城市再开发场地污染风险管控研究及实践

近年来,工矿企业遗留场地土壤和地下水污染问题突出,城市建设再开发利用环境安全隐患凸显。本文分析了城市再开发场地污染风险管控面临的主要难题:场地环境条件复杂,场地污染精准识别难度大;技术方法不健全,场地污染风险评估存在较大不确定性;治理修复难度高,污染场地安全利用技术支撑不足;风险管理基础薄弱,场地环境监控预警体系建设滞后。分析了场地环境精准调查、污染风险本土化评估、治理修复策略综合决策、场地污染风险控制、安全高效修复以及棕地风险分级管控等城市再开发场地污染风险管控的重点环节及具体做法,并介绍了上海桃浦工业区转型再开发过程中的场地污染风险管控与治理修复的实例,以期为城市再开发场地污染风险管控提供思路与技术路径。     

我国工业场地地下水污染防治十大科技难题

我国工业场地地下水污染严重,污染地块省级名录中含地下水信息的地块有31%存在地下水污染. 近年来,地下水风险管控和修复工作日益得到政府和行业的高度关注,相关环境管理体系逐步完善. 2021年国务院发布的《地下水管理条例》将会进一步推动工业场地的污染地下水风险管控与修复治理工作. 但是,我国当前地下水领域的相关研究仍然比较薄弱,不能完全满足国家的重大需求. 本文根据地下水修复领域国际研究前沿和国内的发展与管理现状,提出未来污染场地地下水修复的十大科学与技术挑战:地下水修复与风险管控的绿色可持续性,污染物及水文地质条件的精准刻画与风险评估,水土协同治理,低渗透地层及透镜体的反向扩散,原位氧化和生物修复过程中的有毒副产物生成,物理分离技术的拖尾,地下水修复中的污染物反弹,大型复杂污染场地的治理与管控,岩溶裂隙水污染迁移与风险管控方法,以及地下水中新污染物. 克服这些科技挑战的过程也必将给我国地下水污染防治事业的发展带来重大的机遇.      

危险物质泄漏场地污染应急响应与清理制度及关键技术

危险物质泄漏是导致场地土壤和地下水污染的常见原因,泄漏场地的应急响应与清理制度是污染场地风险管理制度的重要组成部分,及时开展危险物质泄漏场地的土壤和地下水污染应急响应与清理工作,可降低污染导致的健康与环境危害以及后期土壤和地下水修复成本.目前,许多国家已构建了应急响应、紧急清理和非紧急清理等基于场地污染事件严重性和紧迫性的差异化应对机制,对泄漏场地土壤和地下水污染控制发挥了重要作用,但我国尚未建立泄漏场地土壤和地下水污染应急响应与清理技术体系.该文通过梳理国外场地土壤和地下水污染应急响应与清理体系框架及关键技术,分析总结了国外泄漏场地污染应急响应与清理体系中以现场协调员为核心的多层级多部门协同机制、工作程序、调查评估方法、应急响应与清理模式、措施选择与行动备忘录制定原则等,从技术层面探讨了泄漏场地中污染的移除清理、阻控、封闭隔离与应急修复等关键技术.结合国内外典型案例分析,提出以下建议:①建立涵盖多层级、多部门的泄漏场地污染应急响应与清理协同机制;②制定和完善污染场地应急响应与清理的决策机制和技术标准体系;③建立高素质专业化的应急响应与清理协调指挥队伍;④鼓励开展快速高效应急响应与清理关键技术研发.      

