曝气对黑臭河道污染物释放的影响

利用黑臭河道模拟装置,对比研究了在静置和人工曝气2种方式下底泥污染释放特征及对上覆水水质的影响。结果表明,与静置释放相比,人工曝气促使实验前期底泥污染物快速释放,使得上覆水体中的各项污染物指标上升;随着水体中DO浓度的增加,硝化细菌、嗜磷菌等好氧细菌的活性增强,水体中的COD、氨氮、TN和TP得到降解或转化,浓度快速下降。实验期内,人工曝气底泥中TN、TP的平均释放速率分别为:-0.11 g/(m2·d)和-0.02 g/(m2·d),并且TP由最初的0.96 mg/L降到最终的0.48 mg/L,去除率达到50.00%。人工曝气在前期对水体中各污染指标有升高的影响,但增加了水体中的DO浓度,可以有效地抑制底泥中氮和磷的释放,对水体有机污染物、TN及TP有一定的削减作用,因此,该技术适合黑臭河道的水体修复。     

生物滞留池对屋面径流基本污染物的控制

快速的城市化导致不透水性下垫面急剧增加,进而加剧了径流污染,尤其是屋面径流污染。生物滞留池作为低影响开发理念的核心措施之一,对径流的净化效果显著。以屋面径流为控制对象,设计了3个生物滞留池用于探究不同土壤层厚度和不同进水方式对生物滞留池出水的影响。结果表明,实验收集的屋面径流污染严重,COD和TN为《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)劣Ⅴ类。经生物滞留池处理后发现,3个生物滞留池对悬浮物(SS)的去除效果较好,去除率为92.2%～98.7%,装填20cm土壤的表层进水生物滞留池较装填15cm土壤的生物滞留池出水污染物浓度低。装填20cm土壤的表层进水和侧向进水的生物滞留池对COD、TN和TP的去除能力总体相当,表层进水和侧向进水的生物滞留池对COD的去除率分别为91.7%、90.4%,对TN的去除率分别为93.8%、86.5%,对TP的去除率分别为70.1%和72.7%。     

硫自养反硝化协同固定化微生物技术修复城市黑臭水体

固定化微生物技术可促进城市黑臭水体中氮磷污染物去除,但硫自养反硝化协同固定化微生物技术修复黑臭水体研究较少。通过向改性载镧膨润土基复合微生物菌剂(La-Bt基复合菌剂)中添加经S₂O₃^2-驯化培养的硫自养反硝化菌(NR-SOB),试图引入硫自养反硝化协同固定化微生物技术修复黑臭水体。在La-Bt基复合菌剂投加量为1.5 g/L时,向黑臭水体中分梯度投加不同浓度NR-SOB,研究NR-SOB协同La-Bt基复合菌剂去除黑臭水体污染物效果,并通过高通量测序分析底泥微生物群落结构变化。结果表明,当NR-SOB投加量为0.3 g/L时,对黑臭水体和底泥处理效果较好：上覆水氨氮、TN和TP去除率分别为87.42%、69.85%和71.11%;底泥酸可挥发性硫(AVS)去除率为34.76%,底泥TN和TP去除率分别为45.22%、45.04%;实验结束时底泥中厚壁菌门(Firmicutes)相对丰度从11.76%降至9.84%,硫杆菌属(Thiobacillus)相对丰度达2.82%,氮硫去除相关微生物菌属比例提升约0.95%。     

曝气对生物促生剂修复城市黑臭河道水体的影响

在实验室条件下研究了曝气对生物促生剂修复城市黑臭河道水体效果的影响，并通过控制曝气时间及强度考察处理效果以确定曝气方式和曝气量。结果表明：在生物促生剂修复城市河道黑臭水体过程中使用曝气协同作用可大大增强生物促生剂的修复作用，加快修复速度。使用间歇曝气协同生物促生剂作用时效果与连续曝气相近，且可以降低运行成本。实验60d后，上覆水COD、NH3-N和TP去除率分别达46．8％、98．7％和73．3％，上覆水pH由7．61提高至7．92；底泥削减达5．49cm，底泥有机质削减率达10．5％。     

曝气充氧和人工造流技术修复河道污染水体

基于模拟河道反应器，考察了曝气充氧及人工造流技术对污染水体的修复效果。结果表明，河道本身具有一定的自净能力，自然运行条件下对COD、TP、NH₃-N和TN的去除率分别为7.44%、4.88%、5.70%和10.60%。通过对模拟河道进行曝气充氧，最佳气水比条件下对COD、TP、NH₃-N和TN的去除率分别为15.33%、10.45%、6.78%和21.18%。在曝气基础上通过设置人工阻流板，对COD、TP、NH₃-N和TN的去除率分别为26.82%、16.07%、9.51%和23.80%。结果初步显示，通过曝气充氧和人工造流技术的集成应用研究，对污染水体具有明显有效的修复作用。     

