃的是废弃物有机质,转化的是沼气。”蔡意指着反应器说,这种微生物可以高效“吃”掉污泥,实现有机固废的稳定化和资源化处理。

蔡意举例说,长期以来,大部分生活污水都使用好氧的活性污泥法进行处理,也就是在氧气和细菌的共同作用下,将污染物氧化掉,但活性污泥消耗巨大的能源,并释放二氧化碳和水;同时,该过程还会产生大量湿污泥,干燥、处置或焚烧这些污泥也会耗费大量能源。

与传统污水处理厂不同,概念厂通过厌氧工艺对污泥进行厌氧消化,以此实现能量的“回收”。“我们的DANAS干式厌氧反应器技术,是专门处理有机质废弃物的厌氧消化技术,有进料含固率高、沼气产量大、抗杂物、无沉积、效率高等特点,有‘大胃王’的称号。”蔡意说。

“我们在内部还配备了加热、保温管,做到储气、反应一体化,可适应中温和高温工艺,可以保证生物反应过程在最佳条件下完成。”蔡意告诉记者,通过前期实践,该技术也已在三峡集团江苏灌云畜禽污染物治理与综合利用项目得到了成功应用。

据了解,自2021年10月正式运行到今年5月,宜兴城市污水资源概念厂已成功处理城市生活污水逾1000万吨,蓝藻处置量逾5000吨,污泥资源化利用逾7000吨,积极开展“水-肥-气”综合利用,目前已实现了厂区内总能源65%-85%的自给率,水质净化中心更是实现了100%能量自给。

守护一江清水,积蓄科技新动能。如今,从武汉红旗湖巧用微生物去除难降解的有机污染物,到芜湖市江东水生态公园水生生态系统的成功构建,再到江苏宜兴城市污水资源概念厂废弃物资源的循环利用,三峡集团创新应用生态环保新技术新工艺新模式,在打造独特高效的长江生态治理“利器”的同时,也为精准治污、科学治污带去了更多可能。

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