地下水修复的技术不可达性及美国管理对策对我国的启示

由于地下水文地质条件的非均质性、污染物环境行为的多样性、修复技术应用的局限性等原因,地下水修复过程存在较大的不确定性,导致出现修复时间和资源的消耗与修复预期不匹配等问题,对地下水修复效果评估和场地再开发利用带来压力. 美国提出了地下水修复技术不可达性的概念,推行了技术不可达豁免政策,将技术不可达评估纳入地下水修复管理程序中,并提出适应性管理、低风险结案、长期监测等一系列管理要求,以保障场地修复后的健康风险和环境风险. 我国尚未建立技术不可达情景的应对措施和技术体系,在复杂污染场地地下水修复中仍存在修复目标、修复周期、修复效果评估周期等各方面的挑战. 本文围绕地下水修复的技术不可达性,借鉴美国污染场地管理经验,提出了修复技术不可达情景下的应对策略,包括建立修复过程跟踪管理技术体系、适时开展残留污染物风险评估、严格落实污染场地后期管理等建议,以期为保障修复后场地再开发安全利用提供理论依据和技术支撑.      

发达国家地下水修复技术现状及对我国的启示

随着经济社会的发展,我国地下水污染已经成为严重的环境问题,亟须构建地下水污染修复体系,为地下水污染修复实施提供保障。文章概述了国外地下水修复体系研究进展和我国地下水污染修复体系现状及存在的问题,提出了地下水修复技术建议,旨在推进我国地下水环境管理与修复产业化发展。     

英国的污染土地风险管理与修复技术

污染场地所存在的生态与环境问题受到广泛关注,污染场地风险管理与修复技术成为土地功能恢复和污染控制的重要研究内容。本文基于对英国的资料调研与实地考察,分析英国“棕色土地”的监测、利用与监管,污染场地健康风险评价方法,以及健康基准值与土壤污染指导值及污染土地风险评价模型等污染土地风险管理与修复技术体系。分析结果对于我国污染土地的风险管理,土地有效利用具有重要的指导意义。     

污染场地修复药剂安全利用问题及对策

我国污染场地修复过程中常采用固化/稳定化、淋洗或化学氧化/还原等修复技术,通过改变污染物赋存形态、降低污染物浓度或消除污染物的方式控制环境风险.在这些技术应用过程中,修复药剂对土壤和地下水环境的潜在风险已经引起关注.目前我国《土壤污染防治法》明确提出:相关部门应筛选评估并公布土壤中重点控制的有毒有害物质名录、禁止在土壤中使用重金属超标的降阻产品、修复活动不得造成新的危害、加强肥料等产品的登记并组织开展安全性评价、修复方案中应包括地下水污染防治等内容.但目前还没有制定针对修复药剂安全性的相应标准或技术规范.修复药剂可能会造成土壤理化性质、土壤微生物活性及数量的改变,破坏土壤生态系统或二次污染土壤,还会迁移进入地下水,造成水质恶化并引发风险;本文阐述了污染场地修复中常用修复药剂的修复机理及存在的问题,梳理了现有修复药剂评价和管控方法,提出了基于土壤性质、微生物和地下水安全的修复药剂安全评价及管控建议,为场地修复中修复药剂安全利用及风险管控提供参考.      

污染场地治理修复药剂危险性评价技术及其应用:以上海市为例

基于我国土壤污染防治和化学品管理的相关法律法规要求,以物理危险、健康危害和环境危害为主要因素,以新化学物质判定及管理、危险化学品识别及危险特性判别为主要环节,探索并建立了污染场地治理修复药剂危险性评价技术流程;在此基础上,以上海市污染场地土壤、地下水治理修复技术和药剂为例,对所制定的评价技术流程进行合理性验证。系统收集整理了上海市135项污染场地治理修复工程的基本信息,对典型污染物治理修复技术和药剂类别进行统计分析,识别了各药剂的危险特性。以常用的氧化剂过氧化氢为例,高浓度过氧化氢可引起燃烧或爆炸,建议其浓度控制在60%以下。该研究结果可为我国污染场地治理修复工程的安全实施、药剂安全利用以及生态环境部门对土壤修复行业的监督管理提供创新思路、基础数据和技术支撑。     

土壤和地下水污染的监控自然衰减修复技术研究进展

我国土壤和地下水污染形势严峻,污染场地数量巨大、类型复杂,相应的管理和修复技术体系仍然滞后.监控自然衰减（MNA）作为一种基于污染风险管控的场地修复和长期监测方法,是土壤和地下水污染修复中较为经济和有效的方法之一,可以实现修复的成本效益最大化.近几年来MNA在美国污染场地修复中的应用比例约占30%左右,场地修复的平均成本为数十万美元.本文介绍了MNA方法的来源和发展,总结了MNA的国内外研究应用进展和相关的核心技术手段,与典型修复方法的成本进行了比较,以期为MNA相关的研究和应用提供参考借鉴.     

