湖南奧菌科技有限公司
Hunan Ao Jun Technology Co., Ltd
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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、邵陽縣蔡橋鄉和長樂鄉等3個鄉鎮，集雨面積26.5平方公里，總庫容260萬方，常庫容228萬方，農田灌溉面積3000畝左右。石燕水庫的主要功能是防洪和灌溉，無發電和供水功能。
由于石燕水庫庫區上游歷史上是煤礦重點開采區，廢棄煤礦造成的礦涌水污染問題突出，生態系統退化顯著，對周邊鄉村群眾生產生活帶來影響，迫切需要對該流域進行污染綜合治理。2021年4月，中央中央第六生態環境保護督察組把邵陽縣長樂礦區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水庫作為長樂礦區礦涌水污染的集中區，污染嚴重，水質長期呈酸性，pH值一般為2～6左右，鐵錳、硫酸根離子超標，水庫中基本沒有魚蝦，迫切需要開展綜合治理，以改善水質。
具體檢測數據如下：
二、微生物治理方案確定
針對XXX水庫水質情況，本公司本著投資少、操作簡單、處理費用低等為出發點，制定以菌藻共生生物膜技術，進行水體微生態環境修復。
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細菌、兼養藻類的氧化分解作用以及自養藻類的光合作用。異養細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逸散至環境中，另一部分被藻細胞吸收利用，吸收進藻細胞的CO2在核酮糖二磷酸羧化酶的作用下，經過暗反應的卡爾文循環轉化為葡萄糖等有機物固定在微藻細胞內；同時，微藻光合作用產生的O2為異養細菌提供了充足的電子受體，強化了細菌對含碳有機物的氧化分解過程。當水環境偏堿性時，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胞內，轉化為CO2，再進行利用，從而實現污水中無機碳的去除。此外，生物膜中兼性營養型的微藻可以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兩種途徑：其中，生物途徑主要為細菌及微藻的同化、異化作用。當含氮有機化合物進入水體后，生物膜好氧區域中的細菌利用藻類光合作用釋放的O2，經過氨化反應、硝化反應等將有機氮化合物分解轉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域內經反硝化作用，還原成氣態氮，完成細菌生物脫氮的過程。同時，經細菌氧化分解產生的無機氮化合物通過同化作用吸收轉化為細菌(主要吸收氨氮)及微藻胞內物質，實現自身生長發育。微藻對無機氮磷的吸收具有一定順序，當NH4—N、NO3—N和NO2—N在水體中共存時，微藻優先吸收NH4—N，并入碳骨架合成胞內物質，當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化為NH4—N，再被微藻同化為胞內物質。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量下的聚磷菌。菌-藻生物膜中的EPS含有蛋白質和多聚糖等成分，具有豐富的含氧官能團，能夠與有機磷發生配位作用，使有機磷與菌-藻生物膜表面的EPS結合，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表面帶負電，通過靜電作用力吸附重金屬離子；提供有效結合位點，使重金屬與氧、氮、磷等原子通過配位作用生成配位鍵，形成絡合物。除EPS的吸附作用，菌-藻生物膜還可通過細胞生物膜和細胞壁的吸附作用去除重金屬，這是由于微藻和細菌的細胞壁或細胞膜成分中包含蛋白質、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，通過靜電吸附和絡合作用將重金屬離子吸附至微生物細胞表面。發生在活細胞體內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胞質并與細胞器相結合，使重金屬在細菌和微藻體內發生生物富集。除此之外，由于微藻光合作用引起水體環境pH值升高，可使重金屬在堿性環境下通過沉淀作用去除。
四、菌-藻生物膜凈化污水優勢
相較于傳統活性污泥法和懸浮菌-藻共生法污水處理技術，菌-藻生物膜體系具有獨特優勢，主要包括：系統抗沖擊負荷能力強，污染物去除效果好，節能降耗。
4.1系統抗沖擊負荷能力強
細菌分泌的胞外聚合物能促進微藻與細菌在載體表面附著，并為菌-藻共生體提供一層保護屏障，抵抗極端環境(如干燥、極端的pH值和溫度)及緩沖有毒物質侵害，同時，增強生物膜結構穩定性。此外，菌-藻生物膜系統微生物群落結構豐富，可同時存在自養和異養微生物，有利于維持菌-藻生物膜的生態系統穩定。自養微生物主要包括光能自養菌(如藍細菌、綠彎菌等)、化能自養菌(如硝化細菌等)、藻類(硅藻、綠藻等)；異養微生物主要包括異養細菌、真菌及原生動物。自養和異養微生物間能基于代謝產物交換形成互利共生關系，更好地適應寡營養環境。在C/N為5的環境下，仍具有較好的脫氮效果。
4.2污染物去除效果佳
菌-藻間通過代謝產物交換維持良好的互利共生關系，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，有利于實現同步脫氮除磷。菌-藻生物膜體系具有更優異的營養鹽去除效果。
五、微生物產品介紹
1、復合凈水菌
該產品采用自有發酵設備，自主知識產權研制而成，活菌數達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，快速生長繁殖，使污水中的有機物快速分解轉化，是凈水的優質之選。
采用國內先進微生物全自動發酵設備發酵，確保微生物的活性。功能單一菌種精心篩選馴化，適應性廣，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，符合國家微生物產品標準。菌種快速繁殖為優勢種群，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。減少塘底有機質含量，有效改善塘底發黑、發臭現象；經常使用，能有效減少塘底淤泥沉積。迅速抑制養殖水體中的病原菌，清除養殖水體中的毒害物質，減少水體中的懸浮物，增加透明度，有效改善水體環境。
2、微藻
該產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，細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。微藻經過馴化后易培養、繁殖快、適應性強。同時，微藻能夠作為水系原生動物的培餌起到維持水系環境系統平衡的重要性。對環境有較強的忍耐性和自然進化等特性，水系中一旦出現不同的污染物，也能逐步通過自發或誘導產生新的適應能力，具備持久的分裂代謝功能，從而實現水系系統的穩定運行。
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，通過相互協助，快速形成生物膜，當含氮有機化合物進入水體后，細菌利用藻類光合作用釋放的O2，經過氨化反應、硝化反應等將有機氮化合物分解轉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域內經反硝化作用，還原成氣態氮，完成細菌生物脫氮的過程。同時，經細菌氧化分解產生的無機氮化合物通過同化作用吸收轉化為細菌(主要吸收氨氮)及微藻胞內物質，實現自身生長發育，從而水體中SS、氨氮、COD、P等主要污染參考指標。
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，一個月后，該水庫中水色，水質可見度大幅提高，水中污染物的治理指標完全達到預期效果，得到了業主方的高度認可。檢測數據如下：
