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一、項目概況

XXX水庫位于湖南省邵陽市邵陽縣，流域范圍包括武岡市鄧家鋪鎮(zhèn)、邵陽縣蔡橋鄉(xiāng)和長樂鄉(xiāng)等3個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，集雨面積26.5平方公里，總庫容260萬方，常庫容228萬方，農(nóng)田灌溉面積3000畝左右。石燕水庫的主要功能是防洪和灌溉，無發(fā)電和供水功能。

由于石燕水庫庫區(qū)上游歷史上是煤礦重點開采區(qū)，廢棄煤礦造成的礦涌水污染問題突出，生態(tài)系統(tǒng)退化顯著，對周邊鄉(xiāng)村群眾生產(chǎn)生活帶來影響，迫切需要對該流域進行污染綜合治理。2021年4月，中央中央第六生態(tài)環(huán)境保護督察組把邵陽縣長樂礦區(qū)礦涌水污染這一歷史遺留問題作為典型問題進行了通報。

XXX水庫作為長樂礦區(qū)礦涌水污染的集中區(qū)，污染嚴(yán)重，水質(zhì)長期呈酸性，pH值一般為2～6左右，鐵錳、硫酸根離子超標(biāo)，水庫中基本沒有魚蝦，迫切需要開展綜合治理，以改善水質(zhì)。

具體檢測數(shù)據(jù)如下：

二、微生物治理方案確定

針對XXX水庫水質(zhì)情況，本公司本著投資少、操作簡單、處理費用低等為出發(fā)點，制定以菌藻共生生物膜技術(shù)，進行水體微生態(tài)環(huán)境修復(fù)。

三、菌-藻共生生物膜凈化污水原理

3.1碳的去除
    菌-藻生物膜中含碳污染物的去除主要通過異養(yǎng)細(xì)菌、兼養(yǎng)藻類的氧化分解作用以及自養(yǎng)藻類的光合作用。異養(yǎng)細(xì)菌以有機碳源污染物為電子供體，O2為電子受體，通過礦化作用將含碳有機物氧化分解為CO2，其中一部分CO2逸散至環(huán)境中，另一部分被藻細(xì)胞吸收利用，吸收進藻細(xì)胞的CO2在核酮糖二磷酸羧化酶的作用下，經(jīng)過暗反應(yīng)的卡爾文循環(huán)轉(zhuǎn)化為葡萄糖等有機物固定在微藻細(xì)胞內(nèi)；同時，微藻光合作用產(chǎn)生的O2為異養(yǎng)細(xì)菌提供了充足的電子受體，強化了細(xì)菌對含碳有機物的氧化分解過程。當(dāng)水環(huán)境偏堿性時，水體中的無機碳主要以HCO3-的形式存在，微藻可利用胞外碳酸酐酶將HCO3-通過主動運輸吸收至細(xì)胞內(nèi)，轉(zhuǎn)化為CO2，再進行利用，從而實現(xiàn)污水中無機碳的去除。此外，生物膜中兼性營養(yǎng)型的微藻可以CO2及有機碳為碳源，同時進行光合作用和呼吸作用，完成污水中含碳物質(zhì)的去除。

3.2氮、磷的去除
    菌-藻共生生物膜去除含氮磷元素污染物主要包括生物及化學(xué)兩種途徑：其中，生物途徑主要為細(xì)菌及微藻的同化、異化作用。當(dāng)含氮有機化合物進入水體后，生物膜好氧區(qū)域中的細(xì)菌利用藻類光合作用釋放的O2，經(jīng)過氨化反應(yīng)、硝化反應(yīng)等將有機氮化合物分解轉(zhuǎn)化為硝酸鹽氮等無機氮化合物，生成的硝酸鹽氮在生物膜的厭氧區(qū)域內(nèi)經(jīng)反硝化作用，還原成氣態(tài)氮，完成細(xì)菌生物脫氮的過程。同時，經(jīng)細(xì)菌氧化分解產(chǎn)生的無機氮化合物通過同化作用吸收轉(zhuǎn)化為細(xì)菌(主要吸收氨氮)及微藻胞內(nèi)物質(zhì)，實現(xiàn)自身生長發(fā)育。微藻對無機氮磷的吸收具有一定順序，當(dāng)NH4—N、NO3—N和NO2—N在水體中共存時，微藻優(yōu)先吸收NH4—N，并入碳骨架合成胞內(nèi)物質(zhì)，當(dāng)NH4—N被消耗盡時，NO3—N和NO2—N作為N源被微藻吸收利用，并在硝酸鹽還原酶以及亞硝酸鹽還原酶的作用下轉(zhuǎn)化為NH4—N，再被微藻同化為胞內(nèi)物質(zhì)。針對菌-藻生物膜生物除磷途徑，其主要為聚磷菌及微藻的過量吸磷作用，其吸磷能力強于同質(zhì)量下的聚磷菌。菌-藻生物膜中的EPS含有蛋白質(zhì)和多聚糖等成分，具有豐富的含氧官能團，能夠與有機磷發(fā)生配位作用，使有機磷與菌-藻生物膜表面的EPS結(jié)合，通過吸附作用去除。菌-藻共生生物膜去除污水中的C、N、P