污染场地地下水数值模拟的关键问题探讨

针对地下水数值模拟中重模型软件技术、轻水文地质条件分析的问题,结合我国污染场地地下水数值模拟工作日渐增多的实际,通过收集资料和总结经验,对污染场地地下水数值模拟中模型维数、边界条件、源汇项及不确定分析等关键问题进行了探讨。研究认为:1污染场地地下水数值模拟应尽可能建立三维或准三维流模型;2通用水头边界在污染场地地下水模拟中应用较广,尤其是处理源汇项变化问题时效果较好;3参数敏感性与模型不确定分析及后续检查验收在相关工作中不可忽视。正确认识和处理污染场地地下水数值模拟中的关键问题,可为污染场地地下水调查评估、修复与治理工作的有效开展提供科学保障。     

pH对低温除磷微生物种群与聚磷菌代谢的影响

在5°C条件下通过运行SBR生物除磷反应器和静态实验考察pH对低温生物除磷系统的影响。pH不仅影响生物除磷反应器的性能,而且也会影响生物除磷系统的微生物种群结构。在pH为6的条件下长期运行的生物除磷系统中聚糖菌大量存在;而在中性(pH=7)和弱碱性(pH=8)条件下,聚磷菌在活性污泥中占有优势地位。静态实验结果表明,当pH在6⁸.5之间变化时,聚磷污泥的厌氧释磷能力随pH的升高而提高。pH在68.5之间变化时,聚磷污泥的厌氧释磷能力随pH的升高而提高。pH在6⁸之间变化时,乙酸吸收和PHB的合成能力随着pH升高而加强,当pH升高到8.5时,PHB合成能力下降,从而抑制了好氧段磷酸盐的吸收。pH为8时,生物除磷系统实现了充分的释磷和吸磷,并取得了最好的除磷效果。     

两种挥发性有机酸的浓度比值对生物除磷的影响

在序批式反应器(SBR)中,研究了废水中2种挥发性脂肪酸(VFAs)丙酸/乙酸的浓度比值对生物除磷(EBPR)的影响.结果表明,突然增加丙酸/乙酸浓度比值,导致短时间内系统生物除磷的效果变差;但经过一段时间的驯化后,除磷效果明显变好,溶解正磷酸盐(SOP)的去除效率比改变丙酸/乙酸的浓度比值前提高10%左右.进一步研究表明,除磷效率得到显著提高的原因主要是SBR2系统较低的二次磷释放量.     

Monitoring microbial community structure and succession of an A/O SBR during start-up period using PCR-DGGE

Polymerase chain reaction (PCR) - denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) protocol was employed for revealing microbial community structure and succession in a sequential anaerobic and aerobic reactor performing enhanced biological phosphorus removal (EBPR) during start-up period.High phosphorus removal was achieved after 15 d.On day 30, phosphorus removal efficiency reached to 83.2% and the start-up was finished.DGGE profiles of periodical sludge samples showed that dominant microbial species were 19 OTUs (operational taxonomy unit ).Unweighted pair-group method using Arithmetic averages (UPGMA clustering analysis revealed that rapid community succession correlated to lower phosphorus removal rate and higher phosphorus removal efficiency reflected on steady community structure.Sequencing results indicated that determined sequences (12 OTUs) belonged to proteobacterium, Actinobacteria, Gemmatimonadales and unaffiliate group.Proteobacterium, Tetrasphaera elongate and Gemmatimonas aurantiaca may act important roles in phosphorus removal.With little amount as known glycogen accumulating organisms, Candidatus Competibacter phosphatis still at accumulating-phase had limited influence on microbial community structure.When climax community was obtained, dominant microbes were 14 OTUs.Microbes in a large amount were uncultured bacterium, Thauera sp., uncultured γ-Proteobacterium and Tetrasphaera elongata.     

