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％。     

好氧-富氧曝气生物处理在黑臭河涌原位修复中的应用

近年来,反复强调治理黑臭河涌的必要性,为了修复广东南海某黑臭河涌,采用优势菌接种和多级好氧-富氧生物处理原位修复集成工艺系统修复黑臭水体。实验结果表明,通过向底泥和上覆水体里投加培养、驯化的优势菌种,辅以光合细菌、硝化细菌,上覆水体的水质显著好转,水体透明度由初始的5 cm左右,上升至35 cm左右,水体黑臭完全消除。在土著微生物的作用下,水体中的有机物得到很好的去除,上覆水体的COD、氨氮、BOD_5和总磷的浓度显著下降,其去除率分别达到68.1%~78.7%、79.8%~80.1%、84.8%~85.2%和76.4%~83.6%,河涌的自净能力得到大大提高。     

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。     

原位曝气修复黑臭河道底泥内源营养盐的示范工程效能分析

以上海工业河勤丰泵站周围50 m河段为研究对象,现场探讨了原位曝气对底泥内源营养盐去除的示范工程效能,目的为曝气治理城市黑臭河道工程的优化实施提供参考。结果表明,原位曝气有利于对底泥内源氮、磷营养盐的控释,对工业河示范河段溶解性总氮(DTN)削减率为(48.4±6.0)%,上覆水DTN的平均浓度由13.4 mg·L-1降至8.7 mg·L-1;NH+4-N的削减率为(46.3±16.7)%,其上覆水浓度均低于7.6 mg·L-1;泥水界面硝化率与反硝化率分别达到46.3%和43.6%;上覆水溶解性总磷(DTP)的削减率为(35.4±2.9)%,由于示范区段没有与其他区段隔离,其实际工程效果要优于观测值。静态经济评价表明原位曝气修复黑臭河道底泥技术的环境与经济效益明显优于常规底泥疏浚技术。     

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。     

城市内河生物修复及其对底泥氮素转化影响的实验研究

对在城市内河底泥有机质与有机氮含量高的特殊环境下进行水体修复的可行性与修复方法进行了探讨.富含高有机氮的城市内河底泥是氮素的重要释放源,采用向水体曝气可以有效地促使总氮与NH3-N的降解,与未曝气相比,10 d后曝气条件下二者的去除率分别达到81%和92%;此时再以土著水生植物进行修复可以显著地提高水体修复的效果、稳定性与修复成功率,并使总氮、NH3-N维持在1 ms/L和0.5 ms/L以下.但应避免城市内河有效光辐射的减少对水体修复影响.     

滴水湖底泥内源营养盐释放行为与曝气运行模式的关系

以滴水湖上覆水及底泥为研究对象,探讨了不同曝气运行模式对滴水湖底泥内源营养盐释放行为的影响,为曝气原位修复滴水湖等滨海盐碱化地区富营养化人工湖泊提供技术参考。结果表明,曝气能有效降低滴水湖上覆水体NH+4-N浓度,但此类滩涂底泥中较高的盐度能促进内源NH+4-N的释放并抑制硝化作用,使其NH+4-N削减率明显低于城市重污染河道;静置组TP浓度有所升高,而间歇曝气组及连续曝气组TP削减率分别为63.6%和38.5%,说明间歇曝气能有效降低上覆水体中的TP浓度;与曝气修复城市重污染河道相比,滴水湖较高的盐度及pH不利于TN去除,其中间歇曝气组对上覆水TN的控制优于连续曝气组与静置组;间歇曝气运行模式更适合于滴水湖等滨海盐碱化地区富营养化人工湖泊的底泥修复。     

杭州肖家桥港黑臭河道生态修复技术应用研究

杭州肖家桥港是一条典型的黑臭河道,水体中溶解氧全年低于0.5mg/L。通过采用推流曝气、浮岛喷泉曝气、底泥钝化、水生植物恢复、入河污水原位截流处理、微生物床强化处理等措施对肖家桥港进行生态修复,有效降解了河水中有机物、氨氮、总磷等污染物,河道底栖生物逐步恢复。工程运行10个月后,肖家桥港达到了杭州市西湖区城区河道消除黑臭的指标要求。     

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。     

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。     

曝气和pH对城市污染河道底泥氮形态的影响

以城市重污染河道表层沉积物为研究对象,采用模拟实验方法,探讨了不同曝气方式(水曝气和泥曝气)、上覆水初始pH(自然状态pH=7和pH=11)对城市污染河道底泥氮形态的影响。结果表明:采用水曝气+pH11方式对城市重污染河道上覆水、间隙水中总氮去除率分别为70.03%和44.66%;泥曝气+pH7方式对上覆水、间隙水、底泥中氨氮去除率分别为94.31%、84.07%和68.29%;底泥pH与上覆水总氮浓度呈正相关(p<0.05);泥曝气+pH11方式使底泥含水率、烧失率明显升高,继而影响各形态氮在泥水系统中的赋存,其中底泥吸附态氨氮含量与底泥含水率呈显著负相关(p<0.01),间隙水可溶态氨氮浓度与底泥烧失率显著正相关(p<0.01)。     

