生化工程的生化延伸效應對富營養(yǎng)化水庫的生物修復作用
摘要：中國南方一座依靠長距離明渠工程引來江水補給的城市供水水庫，由于明渠水被污染而水庫呈現(xiàn)富營養(yǎng)化，從而導致從水庫另端取水的自來水廠原水水質(zhì)惡化。在水庫進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，顯著改善了水庫的進水水質(zhì)。生化工程的生化延伸效應明顯提高了水庫的自凈能力，水庫得到了顯著的生物修復效果，從而保證了從水庫另端取水的水廠獲得水質(zhì)合格的原水。
關鍵詞：水庫，富營養(yǎng)化，生物接觸氧化，除污染，生化延伸效應，生物修復
1 水污染導致城市供水水庫富營養(yǎng)化
我國南方的一座庫容為3500多萬m3的城市供水水庫，主要依靠廣東東江的水通過80多公里長的輸水明渠和提升泵站組成的引水工程將水輸入該水庫。20世紀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，導致進水庫水的水質(zhì)不斷惡化。水庫雖有一定的自凈能力，但由于水庫的污染負荷受納量超過了水庫自凈能力，長年的污染累積逐漸破壞水庫生態(tài)平衡，導致水庫自凈能力逐漸下降。表1顯示1991年至1996年該水庫入口處和位于水庫另端的自來水廠取水口處的各年度氨氮的年平均值，由于入庫水的氨氮連年較高，且越來越差，水庫的氨氮自凈率由1993年以前的80%左右銳降到1996年的30%左右，水庫的生態(tài)環(huán)境遭到嚴重威脅。表2顯示1996年該水庫入口和水廠取水口的主要污染指標的年平均值。從表2的有關數(shù)據(jù)可知：由于水庫連續(xù)多年超負荷納污，庫中水質(zhì)已達不容忽視的富營養(yǎng)化程度，必須盡早采取有效措施來改善水庫水質(zhì)，以有利于從該水庫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的進水水質(zhì)
為了有效改善水庫的進水水質(zhì)，經(jīng)過一系列的方案論證和試驗研究等工作后，有關部門決定在水庫庫尾的原水入口端興建設計水量規(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庫的受污染原水。該生化工程于1998年12月建成投入運行后，降解去除了進水中的大部分氨氮，并不同程度地降解去除了進水中的CODMn、BOD5、色度、鐵、錳、鉛、鋅和藻類等，提高了水中的溶解氧。
該水庫生化工程投入運行后，1999年及2000年的生化工程進水和出水的氨氮、CODMn、BOD5等水質(zhì)指標的年平均值和年平均去除率列于表3。由表3可知：雖然水庫入口的水中氨氮及CODMn等指標比1996年的水庫入口水進一步加劇惡化，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)，明顯減輕了水庫的納污負荷。
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3 生化工程出水的生化延伸效應對水庫的生物修復作用
生化工程出水進入水庫，由于水中存在相當數(shù)量的硝化細菌和異養(yǎng)細菌等微生物，能在水庫中繼續(xù)生長繁殖和對水中污染物進行生物降解，對水庫水質(zhì)有幫助提高自凈效果的生物修復作用。
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NH4＋－N自凈率，列于表4。
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將生化工程投入運行前后各年的水庫入口、生化工程進、出水和水廠取水口的NH4＋－N年平均值，以及水庫NH4＋－N自凈率等數(shù)據(jù)，集中點繪在圖1上表達，便于相對看出進水庫水的歷年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、并參照有關表中的具體數(shù)據(jù)，可以看出以下幾點：
(1) 水庫進水的各年NH4＋－N平均值逐漸升高，至生化工程投入運行后的1999年及2000年的NH4＋－N年均值更高達3.32mg/L和4.68mg/L，超過《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》（GB3838-2002）中對集中式生活飲用水水源地一級保護區(qū)要求的Ⅱ類水氨氮應≤0.5mg/L的6～9倍以上，可見水庫進水水質(zhì)污染非常嚴重。
(2) 雖然生化工程投運后的1999年及2000年水庫進水的NH4＋－N年平均值比投運前的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年水庫進水的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NH4＋－N的年平均自凈率隨著逐年水庫進水的 NH4＋－N年平均值升高而急劇銳降。生化工程投運后的1999年及2000年，雖然水庫進水的NH4＋－N值遠高于1996年以前，但水庫水的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后其出水進入水庫發(fā)揮了顯著的生化延伸效應，逆轉(zhuǎn)水庫的富營養(yǎng)化進程，對水庫起到了很好的生物修復作用。
(4) 生化工程建成投運后，1999年及2000年的水庫NH4＋－N年平均總?cè)コ史謩e高達84.3%和81.4%。雖然此時水庫進水NH4＋－N已是1991年進水NH4＋－N的6～9倍，然而NH4＋－N總?cè)コ蕝s能達到1991年水庫NH4＋－N自凈率的相同水平？梢娫谒畮斓氖芪廴舅M入處修建合適的生化工程，能對這些受污染的水體起到明顯的除污染作用。
4 結論
(1) 興建合適的大型生物接觸氧化工程處理進水庫的受污染原水，能經(jīng)濟高效地去除水中許多污染物質(zhì)，顯著改善進庫水的水質(zhì)。
(2) 生化工程出水進入水庫后，能在水庫中發(fā)揮顯著的生化延伸效應，提高水庫水的自凈能力，起到很好的生物修復作用，使被污染的水資源得以凈化再生和可持續(xù)利用，對某些被污染水庫、湖泊等水域提供了修復生態(tài)環(huán)境的有益啟示。
(3) 生化工程對受污染水庫的生物修復作用是有一定限度的，要保護好水庫的生態(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庫原水的污染發(fā)展趨勢，嚴格防止沿途污水排入水庫前的引水明渠工程中。
參考文獻
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