强化生物除磷体系中的反硝化除磷

 采用SBR反应器,研究了以硝酸盐作为电子受体的反硝化除磷过程.结果表明,反硝化聚磷菌存在于传统的强化生物除磷体系中.厌氧段磷的释放和COD的消耗成线性关系.通过厌氧/好氧交替运行方式,反硝化聚磷菌在聚磷菌中的比例从13.3%上升到69.4%.稳定运行的厌氧/缺氧SBR反应器具有良好的强化生物除磷和反硝化脱氮性能,缺氧结束时体系中磷浓度小于1mg/L,除磷效率大于89%.     

侧流污泥返送到缺氧池对A2/O系统效能影响研究

为了探究侧流化学磷回收后生物污泥返送对主流系统的影响,连续85d对A²/O系统厌氧池混合液中的磷进行侧流化学回收,并将侧流生物污泥回流到缺氧池,考察了系统整体的磷、氮、有机物的去除,及生物除磷途径与污泥性能的变化.结果表明,刚开始系统除磷效果有所提高,出水PO₄^3-浓度为（0.07±0.04） mg/L;20d后污泥沉降性能开始变差,除磷性能恶化,但对氮和有机物去除一直无显著影响;厌氧释磷速率和好氧吸磷速率下降,但缺氧吸磷速率却增加,缺氧反硝化聚磷和好氧聚磷的除磷比例由43.20%上升为53.38%,反硝化聚磷除磷得到了加强;污泥微生物胞内PHA和糖原的代谢模式无变化,但厌氧段合成的PHA量逐步下降;侧流磷最大回收量占进水磷量的24.75%,能够实现可观的磷回收效果;系统发生崩溃后,停止侧流化学磷回收,系统各功能就会逐渐得到恢复,可实现系统连续运行.     

化学铁盐辅助除磷对生物除磷的影响研究

化学辅助除磷有助于污水厂实现磷达标,但其对生物系统存在潜在的影响。针对除磷药剂对生物除磷过程的影响展开研究,选用硫酸亚铁进行化学辅助除磷。药剂形成的化学污泥干扰生物除磷过程且成分复杂,故以磷酸铁、氢氧化铁模拟化学污泥,由钾离子、K/P摩尔比计算出同步除磷中的生物除磷,来探讨化学污泥对聚磷菌释磷/吸磷过程的影响。结果表明,连续投加硫酸亚铁使聚磷菌的释磷量、吸磷量降低;系统中磷酸铁含量0.075 mmol/L时聚磷菌的释磷和吸磷能力提高了约25%,磷酸铁含量0.15 mmol/L时对聚磷菌吸磷有抑制作用;氢氧化铁对聚磷菌释磷、好氧初期吸磷均有抑制作用。生物污泥与化学污泥存在交互作用。     

Comparison of quartz sand, anthracite, shale and biological ceramsite for adsorptive removal of phosphorus from aqueous solution