基于三维荧光光谱技术解析不同微生物法净化黑臭水体的效果

应用曝气、菌剂+曝气、生物促生剂+曝气、菌剂+生物促生剂+曝气4种微生物技术净化黑臭水体,分别考察了进水中溶解性有机物(DOM)的特征和来源及出水中DOM的特征和效果,采用三维荧光(EEM)光谱技术与平行因子(PARAFAC)模型相结合的方式对进出水DOM进行了分析。结果表明,不同处理方式下进出水DOM的不同组分荧光峰强度变化存在较明显的差异,经过菌剂和生物促生剂联合处理之后,对类腐殖质等难降解物质削减效果最好。FI、HIX和BIX指数分析表明各处理水样中的DOM整体处于较强的自生源特征。利用主成分分析法(PCA)对影响黑臭水体DOM的主要因素及其贡献量研究发现:第1主成分表现为陆源类腐殖质和生物源类腐殖质共存的现象,对水体中DOM的贡献率为54.98%;第2主成分反映了以微生物代谢过程为代表的内源污染,对水体中DOM的贡献率为26.56%。因此,利用三维荧光分析能够较好的反映水中DOM的去除情况,易于实时在线监测,对黑臭水治理具有重要意义。     

底泥煤渣帽封与药剂投加联用原位稳定化技术对上覆水体及底泥pH-Eh-COD的影响

将底泥有机物原地稳定化处理技术中药剂投加法和帽封法结合，研究以煤渣为帽封材料，苏州河底泥中分别投加零价铁（Fe⁰）及硝酸钙的实验里各体系上覆水体及底泥的pH、氧化还原电位（Eh）、有机含量在60 d的变化情况。结果表明，煤渣帽封下，底泥中投加Fe⁰或硝酸钙后上覆水体pH均在8左右，Eh呈下降趋势，投加Fe⁰后对上覆水体COD的影响较硝酸钙小，但均不会对上覆水体水质产生持久、较大的影响。从底泥有机质的去除率上来看，Fe⁰-煤渣帽封体系在反应周期里有机质的去除率约55%，而硝酸钙-煤渣帽封体系底泥有机质的去除率在27%左右。以Fe⁰-煤渣帽封材料复合体系运用在底泥原地稳定化帽封技术中降解有机物更为合适。     

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。     

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。     

富营养化水体清淤后的微生物脱氮技术应用

景观水体清淤带来的主要负面影响是水体富营养化。为了探索清淤及微生物修复的组合应用,通过在实验室建立模型,分别研究了清淤、微生物修复及二者结合处理对富营养化水体水质的影响。结果表明,清淤能降低氨氮的释放。底泥微生物的活动会促进氨氮的释放,增加水体的富营养化风险。单纯清淤会使底泥的硝化作用增强,但同时使反硝化作用减弱,降低水体总氮的去除能力。因此,通过投加氮循环微生物可促进清淤后的反硝化作用,消减湖泊底泥及上覆水中的氮素含量,达到修复富营养化湖泊的目的。研究结果表明,清淤和微生物修复技术结合使用,可减少水体氮素积累,避免蓝藻爆发,是富营养化水体清淤防控的一种有效措施。     

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。     

石油降解菌的筛选优化及其对油污土壤的修复特性

分别以牛肉膏蛋白胨-布氏哈斯培养基、蓝色凝胶培养基作为初筛和复筛培养基,从石油污染土壤中筛选出2株可产生微生物表面活性剂的石油烃降解菌。并将菌株投加到油污土壤中进行修复研究,考查了不同影响因素对修复效果的影响。研究结果表明,(1)2株菌对中度石油污染土壤有较好的修复效果,向油污土壤中直接投加菌株修复70 d时对石油烃的去除率为52%;(2)向油污土壤中投加降解菌并同时补充氮营养液,修复70 d时对土壤中总石油烃的去除率可达到75%;对土壤中正构烷烃的去除率为66%;(3)与土壤的含水率及土著菌的降解效果相比,向油污土壤中投加降解菌以及补充氮磷营养液是影响石油污染土壤修复效果的关键因素。     

底泥中降解邻苯二甲酸二甲酯菌群的特性研究

为了有效去除感潮河道底泥中邻苯二甲酸二甲酯(DMP),从深圳市某受DMP污染的感潮河道底泥中富集驯化出了一个土著DMP高效降解功能菌群(命名为菌群ZM),确定了菌群ZM的优势功能菌属,探究了pH、温度、盐度对其降解DMP的影响,研究了其在模拟底泥中的DMP降解性能。结果表明,变形杆菌门(Proteobacteria)α-变形菌纲(α-Proteobacteria)的新鞘氨醇杆菌属(Novosphingobium)是最主要的DMP降解功能菌。pH为6、温度为35℃是菌群ZM降解DMP的最佳条件。菌群ZM在盐度0.05%～1.00%内表现出较好的耐受性。菌群ZM在2 d内可以降解模拟底泥中70%的DMP(初始质量浓度100 mg/kg)。综上,菌群ZM在处理感潮河道底泥中DMP污染问题上具有一定的实际应用潜力。     

曝气扰动对泥水界面硝化-反硝化性能的影响

采用自制河道模拟装置,探讨了曝气扰动深度为10、15、25和35 cm时泥水界面硝化-反硝化的耦合性能,目的为曝气治理黑臭河道装置的优化实施和解决"氮超标"难题提供参考。结果表明,随扰动深度增加,泥水界面紊动程度呈现先下降后增加的趋势,其中泥水界面处扰动深度为10 cm时流态最激烈(Re为3 044),扰动深度为25 cm时流态最平缓(Re为1 713);与静止对照工况对比,曝气扰动促进了NH+4-N的硝化转化,4种曝气条件稳定时上覆水氨氮浓度都在0.50mg/L以下,表明曝气有利于对底泥释放氨氮的控制;复氧速率与硝化速率随扰动深度的增加而减小;从总氮的控制角度来看,曝气扰动深度为25 cm时最有利于硝化-反硝化作用的耦合,上覆水总氮削减率达到51.5%,泥水界面硝化率与反硝化率分别达到(41.6±3.1)%和(32.1±0.7)%。