生物修复是环境工程领域刚刚兴起的一门新技术，已被成功的应用于城市黑臭河道治理在城市黑臭河道生物修复中，当河道纳污远远超过其自净能力时，必须对河水进行一定预处理，在此基础上，通过底泥生物氧化、水体增氧、水体生态恢复等技术手段，对河道进行生物修复。氧化塘技术是有机废水、特别是生活污水处理的有效手段，本研究利用废弃鱼塘，将其改造成氧化塘，对上游黑臭水体进行预处理，结合河道生物修复技术，治理城市河道水体黑臭，试图探索一套无法截污的城市黑臭河道的生物预处理方法和生物修复技术体系。
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治理河道概况及预处理方法
1.1河道概况
古廖涌全长约m,以广花高速公路为界，上游长约m,下游长约m,本试验治理河段为广花高速公路以下m河段，该河段平均宽约40m,下游通过庆丰桥、潭村支涌、煤涌等直达海口排灌站。
1.2氧化塘布置
氧化塘进水口位于广花高速公路以下20m处,出水口位于1号坝上游75m处，由3个自然鱼塘改造而成，分为相互串联的1、2、3号塘，氧化塘平均深度1.2m,1号塘为强曝气塘，内置1台表曝机（7.50kw,增氧量为O2：16kg/h）和2台水车式增氧机（1.50kw,增氧量为。2：2.6kg/h）,表曝机安装处用格栅围成12mX10m的水面，投置10m3悬浮填料，1号塘进水口釆用格栅井，由3台离心式抽水机（其中1台2.5kW、流量t/h，2台1.5kW、流量t/h，一用二备）将上游污水泵入氧化塘，根据上游污水流量调整氧化塘污水进水量，2号塘沉淀池设置污泥泵，不定期将污泥回流至1号塘，其四周氧化沟设置4台水车式增氧机，沉淀池通过管道连接3号塘，3号塘为生态系统塘，主要将经1、2号塘氧化分解的污水进行沉淀并继续分解，形成自然好氧生物系统。氧化塘总面积m2,水体容积m3,按平均日进水量t计算，有机负荷为BOD5：.35kg/d,水力停留时间为1.2d,氧化塘总曝气量为2：31.6kg/h,容积负荷为BOD5:0.kg/（d?rr3）（图1）。
1.3氧化塘药物处理
将氧化塘原储存水排出2/3,用离心泵将上游黑臭水体泵入并灌满3个氧化塘，利用河道底泥接种专业培养基，定向扩增河涌土著微生物，制成土著微生物培养液，每天用微生物培养液（细菌含量1Xpic/mL）50mg/L^底泥生物氧化剂10mg/L和生物促生液Bioenergizer（简称BE,美国普罗术公司提供）5mg/L、生物解毒剂Micatrol（简称MIC,美国普罗术公司提供）2mg/L,全池泼洒5d,并开动所有增氧设备和污泥回流泵。氧化塘生物系统启动后，即进入氧化塘运行试验和河道增氧试验。
1.4河道生物修复
在广花高速公路附近人工垒坝截流，使上游污染水体全部经氧化塘预处理后再排入河道，在此基础上，对古廖涌氧化塘下游河段进行生物修复。古廖涌黑臭河道生物治理主要采用底泥生物氧化、水体生物修复和河道生态恢复等措施。
1.5样点及采样方法
氧化塘采样点分别位于进水口（1#）、1号塘表曝机下游（2#）、1号塘出水口（3#）、2号塘出水口（4#）、3号塘出水口（5#）。用mL取样瓶直接取样。并于当天测定各项指标（图1）。
1.6测定项目及方法
1.6.1理化指标测定及方法
DO：采用上海产溶解氧测定仪，于每天上午11：00现场测定：透明度：釆用自制塞氏盘进行测定，于每天上午11：00现场测定;；pH：采用上海产笔式pH计，于每天上午11：00现场测定；NH3-N:釆用纳氏比色法进行测定“叫CODcr：釆用重铬酸钾法测定；TN：采用凯氏定氮法测定；TP：釆用分光光度法测定。
1.6.2生物学指标测定及方法
细菌总量：采用平板培养法微型动物：用吸管吸取1滴（约0.05mL）水样，在血球计数板上直接进行活体观察并计数；浮游藻类：将水样用鲁哥氏碘液固定，用显微镜观察鉴定并计数，每样点计数3次，数量取3次之和，藻类鉴定的最小分类单位为属叫chla测定:按《湖泊富营养调查规范》进行。
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试验结果与分析
2.1进水水质特征分析
古廖涌受纳石井工业区工业废水和红星、庆丰等村生活污水，上游工业废水排放口水体COD：-mg/L；BOD5：36~42mg/L以上；DO：0.3mg/L以下。该河涌为感潮河涌，受下游珠江西航道（卫生河）、石井河潭村支流潮汐影响，上游工业废水和生活污水在治理河段内作往复运动，使近十年来该河段河水一直处于黑臭状态，同时大量污染物淤积形成0.8~1.3m的黑臭底泥。氧化塘位于广花高速公路下游，氧化塘入水口水体COD为mg/L左右，NH3-N为15mg/L左右，水体常年黑臭。
