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。     

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％。     

黑臭水体沉积物中耗氧指标的垂向分布特征及其耗氧能力研究

恢复溶解氧是黑臭水体治理的核心目标,内源沉积物的治理是黑臭水体整治的重要内容。但是黑臭水体沉积物耗氧能力的研究相对较少。以成都市两段黑臭水体为研究对象,分析了其沉积物中烧失量(LOI)、酸性挥发硫(AVS)、亚铁、氨氮等典型耗氧指标的垂向分布特征,研究了沉积物的耗氧能力。结果表明:黑臭水体沉积物中氨氮基本随深度的增加而升高;亚铁与深度的关系不明显;AVS大体表现出随深度增加先升高后降低的趋势;LOI大体呈现随深度增加先降低后升高的趋势。沉积物30min和24h的单位干泥耗氧量均与亚铁、LOI呈极显著正相关,是影响沉积物耗氧能力的最主要影响因子。因此,针对黑臭水体的治理,首先应该控制LOI和亚铁。     

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。     

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。     

Fenton试剂对富营养化湖水黑臭的氧化降解作用

通过室内实验,研究Fenton试剂对富营养化水体黑臭物质氧化降解作用。实验结果表明,在黑臭的富营养化水中投加Fenton试剂20 min后,水体臭味明显降低,90 min后水体臭味全部消除;水体浊度、色度有显著改善,水体浊度、色度去除率分别达73.73%和93.11%,显著高于对照组的53.4%和22%;水体溶解氧量显著提高;水体的pH值保持在7左右。鱼类毒理实验结果表明,最佳剂量的Fenton试剂对实验鱼类无急性毒性作用。     

沈阳市黑臭水体表层水DOM紫外光谱特征分析

为识别黑臭水体中DOM组成、结构及腐殖化水平,运用UV-vis(紫外-可见吸收光谱)与多元统计相结合的方式,对沈阳市5条黑臭水体的27个表层水样中DOM的UV-vis特征及9个紫外光谱指数进行研究。研究表明:27个表层水样中DOM的UV-vis吸收系数的变异系数在30%～80%之间,轻度黑臭水体相对于重度黑臭水体的紫外吸收峰在356、487、657 nm处分别发生了1、2、2 nm的蓝移;轻度黑臭水体紫外光谱指数SUVA_(254)、S_(275～295)、S_(350～400)、A_2/A_1、A_3/A_1、A_3/A_2均高于重度黑臭水体,而E_2/E_3、E_4/E_6、E_2/E_4低于重度黑臭水体,轻度黑臭水体的腐殖化水平与腐殖化趋势高于重度黑臭水体。进一步分析得出:苯酚基(木质素和奎宁基团)决定了黑臭水体中DOM腐殖化进程,不同黑臭水体DOM的组分存在明显差异;轻度黑臭水体中DOM的腐殖化水平、芳香化程度、木质素与其他物质在腐殖化开始的比例、分子质量等均高于重度黑臭水体。多元统计与UV-vis技术对黑臭水体中DOM的组成及结构进行了定性,为黑臭水体的溯源和整治工作提供理论基础。     

全国地级及以上城市建成区黑臭水体的分布、存在问题及对策建议

从全国地级及以上城市、36个重点城市(直辖市、省会城市、计划单列市)和长江经济带地级及以上城市3个层面对我国城市建成区黑臭水体分布现状进行了统计分析。结果表明,截至2017年10月,全国地级及以上城市建成区黑臭水体共计2 100个,其中:66.2%为轻度黑臭;60%分布在广东、安徽、湖南、山东、江苏、湖北、河南和四川8省;36个重点城市的黑臭水体一半以上分布在广州、深圳、长春、上海和北京5市。通过全国30个省(自治区、直辖市)共计70个地级及以上城市的993个黑臭水体的现场督查结果可知,黑臭水体治理中存在的主要问题为控源截污不到位、垃圾收集转运处理处置措施不到位、内源污染未得到有效解决。针对治理中的主要问题从顶层设计、管网建设、底泥治理等方面提出了对策建议,为后期黑臭水体的治理提供指导。     

城市黑臭水体治理技术及措施分析

城市黑臭水体治理是一个长期的系统工程,应因地制宜,选择合适的综合治理技术及措施。在分析我国黑臭水体的成因及特征污染物的基础上,重点阐述了控源截污、内源控制、生态修复、补水活水等黑臭水体治理的主要技术及措施,分析了不同技术的原理、特点和局限性。以镇江市玉带河、贵阳市南明河为实例,分析了黑臭水体治理采取的技术及措施。此外,剖析了良好水质长效保持机制,以期为我国城市黑臭水体治理提供参考。     