污染物原理如圖2所示。

3.3重金屬的去除
    菌-藻生物膜對重金屬的去除原理主要包括吸附作用、生物富集以及由水體pH值變化引起的沉淀作用。菌-藻生物膜對重金屬的吸附作用主要包括靜電吸附和絡(luò)合作用。其分泌的EPS中含有含氧官能團，如羥基、羧基、氨基和膦酰基，具有兩方面的作用，即：使EPS表面帶負(fù)電，通過靜電作用力吸附重金屬離子；提供有效結(jié)合位點，使重金屬與氧、氮、磷等原子通過配位作用生成配位鍵，形成絡(luò)合物。除EPS的吸附作用，菌-藻生物膜還可通過細(xì)胞生物膜和細(xì)胞壁的吸附作用去除重金屬，這是由于微藻和細(xì)菌的細(xì)胞壁或細(xì)胞膜成分中包含蛋白質(zhì)、多聚糖等成分，其表面的配位基團包含的陰離子基團和酸性官能團，如氨基、羧基、羥基以及硫化物等，具有與EPS類似的吸附作用，通過靜電吸附和絡(luò)合作用將重金屬離子吸附至微生物細(xì)胞表面。發(fā)生在活細(xì)胞體內(nèi)的生物富集作用也是重金屬去除的途徑之一，微生物通過主動運輸和胞吞作用使重金屬進入細(xì)胞質(zhì)并與細(xì)胞器相結(jié)合，使重金屬在細(xì)菌和微藻體內(nèi)發(fā)生生物富集。除此之外，由于微藻光合作用引起水體環(huán)境pH值升高，可使重金屬在堿性環(huán)境下通過沉淀作用去除。

四、菌-藻生物膜凈化污水優(yōu)勢

相較于傳統(tǒng)活性污泥法和懸浮菌-藻共生法污水處理技術(shù)，菌-藻生物膜體系具有獨特優(yōu)勢，主要包括：系統(tǒng)抗沖擊負(fù)荷能力強，污染物去除效果好，節(jié)能降耗。

4.1系統(tǒng)抗沖擊負(fù)荷能力強
    細(xì)菌分泌的胞外聚合物能促進微藻與細(xì)菌在載體表面附著，并為菌-藻共生體提供一層保護屏障，抵抗極端環(huán)境(如干燥、極端的pH值和溫度)及緩沖有毒物質(zhì)侵害，同時，增強生物膜結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。此外，菌-藻生物膜系統(tǒng)微生物群落結(jié)構(gòu)豐富，可同時存在自養(yǎng)和異養(yǎng)微生物，有利于維持菌-藻生物膜的生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定。自養(yǎng)微生物主要包括光能自養(yǎng)菌(如藍(lán)細(xì)菌、綠彎菌等)、化能自養(yǎng)菌(如硝化細(xì)菌等)、藻類(硅藻、綠藻等)；異養(yǎng)微生物主要包括異養(yǎng)細(xì)菌、真菌及原生動物。自養(yǎng)和異養(yǎng)微生物間能基于代謝產(chǎn)物交換形成互利共生關(guān)系，更好地適應(yīng)寡營養(yǎng)環(huán)境。在C/N為5的環(huán)境下，仍具有較好的脫氮效果。

4.2污染物去除效果佳
    菌-藻間通過代謝產(chǎn)物交換維持良好的互利共生關(guān)系，使菌-藻生物膜保持較高的生長代謝活性，同時，微藻對氮磷無機鹽具有高效的同化作用，有利于實現(xiàn)同步脫氮除磷。菌-藻生物膜體系具有更優(yōu)異的營養(yǎng)鹽去除效果。