2.2氧化塘对CODg、NH3-N除去效果
河道黑臭的根本原因是水体缺氧，河道水体溶解氧主要由藻类光合放氧、大气复氧、水体和底泥耗氧等因素决定，水体CODbNH3-N与溶解氧密切相关，氧化塘能有效除出上游黑臭水体CODcr和NH3-N,在污水进水量为4t/d以内（即污水停留时间为1.4d以上）,O2：15.6kg/h的增氧曝气量即可满足污水处理要求,CODcr除去率在50%以上,NH3-N除去率在40%以上。
2.2.1不同水力负荷对CODcr、NH3-N处理效果影响
氧化塘对上游黑臭水体COD"NH3-N除去率与水力负荷密切相关，随污水进水量增加而减少，随污水停留时间增加而增加（图2）。
2.2.2不同曝气量对处理效果影响
CODcr、NH3-N除去率随氧化塘曝气量增加而增加，当氧化塘水力负荷增加而降低其对COD、NH3-N处理效果时，可适当增加曝气，提高COD*、NH3-N除去率，本试验中，当污水进水量增加到t/d（即污水停留时间为0.89d以下）时，为了达到理想的处理效果，必须适当加大氧化塘增氧曝气量，本研究表明，O2：31.6kg/h的增氧曝气量也可取得和1.4d停留时间，O2:15.6kg/h的增氧曝气量相似的效果（图3）。
2.3氧化塘对TN、TP除去效果
TN、TP是河道水体富营养化的重要指标，氧化塘对污水TN、TP有一定除去率，特别是2号塘厌氧好氧工艺的设计，本试验中氧化塘对TN、TP除去率在35%和40%以上。
2.3.1不同水力负荷对TN、TP处理效果影响
和CODcr、NH3-N一样，氧化塘对TN、TP除去率随污水进水量増加而减少，但当污水进水量由t/h升至t/h时，氧化塘对TN、TP除去率并没有出现大幅度下降（图4）。
2.3.2不同曝气量对TN、TP处理效果影响
氧化塘对TN、TP除去率随氧化塘曝气量增加而增加，由于本试验中采用水车式增氧机和表曝机两种增氧方式，当表曝机启动时搅动底泥微生物，这可能是增氧量由15.6kg/h升至31.6kg/h时，TN、TP除去率大幅度提高的原因（图5）。
2.4氧化塘对污水生态系统形成的影响
经过1号塘的强氧化曝气，2号塘的厌氧好氧工艺和3号塘的生态系统恢复，对上游黑臭水体COD-NH3-N、TN、TP具有较高的去除率。生态塘水体DO稳定在4mg/L左右,chla稳定在9.8pg/L左右，镜检发现水体中存在大量浮游动物。说明污水经过氧化塘处理，逐步形成了以菌藻共生为主，由藻类、原生动物、浮游动物、鱼类等参与的多级食物链组成的复杂生态系统。
2.5氧化塘处理上游污水后河道生物修复效果
在每天进水流量-m3,水力保留时间为0.2-0.4d的高负荷工业废水和生活污水冲量下，在完全没有截污的情况下，通过氧化塘对上游黑臭水体预处理以及河道生物修复，消除了水体黑臭现象，从上游到下游：水色由暗黄逐步转为黄、黄绿；在上游不断流入污水情况下，CODcr除去率达50%以上，NH3-N除去率为70%,H2S除去率达80%以上，治理河段中游CODw在80mg/L以下，NH3-N在6mg/L以下，下游COD≥在60mg/L以下，NH3-N在4mg/L以下，河涌水体生物多样性增加，生物链延长，先后出现大量枝角类和棧足类动物，系统稳定后出现大量鱼类。
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讨论
3.1氧化塘是黑臭河道治理的有效的预处理措施对于无法截污的城市黑臭河涌，如果河水纳污量过大，远远超过河涌自净能力，必须应用环境工程的手段对河水进行预处理，在此基础上对河涌进行生物修复。
生物稳定塘也称氧化塘，是一种利用天然净化能力的生物处理构筑物，可直接利用旧河道、河滩、沼泽、及无农业利用价值的鱼塘、荒地等进行改造,其优点是基建投资少、运行管理简单、耗能小、处理费用低，约为传统污水处理厂的1/3?1/5、可进行综合利用(如养殖水生动物和植物等)，更为重要的是，污水经过氧化塘处理，可形成多级食物网的复合生态系统，这对河涌生物修复是极为有利的。
本试验中，我们釆用机械曝气和传统工艺中的氧化塘技术有机组合，并利用生物修复技术,加速氧化塘生物系统的形成。其基本工艺见图6.