南淝河沉积物可转化态氮赋存形态及其对上覆水水质的影响

为了探讨黑臭河道沉积物可转化态氮(TF-N)的赋存对上覆水的影响,以典型黑臭水体——南淝河为研究对象,采用连续提取的方法将沉积物中可转化态氮分为离子交换态氮(IEF-N)、弱酸浸提态氮(WAEF-N)、强碱浸提态氮(SAEFN)和强氧化剂浸提态氮(SOEF-N),研究南淝河沉积物中可转化态氮形态受排口类型和沉积物理化性质的影响规律,及其与上覆水氮素含量之间的关系。结果表明:南淝河沉积物可转化态氮以TF-NO-3-N为主,占TF-N的88.57%±6.13%,而TF-NH+4-N仅占TF-N的11.43%±6.13%;从赋存形态的角度看,南淝河沉积物中SOEF-N相对含量最高(57.48%±3.67%),WAEF-N次之(26.16%±3.10%),SAEF-N和IEF-N较少,其相对含量分别为10.30%±4.85%和6.05%±1.73%;沉积物中TF-NH+4-N含量受排口类型的影响较为敏感,且4种赋存形态氮含量受排口类型影响的规律各不相同。另外,pH值和有机质含量对IEF-N影响较大,而CEC影响着WAEF-N含量。上覆水中溶解有机氮(dissolved organic nitrogen,DON)含量与沉积物IEF-N含量之间的显著相关(P0.05),表明沉积物中IEF-NH+4-N赋存含量越多,释放到上覆水体的可能性越大。研究结果表明黑臭水体是一个复杂的生态系统,调控沉积物可转化态氮形态给黑臭水体内源污染控制提供新思路。     

上海市黑臭水体整治思路、措施及典型案例分析

上海市是我国近年来城市经济发展迅速的典型代表,然而2015年上海市56.4%的河流断面为劣V类,部分水体黑臭现象严重。通过分析上海市水环境现状及城市建成区黑臭水体的分布特征,阐述了导致上海市城市水体黑臭的主要原因,并根据已采取的治理措施评估了上海市黑臭水体整治成效。在此基础上,以苏州河、春申港和夏长浦为典型案例,分析了上海市在黑臭水体整治方面的成功经验,以期为南方水系发达城市黑臭水体治理提供借鉴和参考。     

城市黑臭水体遥感监测关键技术研究进展

城市黑臭水体泛滥是公众极为关切的城市环境问题,对其进行实时监测更是《水污染防治行动计划》的国家战略需求。遥感技术在生态环境监测领域表现出了不可替代的优势,可实现业务化大面积监测,而目前的研究主要集中在基于物理化学过程的黑臭水体监测技术方面,利用遥感技术监测黑臭水体的研究相对较少。在分析黑臭水体的实测光学性质和影像表观特征的基础上,重点归纳了黑臭水体遥感识别模型构建的研究进展,主要包括光学阈值法、基于典型遥感水质指标的识别法和色度法,并对未来黑臭水体遥感研究趋势进行了展望。     

福创溪-大排沟黑臭水体一河一策治理工程

福创溪-大排沟位于海口市桂林洋经济开发区,受周边农业面源污染、养殖废水、生活污水等影响,河道呈黑臭状态。福创溪下游河段属感潮河段,河水盐度较高,传统的水体修复技术受到限制。根据一河一策治理方案,开展内源清淤-截污纳管-污水处理-曝气增氧-红树林生态系统技术,对福创溪-大排沟黑臭水体进行了治理。现场8个月的检测数据显示,断面DO浓度均大于2 mg·L~(-1),ORP大于50 mV,NH_3-N小于8 mg·L~(-1),河水透明度大于25 cm,实现了消除黑臭的目标。     

沈阳市黑臭水体治理进展及典型案例分析

以沈阳市为例,从黑臭水体分布、已完成的整治措施及问题识别与诊断3个方面总结了沈阳市建成区黑臭水体的治理现状及进展,提出了黑臭水体整治的近期目标。基于黑臭水体汇水单元污染负荷的分析结果,明确了沈阳市建成区黑臭水体整治方案与整治措施,并以已完成治理的满堂河和白塔堡河为典型河流,总结分析了黑臭水体治理的经验及成效。     

黑臭底泥土著微生物促生对磷的影响

土著微生物促生是一项低成本高效率的河湖黑臭底泥原位修复技术,然而向底泥中投加药剂可能会影响上覆水水质。为探讨该技术对水环境的不利影响,实验研究了城市湖泊黑臭底泥修复过程中上覆水中磷浓度和底泥中磷含量及形态的变化。结果表明,在投药深度为泥面以下15 cm,微生物营养剂（BE）和生物解毒剂（MT）的投加量分别低于60mL/m3和70 mL/m3的条件下,上覆水总磷（TP）浓度低于地表水环境质量Ⅲ类（湖库类）标准值。投加微生物促生剂（BE和MT）导致上覆水磷含量升高,并促进了上覆水中藻类的增长。复配投加硝酸钙能减少上覆水中磷含量及藻类生物量,从而抑制微生物促生剂对上覆水磷浓度的影响。另外,投加微生物促生剂及硝酸钙到底泥中后,底泥磷含量以及磷形态组成的变化均不明显。     

