一、项目概况

XXX水库位于湖南省邵阳市邵阳县，流域范围包括武冈市邓家铺镇、邵阳县蔡桥乡和长乐乡等3个乡镇，集雨面积26.5平方公里，总库容260万方，常库容228万方，农田灌溉面积3000亩左右。石燕水库的主要功能是防洪和灌溉，无发电和供水功能。

由于石燕水库库区上游历史上是煤矿重点开采区，废弃煤矿造成的矿涌水污染问题突出，生态系统退化显著，对周边乡村群众生产生活带来影响，迫切需要对该流域进行污染综合治理。2021年4月，中央中央第六生态环境保护督察组把邵阳县长乐矿区矿涌水污染这一历史遗留问题作为典型问题进行了通报。

XXX水库作为长乐矿区矿涌水污染的集中区，污染严重，水质长期呈酸性，pH值一般为2～6左右，铁锰、硫酸根离子超标，水库中基本没有鱼虾，迫切需要开展综合治理，以改善水质。

具体检测数据如下：

二、微生物治理方案确定

针对XXX水库水质情况，本公司本着投资少、操作简单、处理费用低等为出发点，制定以菌藻共生生物膜技术，进行水体微生态环境修复。

三、菌-藻共生生物膜净化污水原理

3.1碳的去除
    菌-藻生物膜中含碳污染物的去除主要通过异养细菌、兼养藻类的氧化分解作用以及自养藻类的光合作用。异养细菌以有机碳源污染物为电子供体，O2为电子受体，通过矿化作用将含碳有机物氧化分解为CO2，其中一部分CO2逸散至环境中，另一部分被藻细胞吸收利用，吸收进藻细胞的CO2在核酮糖二磷酸羧化酶的作用下，经过暗反应的卡尔文循环转化为葡萄糖等有机物固定在微藻细胞内；同时，微藻光合作用产生的O2为异养细菌提供了充足的电子受体，强化了细菌对含碳有机物的氧化分解过程。当水环境偏碱性时，水体中的无机碳主要以HCO3-的形式存在，微藻可利用胞外碳酸酐酶将HCO3-通过主动运输吸收至细胞内，转化为CO2，再进行利用，从而实现污水中无机碳的去除。此外，生物膜中兼性营养型的微藻可以CO2及有机碳为碳源，同时进行光合作用和呼吸作用，完成污水中含碳物质的去除。

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学两种途径：其中，生物途径主要为细菌及微藻的同化、异化作用。当含氮有机化合物进入水体后，生物膜好氧区域中的细菌利用藻类光合作用释放的O2，经过氨化反应、硝化反应等将有机氮化合物分解转化为硝酸盐氮等无机氮化合物，生成的硝酸盐氮在生物膜的厌氧区域内经反硝化作用，还原成气态氮，完成细菌生物脱氮的过程。同时，经细菌氧化分解产生的无机氮化合物通过同化作用吸收转化为细菌(主要吸收氨氮)及微藻胞内物质，实现自身生长发育。微藻对无机氮磷的吸收具有一定顺序，当NH4—N、NO3—N和NO2—N在水体中共存时，微藻优先吸收NH4—N，并入碳骨架合成胞内物质，当NH4—N被消耗尽时，NO3—N和NO2—N作为N源被微藻吸收利用，并在硝酸盐还原酶以及亚硝酸盐还原酶的作用下转化为NH4—N，再被微藻同化为胞内物质。针对菌-藻生物膜生物除磷途径，其主要为聚磷菌及微藻的过量吸磷作用，其吸磷能力强于同质量下的聚磷菌。菌-藻生物膜中的EPS含有蛋白质和多聚糖等成分，具有丰富的含氧官能团，能够与有机磷发生配位作用，使有机磷与菌-藻生物膜表面的EPS结合，通过吸附作用去除。菌-藻共生生物膜去除污水中的C、N、P

污染物原理如图2所示。

3.3重金属的去除
    菌-藻生物膜对重金属的去除原理主要包括吸附作用、生物富集以及由水体pH值变化引起的沉淀作用。菌-藻生物膜对重金属的吸附作用主要包括静电吸附和络合作用。其分泌的EPS中含有含氧官能团，如羟基、羧基、氨基和膦酰基，具有两方面的作用，即：使EPS表面带负电，通过静电作用力吸附重金属离子；提供有效结合位点，使重金属与氧、氮、磷等原子通过配位作用生成配位键，形成络合物。除EPS的吸附作用，菌-藻生物膜还可通过细胞生物膜和细胞壁的吸附作用去除重金属，这是由于微藻和细菌的细胞壁或细胞膜成分中包含蛋白质、多聚糖等成分，其表面的配位基团包含的阴离子基团和酸性官能团，如氨基、羧基、羟基以及硫化物等，具有与EPS类似的吸附作用，通过静电吸附和络合作用将重金属离子吸附至微生物细胞表面。发生在活细胞体内的生物富集作用也是重金属去除的途径之一，微生物通过主动运输和胞吞作用使重金属进入细胞质并与细胞器相结合，使重金属在细菌和微藻体内发生生物富集。除此之外，由于微藻光合作用引起水体环境pH值升高，可使重金属在碱性环境下通过沉淀作用去除。