曝气强化微生物功能菌修复黑臭水体

从成都市三道沟黑臭底泥中分离出一株能以底泥有机质为碳源和能源生长的土著微生物功能菌HC-1,经鉴定该菌株为不动杆菌(Acinetobacter)。在实验室条件下,以三道沟黑臭底泥为研究对象,采用微生物功能菌强化底泥有机质降解来修复黑臭水体的方法。研究了底泥曝气和上覆水曝气对黑臭水体修复效果的影响。研究表明,投加土著微生物功能菌并结合底泥曝气能够明显改善上覆水水质,加快底泥的修复。使用间歇曝气协同土著微生物功能菌作用时效果和连续曝气相近,且可降低运行成本。实验15 d后,上覆水COD、NH_3-N和TP去除率分别达67.6%、71.6%和92.2%,底泥有机质的降解速率提高了30%,底泥微生物活性增加5倍。     

底泥修复对城市污染河道水体污染修复的影响研究

为开发城市黑臭河道的有效治理方法，利用人工模拟河道就河道底泥对上覆水体的二次污染、底泥污染生物修复对其氮磷营养盐释放及河道水体污染生物修复的影响进行了研究，并对实验结果进行了工程现场应证。研究结果表明：河道污染底泥生物修复状况对上覆水体水质产生大的影响，在底泥不加修复时，底泥污染物释放使水体COD、TP、NH₃-N浓度分别达到30～35 mg/L、0.4～0.5 mg/L和3.0 mg/L，底泥修复后分别为15～20 mg/L、0.1 mg/L和2.5 mg/L；底泥G值（y）与底泥氮、磷污染物释放量（x）呈负相关关系，关系式分别为：y=0.5124x-0.1394（R₂=0.9222），y=0.17772x-0.4781（R₂=0.8701）；结合底泥的生物修复，采用曝气增氧投加生物制剂措施对水体进行生物修复时COD、NH₃-N和PO^3-₄的去除率分别提高13.6%、25.0%和15.7%；对古廖涌的现场治理工程表明，在未对河道底泥进行生物修复的情况下，经过氧化塘预处理河道水体增氧-水体原位强化生物修复等措施的治理，河道中、下游水体又逐渐恢复黑臭，在对河道底泥进行修复后，河道污染水体水质得到显著的改善和提高。     

碳素纤维生态基技术对城市黑臭水体的修复效果

以碳素纤维(carbon fiber,CF)生态基为载体,处理南宁市朝阳溪黑臭河水,考察CF生态基在黑臭水体中的挂膜情况及其对污染物的去除效果。结果表明,CF生态基对污水中悬浮物有较强的吸附能力,在24 h内,CF实验组的浊度由原来的47.32 NTU降低为13.78 NTU;CF生态基生物亲和力强,易于挂膜,在黑臭水体中10 d内能形成较成熟的生物膜;在没有曝气情况下,CF生态基挂膜后对COD、TP、NH3-N和TN去除率分别达到76.00%、54.34%、90.73%和55.13%,是一种较有效的改善城市黑臭水体生态材料。     

自然通风生物滴滤池的填料挂膜特性研究

研究了自然通风生物滴滤池内浮石、聚氨酯两种填料的挂膜特性,考察不同工况下的污水净化规律。结果表明,浮石填料在生物滴滤池内的挂膜效果更好,挂膜成功后对COD、NH+4-N均有较好的去除效果,去除率大都分别达到70%～85%、60%～80%,且小粒径浮石比大粒径浮石的去除效果更佳。聚氨酯填料在第9天挂膜成功,大粒径聚氨酯填料对COD的去除效果略好于小粒径聚氨酯填料,挂膜成功后两者对COD的去除率均可以达到60%～80%,而对NH+4-N的去除效果较差,去除率仅达到10%～40%。浮石填料生物滴滤池对TN、TP的去除率较好,当水力负荷为0.85m3/(m2·d)时,TN、TP去除率分别为45.58%、38.44%,而聚氨酯填料生物滴滤池对TN、TP的去除率较差。浮石在挂膜生物量上占优势,聚氨酯的孔径较大,污水流经时停留时间较短,使得微生物不易附着其上。     