由于河水污染程度较高，含氧量低，黑臭严重,为了能在较短时间内将河水中含氧量提高，保证兼氧塘的处理效果，因此采用强氧化曝气工艺做为河水的预处理工艺。强氧化曝气池内设置悬浮球填料，采用表面曝气机进行表面强烈曝气，微生物部分固着于填料、部分悬浮于污水中，以提高容积负荷，克服污泥膨胀问题，简化管理，増加其对水质骤变的适用能力。
强氧化曝气池的出水自流入兼性塘，进入二级氧化塘处理工艺。氧化塘设置为环行流形式，中间为沉淀区，可回流污泥及生物菌种至强氧化曝气池，外环圈配置水车增氧机4台进行供氧。
兼性塘的处理出水自流入生态塘，受污染的河水经过前段处理后，污染物已大幅度被去除，河水基本恢复了原有的自净能力，因此，可放养鱼类等高等动物，通过水生植物的光合作用及生态食物链，对河水做进一步净化处理。污水经过氧化塘处理，可形成多级食物网的复合生态系统，直接排入河涌。
在污水进水量为4t/d以内(即污水停留时间为1.4d以上)，容积负荷为BODS:0.05kg/(m3d)的情况下，。2：15.6kg/h的增氧曝气量即可满足污水处理要求，CODcr除去率在50%以上，NH3-N除去率在40%以上，TN、TP除去率在35%和40%以上，经过氧化塘处理，形成多级食物链组成的复杂生态系统，有助于河涌底泥和水体生物修复以及洁净好氧生态系统建立。
本研究表明，氧化塘技术是城市黑臭河涌治理的一种有效的预处理措施，对于无法截污的城郊河涌，可利用空闲用地或鱼塘进行改造，对无空闲用地或鱼塘的城市河涌，可直接在河道进行。
3.2黑臭河道生物修复中的氧化塘处理目标
河道黑臭根本原因在于河道底泥和水体耗氧造成水体缺氧，微生物以厌氧为主，有机物的不完全分解产生H2SNH3等有毒物质，缺氧和有毒物质使以氧为呼吸代谢底物的原生动物、后生动物、高等动物等大部分生物死亡，河道生态系统崩溃，自净能力丧矢。因此，改变河道微生物区系，接种河道生物系统(包括藻类、好氧土著微生物、原生动物、后生动物等)是黑臭河道生物修复的重要的技术环节。黑臭河道生物修复中的氧化塘预处理目标除了除去一定CODcr、NH3-N、TN、TP等耗氧物质和营养盐外，更为重要的是通过氧化塘生态处理，形成以菌藻共生为主，由藻类、原生动物、浮游动物、鱼类等参与的多级食物链组成的复杂生态系统。
3.3黑臭河道生物修复中氧化塘设计参数
本研究表明,在污水进水量为4t/d以内(即污水停留时间为1.4d以上)，容积负荷为BOD5:0.05kg/(m3-d)的情况下，02：15.6kg/h的增氧曝气量即可满足污水处理要求，COD除去率在50%以上，NHrN除去率在40%以上，TN、TP除去率在35%和40%以上，水力负荷提高，曝气量必须相应增加。经过氧化塘处理，形成多级食物链组成的复杂生态系统，有助于河涌底泥和水体生物修复以及洁净好氧生态系统建立。
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