四、菌-藻生物膜净化污水优势

相较于传统活性污泥法和悬浮菌-藻共生法污水处理技术，菌-藻生物膜体系具有独特优势，主要包括：系统抗冲击负荷能力强，污染物去除效果好，节能降耗。

4.1系统抗冲击负荷能力强
    细菌分泌的胞外聚合物能促进微藻与细菌在载体表面附着，并为菌-藻共生体提供一层保护屏障，抵抗极端环境(如干燥、极端的pH值和温度)及缓冲有毒物质侵害，同时，增强生物膜结构稳定性。此外，菌-藻生物膜系统微生物群落结构丰富，可同时存在自养和异养微生物，有利于维持菌-藻生物膜的生态系统稳定。自养微生物主要包括光能自养菌(如蓝细菌、绿弯菌等)、化能自养菌(如硝化细菌等)、藻类(硅藻、绿藻等)；异养微生物主要包括异养细菌、真菌及原生动物。自养和异养微生物间能基于代谢产物交换形成互利共生关系，更好地适应寡营养环境。在C/N为5的环境下，仍具有较好的脱氮效果。

4.2污染物去除效果佳
    菌-藻间通过代谢产物交换维持良好的互利共生关系，使菌-藻生物膜保持较高的生长代谢活性，同时，微藻对氮磷无机盐具有高效的同化作用，有利于实现同步脱氮除磷。菌-藻生物膜体系具有更优异的营养盐去除效果。

五、微生物产品介绍

1、复合净水菌

该产品采用自有发酵设备，自主知识产权研制而成，活菌数达5亿/ml。含枯草芽孢杆菌、光合菌、酵母菌、乳酸菌、硝化和反硝化菌、绿藻等，通过有益微生物和藻以污水中的有机物为营养，快速生长繁殖，使污水中的有机物快速分解转化，是净水的优质之选。

采用国内先进微生物全自动发酵设备发酵，确保微生物的活性。功能单一菌种精心筛选驯化，适应性广，针对性强。菌种来源由专属种子库保存，并拥有独立分离号，致病性及危害性有明确的检测，符合国家微生物产品标准。菌种快速繁殖为优势种群，抑制致病菌和有害藻类繁殖，分解塘底沉积的残饵、排泄物、死亡动植物及藻类等有机废物，高效降解COD、氨氮等有机物质。减少塘底有机质含量，有效改善塘底发黑、发臭现象；经常使用，能有效减少塘底淤泥沉积。迅速抑制养殖水体中的病原菌，清除养殖水体中的毒害物质，减少水体中的悬浮物，增加透明度，有效改善水体环境。

2、微藻

该产品采用特殊工艺筛选驯化，确保微藻的活性，针对性强，利用污水中的有机物为营养，细胞能够快速分裂繁殖、代谢、能有效去除废水中的BOD，COD，SS，氨氮，总氮指标。微藻经过驯化后易培养、繁殖快、适应性强。同时，微藻能够作为水系原生动物的培饵起到维持水系环境系统平衡的重要性。对环境有较强的忍耐性和自然进化等特性，水系中一旦出现不同的污染物，也能逐步通过自发或诱导产生新的适应能力，具备持久的分裂代谢功能，从而实现水系系统的稳定运行。

六、方案的实施

1、第一阶段：首先通过向水库中按每立方水添加复合净水菌30ml，三至五天后按每立方水添加25ml特殊驯化微藻。在光合作用下，菌-藻以污染物中的有机物为营养繁殖、代谢，快速形成菌-藻生物膜，从而去除尾水中的有机物、氨氮、磷等污染物，达到减量的目的。

2、第二阶段：十五天后，再次过向水体中按每立方污水添加添加复合净水菌20ml，三至五天后按每立方水添加20ml特殊驯化绿藻。菌-藻在有氧情况，通过相互协助，快速形成生物膜，当含氮有机化合物进入水体后，细菌利用藻类光合作用释放的O2，经过氨化反应、硝化反应等将有机氮化合物分解转化为硝酸盐氮等无机氮化合物，生成的硝酸盐氮在生物膜的厌氧区域内经反硝化作用，还原成气态氮，完成细菌生物脱氮的过程。同时，经细菌氧化分解产生的无机氮化合物通过同化作用吸收转化为细菌(主要吸收氨氮)及微藻胞内物质，实现自身生长发育，从而水体中SS、氨氮、COD、P等主要污染参考指标。

七、项目菌剂投资

八、处理效果

    通过添加微生物净水菌及微藻，依靠菌-藻生物膜处理技术，一个月后，该水库中水色，水质可见度大幅提高，水中污染物的治理指标完全达到预期效果，得到了业主方的高度认可。检测数据如下：