"生态浮岛+"对黑臭水体的净化效果与机制研究

传统生态浮岛在水质净化处理时存在浮水植物吸收污染物能力有限,深水处理效果不佳等问题。针对上述局限性,尝试将生态浮岛、活性炭纤维组件和曝气组件进行自由组合,形成"生态浮岛+"装置并用于黑臭水体净化处理。经过22d的处理,基于生态浮岛+活性炭纤维+曝气的"生态浮岛+"全组合装置对COD、TN和TP的去除率分别达到83.9%、50.2%和26.4%,而传统生态浮岛对COD、TN、TP的去除率分别为70.5%、39.2%、17.9%,COD、TN、TP的去除率分别提升了13.4、11.0、8.5百分点。"生态浮岛+"利用颗粒物沉降、植物吸收、微生物降解以及活性炭纤维吸附等协同作用净化水质,可以适应不同水质、水深的水体,使用范围更广,适应性更强。     

城市半封闭河道水体生态恢复试验

利用复合生态滤床、底泥生物氧化、水体生物修复和河道生态恢复等技术,对上海漕溪河富营养水体进行治理.结果表明,在每隔7～10 d间歇性流量300～400 m3/次的污水补水进量下,通过生物治理,消除了水体富营养和黑臭现象,从每个污水补给周期开始,3～4 d后COD、NH3-N、TP除去率分别达到50%、40%和55%以上,水体清澈见底.从2005年3～5月,河道生物多样性逐步增加,先后出现枝角类、桡足类动物和鱼类.表明对于已截污的城市半封闭河道,利用浸没式复合生态滤床对污水进行预处理,在此基础上,通过底泥生物氧化、水体增氧、河道生态恢复等措施,进行生物治理,可取得良好治理效果.本研究为城市半封闭河道的治理和养护提供了一套切实可行的方法.     

生态修复综合技术在杭州虾龙圩河的应用

杭州虾龙圩河由于多年污染，河道水质严重黑臭，自净能力遭到破坏。本研究通过综合利用底泥污染物削减、生物接触氧化水质净化、造流曝气及水生生态系统修复等技术对虾龙圩河进行治理。结果显示，此项综合技术对城市河流污水具有良好的污染物去除性能，COD、NH3-N和TP的去除率分别可达到73．3％、80．1％和81．7％。通过1年的运行与养护，虾龙圩河治理段的水质、生态环境等有了明显改善，没有发生过水华及黑臭现象，河道水体具备了较强的自净能力。     

新型复合药剂原位修复河道底泥污染

采用新型复合药剂开展河道底泥原位修复技术研究,通过考察河道水质改善效果、底泥中磷含量及形态的变化确定药剂的最佳投加量。结果表明,投加复合药剂对上覆水体中TN、NH+4-N和TP均有不同程度的净化效果,且净化效果随药剂量的增加而增强,最高去除率分别达到23.52%、21.79%和81.5%,上覆水体COD去除率随药剂投加量增多呈先升后降的趋势,最高(投加量为600 mg·L~(-1))达到57.6%。从底泥磷含量及形态变化来看,投加药剂增大了底泥TP含量并促进底泥不稳态磷向稳定态磷转化。因此,从经济成本和修复效果方面综合分析,以投加量为600 mg·L~(-1)对底泥污染原位修复较为合适。     

A~2/O＋硫磺填料柱组合工艺脱氮除磷的效果

以某城市污水厂进水为研究对象,采用A2/O＋硫磺填料反应柱组合工艺,考察其对COD、总氮、总磷以及溶解性磷处理效果的改善。组合工艺出水水质稳定后,连续运行55 d,并对工艺的出水进行常规指标分析。结果表明：组合工艺的脱氮除磷效果较单个A2/O工艺都得到了较大的改善,而COD去除效果变化不大。A2/O系统对COD有良好的去除效果,出水的COD平均去除率能达到94%;TN和TP去除效果相对较差,出水平均去除率分别为60%和57.4%。经硫磺填料反应柱的脱氮除磷作用,系统出水TN去除率提高到84%,TP去除率提高到69.8%,COD去除率变化不大,升高到95.3%。     

A2/O+硫磺填料柱组合工艺脱氮除磷的效果

以某城市污水厂进水为研究对象,采用A2/O+硫磺填料反应柱组合工艺,考察其对COD、总氮、总磷以及溶解性磷处理效果的改善。组合工艺出水水质稳定后,连续运行55 d,并对工艺的出水进行常规指标分析。结果表明:组合工艺的脱氮除磷效果较单个A2/O工艺都得到了较大的改善,而COD去除效果变化不大。A2/O系统对COD有良好的去除效果,出水的COD平均去除率能达到94%;TN和TP去除效果相对较差,出水平均去除率分别为60%和57.4%。经硫磺填料反应柱的脱氮除磷作用,系统出水TN去除率提高到84%,TP去除率提高到69.8%,COD去除率变化不大,升高到95.3%。     