五、微生物產(chǎn)品介紹

1、復(fù)合凈水菌

該產(chǎn)品采用自有發(fā)酵設(shè)備，自主知識產(chǎn)權(quán)研制而成，活菌數(shù)達5億/ml。含枯草芽孢桿菌、光合菌、酵母菌、乳酸菌、硝化和反硝化菌、綠藻等，通過有益微生物和藻以污水中的有機物為營養(yǎng)，快速生長繁殖，使污水中的有機物快速分解轉(zhuǎn)化，是凈水的優(yōu)質(zhì)之選。

采用國內(nèi)先進微生物全自動發(fā)酵設(shè)備發(fā)酵，確保微生物的活性。功能單一菌種精心篩選馴化，適應(yīng)性廣，針對性強。菌種來源由專屬種子庫保存，并擁有獨立分離號，致病性及危害性有明確的檢測，符合國家微生物產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。菌種快速繁殖為優(yōu)勢種群，抑制致病菌和有害藻類繁殖，分解塘底沉積的殘餌、排泄物、死亡動植物及藻類等有機廢物，高效降解COD、氨氮等有機物質(zhì)。減少塘底有機質(zhì)含量，有效改善塘底發(fā)黑、發(fā)臭現(xiàn)象；經(jīng)常使用，能有效減少塘底淤泥沉積。迅速抑制養(yǎng)殖水體中的病原菌，清除養(yǎng)殖水體中的毒害物質(zhì)，減少水體中的懸浮物，增加透明度，有效改善水體環(huán)境。

2、微藻

該產(chǎn)品采用特殊工藝篩選馴化，確保微藻的活性，針對性強，利用污水中的有機物為營養(yǎng)，細(xì)胞能夠快速分裂繁殖、代謝、能有效去除廢水中的BOD，COD，SS，氨氮，總氮指標(biāo)。微藻經(jīng)過馴化后易培養(yǎng)、繁殖快、適應(yīng)性強。同時，微藻能夠作為水系原生動物的培餌起到維持水系環(huán)境系統(tǒng)平衡的重要性。對環(huán)境有較強的忍耐性和自然進化等特性，水系中一旦出現(xiàn)不同的污染物，也能逐步通過自發(fā)或誘導(dǎo)產(chǎn)生新的適應(yīng)能力，具備持久的分裂代謝功能，從而實現(xiàn)水系系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

六、方案的實施

1、第一階段：首先通過向水庫中按每立方水添加復(fù)合凈水菌30ml，三至五天后按每立方水添加25ml特殊馴化微藻。在光合作用下，菌-藻以污染物中的有機物為營養(yǎng)繁殖、代謝，快速形成菌-藻生物膜，從而去除尾水中的有機物、氨氮、磷等污染物，達到減量的目的。

2、第二階段：十五天后，再次過向水體中按每立方污水添加添加復(fù)合凈水菌20ml，三至五天后按每立方水添加20ml特殊馴化綠藻。菌-藻在有氧情況，通過相互協(xié)助，快速形成生物膜，當(dāng)含氮有機化合物進入水體后，細(xì)菌利用藻類光合作用釋放的O2，經(jīng)過氨化反應(yīng)、硝化反應(yīng)等將有機氮化合物分解轉(zhuǎn)化為硝酸鹽氮等無機氮化合物，生成的硝酸鹽氮在生物膜的厭氧區(qū)域內(nèi)經(jīng)反硝化作用，還原成氣態(tài)氮，完成細(xì)菌生物脫氮的過程。同時，經(jīng)細(xì)菌氧化分解產(chǎn)生的無機氮化合物通過同化作用吸收轉(zhuǎn)化為細(xì)菌(主要吸收氨氮)及微藻胞內(nèi)物質(zhì)，實現(xiàn)自身生長發(fā)育，從而水體中SS、氨氮、COD、P等主要污染參考指標(biāo)。

七、項目菌劑投資

八、處理效果

    通過添加微生物凈水菌及微藻，依靠菌-藻生物膜處理技術(shù)，一個月后，該水庫中水色，水質(zhì)可見度大幅提高，水中污染物的治理指標(biāo)完全達到預(yù)期效果，得到了業(yè)主方的高度認(rèn)可。檢測數(shù)據(jù)如下：