沈阳市黑臭水体溶解性有机物组分及其光学特征

以沈阳市5条黑臭水体作为研究对象,其中支流I和支流II为重度黑臭,支流III、IV和V为轻度黑臭。运用三维荧光光谱结合平行因子方法对黑臭水体中水溶性有机物(DOM)组分进行了表征,并通过与光谱数据相结合的方法,建立了DOM各组分最大荧光强度(F_(max))与归一化遥感反射率的一元线性回归方程。三维荧光分析结果显示,DOM分为2个类别3种不同组分,分别为类蛋白荧光组分C1(235nm/360nm)、类腐殖质荧光组分C2(220nm/430nm)和C3(255nm/520nm)。水体光谱分析结果表明:在250～800 nm处,有色可溶性有机物吸收系数(a_g)、总悬浮物吸收系数(a_p)曲线均随着波长的增大逐渐减小,空间变化特征明显;在特征波长440 nm处,轻度黑臭水体的有色可溶性有机物吸收系数总体上大于重度黑臭水体,重度黑臭水体总悬浮物吸收系数总体大于轻度黑臭水体。与正常水体相比,在可见光波段,沈阳市黑臭水体遥感反射率普遍较低,出现3个反射峰和1个反射谷。但支流I与其他黑臭水体不同,表面呈白灰色,导致其遥感反射率(R_(rs))呈现与正常水体类似的明显的波峰和波谷,是一类特殊的黑臭水体。线性回归分析表明,由归一化遥感反射率比值R_(688)/R_(555)与DOM组分最大荧光强度所建立的线性模型估算精度最理想。R_(688)/R_(555)与轻度黑臭水体DOM组分F_(max)的拟合程度好于重度黑臭水体。进一步研究表明,R_(688)/R_(555)与色氨酸类物质拟合程度较好,与腐殖质类物质没有明显的线性关系。     

利用电动修复技术原位氧化去除黑臭底泥还原性污染物的室内模拟实验

城市河道底泥致黑臭多污染物的同步耦合去除是当前研究的热点。为实现河道底泥致黑臭污染物的同步去除,采用电动修复技术开展了氧化去除黑臭底泥硫化物、亚铁和氨氮等还原性污染物的室内模拟实验。实验结果表明:在单向通电(1.5 V·cm~(-1))10 d后,阳极区对底泥硫化物(AVS)、亚铁有明显的氧化效果,去除率分别达到59.51%和79.41%,但阴极的去除效果不明显;阳极区和阴极区均对间隙水氨氮有明显的去除效果,去除率分别为56.5%和73.9%。在氧化过程中,阳极和阴极出现明显的酸化和碱化现象,而这种两极酸碱化可以通过周期性切换电极的方式加以避免。在电极切换频率为1、2.5和5 d·次~(-1)时,对黑臭物质的氧化效果差别明显;在切换频率为5 d·次~(-1)时,对硫化物、亚铁氧化去除效果最好;在切换频率为2.5 d·次~(-1)时,对氨氮去除效果最佳。硫化物、亚铁、氨氮最大去除率可分别达到76.19%,72.48%和88.57%。由此可见,电动修复可以同步去除底泥中的致黑臭污染物质,改善水体水质,但其去除率有待进一步优化提高。     

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。     

曝气深度对河道底泥特性及水质的影响

采用室内模拟实验方法对受污河道底泥和上覆水进行研究,对比分析静置状态X0和不同曝气深度条件下(分别为水体曝气泥水界面上方10 cm,底泥曝气下方5和15 cm处,依次记为X+10、X-5和X-15)河道底泥特性及水质的影响情况。结果表明:底泥曝气较水体曝气而言,能促进水体DO更快恢复;停止曝气,DO浓度也会维持在较高的状态,有利于有机物和氨氮的进一步去除。在相同曝气量下,底泥曝气比水体曝气能更好地去除底泥中污染物,并减少再次释放,且底泥曝气深度越深,处理效果越好,至实验结束时,X-15组上覆水中COD、NH_4~+-N、TN及TP浓度分别为16.25、3.03、13.39及0.09 mg/L,去除率分别为69.73%、78.36%、45.98%及84.21%;停止曝气后,经曝气处理的底泥对磷的吸附容量显著增加,并且不会再向上覆水中释放污染物,避免引起水体的二次污染。     

竹丝生物膜反应器修复校园景观水体的实验研究

以竹丝作为填料而组建的接触氧化生物膜工艺对校园景观水体进行易位修复,通过设置5个不同工况以探明竹丝载体在修复轻度污染水体的特性,研究表明:当进水CODMn、氨氮和浊度分别为7.79~24.32 mg/L、1.36~11 mg/L和0.63~33.11 NTU的情况下,其去除率分别为10.57%~74.34%、-83.33%~57.55%和20.01%~100%,不同的运行工况对修复效果的影响不显著;系统在启动后的8 d内即可形成丰富成熟的生物相,而且竹丝上的细菌主要以短杆菌为主;竹丝生物膜反应器修复后的景观水体中的活细菌数量可减少1个数量级。竹丝上的亲水性基团和良好的生物亲和性以及从竹丝上脱落下来的零散竹丝纤维是竹丝填料生物膜快速形成的基础,宏观和微观"网捕"结构是该系统能在极短时间实现高效去除浊度、有机物和细菌等高分子物质的主要原因。