集水花坛对农村区域初期地表径流的净化效果

针对农村集中居住区地表硬化,高氮磷浓度的初期地表径流直排进而污染附近河道的问题,设计了"集水花坛-拦截沟"组合工艺,研究了4个不同水力停留时间(HRT)下处理初期地表径流的净化效果。结果表明:"集水花坛-拦截沟"组合工艺利用植物吸收、微生物降解及基质层吸附拦截的综合作用,有效降低了农村初期地表径流中的污染物浓度;在4种HRT条件下,该组合工艺均可快速去除径流水体中的悬浮物SS,去除率达96%以上;当HRT为3 d时,该组合工艺能够显著降低径流水体中的TN、TP及COD值,去除率分别达到90%、90%和75%以上,且出水TN和COD达到《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)Ⅲ类水标准,TP浓度达到V类水标准。以上结果可为农村初期地表径流的处理提供技术参考和数据支撑。     

2种填料作为生物膜载体修复微污染河水的比较

采用序批式生物反应器(SBBR),在水温为(19.0±1.5)℃,DO≥4.5 mg/L条件下,比较基于2种生物膜填料(竹丝和空心塑料球)上的微生物对微污染河水中高锰酸钾指数(COD Mn)、总氮(TN)和总磷(TP)等的去除效果。结果表明,经过4 h的运行,竹丝作为生物膜载体时,COD Mn、TN的去除分别为17.5%~48.8%和49.38%~70.93%,但TP的去除效果不明显;而基于空心塑料球的生物膜对COD Mn的去除率仅为2.4%~42%,对TN和TP去除效果均不明显。通过显微分析发现,基于竹丝填料生物载体上微生物种类、数量明显多于空心塑料球。     

改良填料生物滞留池对雨水径流中磷的去除效果

针对生物滞留池在一定淹没区高度条件下同时添加碳源对P的去除效果波动较大问题,开展了生物滞留池填料改良方法的研究。通过构建3根模拟实验柱,分别填充传统填料、普通生物炭改良填料和铁改性生物炭改良填料,分析了不同生物炭改良填料生物滞留池在不同淹没区高度和不同落干期条件下对PO_4~(3-)-P的去除效果;同时,探讨了生物炭对生物滞留池填料的改良作用。研究结果表明:在淹没区高度为300 mm的条件下,铁改性生物炭改良填料生物滞留池对于PO_4~(3-)-P去除效果最好,平均去除率接近90%,而普通生物炭改良填料生物滞留池对PO_4~(3-)-P去除效果最差,平均去除率低于60%;同时,在不同落干期条件下,所有实验柱均未发生PO_4~(3-)-P淋出现象。铁改性生物炭改良填料生物滞留池在设有一定高度淹没区条件下对雨水径流中磷具有很好的去除效果,并对不同落干期变化具有较强的适应性。     

双层填料生物滞留设施对磷的去除效果研究

生物滞留设施广泛应用于城市径流污染控制,但除磷效果不佳。考察了河沙、黏土、炉渣、粉煤灰、细石英砂、粗石英砂6种单一填料和黏土及粉煤灰的混合填料的磷吸附和解吸效果。结果表明,石英砂适宜作为双层填料生物滞留设施的上层填料;90%(质量分数,下同)河沙+5%黏土+5%秸秆和90%河沙+5%粉煤灰+5%秸秆适宜作为下层填料。磷浓度随双层填料生物滞留设施介质厚度的增加而降低。双层填料生物滞留设施的磷去除率可以达到77.3%~97.1%。     

直接投菌法在城市重污染河流治理中的应用研究

在无截污和清除内源的情况下,对深圳市甘坑河采用梅花式接种法将本源微生物菌剂分两次直接接入河流水体及底泥中。结果表明,第1次接种后的4 d内各项水质指标都不稳定,4 d后,悬浮物、COD、TP和NH3-N等浓度下降,水质明显改善;但从第8天开始,COD、NH3-N和TP的去除率同时下降,本源微生物的处理效率开始降低,需进行第2次接种;第2次接种后,DO浓度提升至2.0 mg/L以上,COD、TP和NH3-N的去除率分别保持在40%、30%和40%以上。结果表明,直接投菌法在城市重污染河道治理中可以初步消除河道的黑臭现象,修复水质。