The choice of substrates with high phosphorus adsorption capacity is vital for sustainable phosphorus removal from waste water in constructed wetlands. In this study, four substrates were used： quartz sand, anthracite, shale and biological ceramsite. These substrate samples were characterized by X- ray diffractometry and scanning electron microscopy studies for their mineral components （chemical components） and surface characteristics. The dynamic experimental results revealed the following ranking order for total phosphorus （TP） removal efficiency： anthracite 〉 biological ceramsite 〉 shale 〉 quartz sand. The adsorptive removal capacities for TP using anthracite, biological ceramsite, shale and quartz sand were 85.87, 81.44, 59.65, and 55.98 mg/kg, respectively. Phosphorus desorption was also studied to analyze the substrates＇ adsorption efficiency in wastewater treatment as well as the substrates＇ ability to be reused for treatment. It was noted that the removal performance for the different forms of phosphorus was dependent on the nature of the substrate and the adsorption mechanism. A comparative analysis showed that the removal of particulate phosphorus was much easier using shale. Whereas anthracite had the highest soluble reactive phosphorus （SRP） adsorptive capacity, biological ceramsite had the highest dissolved organic phosphorus （DOP） removal capacity. Phosphorus removal by shale and biological ceramsite was mainly through chemical adsorption, precipitation or biological adsorption. On the other hand, phosphorus removal through physical adsorption （electrostatic attraction or ion exchange） was dominant in anthracite and quartz sand.     

环丙沙星在污水处理过程中的迁移转化及对污水生物处理的影响

环丙沙星(Ciprofloxacin,CIP)是一种被广泛用于人类医学和动物疾病预防的抗生素类药物,在自然环境中普遍存在,以前的研究主要集中在采用不同方式对环境介质中的CIP进行吸附降解及CIP的药物作用上,有关其在污水处理过程中的迁移转化及对污水生物处理的影响尚不得而知.基于此,本文通过CIP在活性污泥处理污水中的迁移转化实验,解析其对污水生物处理过程的影响.实验结果表明:CIP的去除途径主要为生物吸附,且对低浓度CIP(0.003、0.03和0.3 mg·L~(-1))有较好的吸附效果,但高浓度CIP(3和6 mg·L~(-1))很难被去除;CIP短期/长期暴露对污泥活性及污泥生物细胞完整性无显著影响,但长期暴露会显著提高活性污泥沉降性能,同时会降低生物脱氮除磷的效率.CIP(0.05、0.5、5 mg·L~(-1))的存在使磷的去除率从97.1%±1.2%分别下降到95.8%±0.9%、89.1%±0.6%和74.3%±0.7%,出水中氨氮的去除率从96.1%±1.1%分别下降到94.6%±0.8%、87.9%±0.4%和70.2%±0.6%.机理实验表明,CIP通过抑制好氧阶段和缺氧阶段胞内聚合物聚羟基脂肪酸酯和糖原的转化来抑制磷的吸收和反硝化过程,这是CIP影响生物脱氮除磷的重要原因.此外,亚硝酸盐还原酶和多磷酸激酶的活性也受到CIP的抑制.     

生物膜法除磷工艺及机理研究

试验结果表明 ,软性载体生物膜序批式工艺是行之有效的除磷工艺。该工艺除磷适合的载体装填密度为30 % ,水力停留时间为 9h ,其中厌氧 3h、好氧 6h。进水CODCr负荷从 0 2 7kg m3·d～ 1 32kg m3·d均可使除磷率达90 %以上 ,并可承受较高的CODCr负荷的增大。试验中 ,还就除磷的各影响因素做了系统地探讨。通过 2 ,4 二硝基苯酚的抑制实验 ,证实了生物除磷机理的观点 ,亦即 ,生物膜序批式反应器中磷的去除是由微生物的新陈代谢完成的     

污泥龄对A/A/O工艺反硝化除磷的影响

以实际生活污水培养驯化污泥的小试规模A/A/O工艺为研究对象,进行了污泥龄（SRT）为8、10、12和15 d时对反硝化除磷的影响研究.结果表明,随着污泥龄的延长,反硝化除磷对系统除磷所起的作用越大,反硝化聚磷菌缺氧利用单位PHAs的反硝化数量和吸磷量也迅速增加,聚磷菌好氧利用单位PHAs的吸磷量并没有受到影响,以SRT为12 d时反硝化除磷和系统脱氮除磷效果为最好.结果还表明,去除单位氮所需COD数量随污泥龄的延长呈减少趋势,而去除单位磷所需COD数量呈增大趋势.对于我国典型的城市污水而言,SRT为12 d和15 d时去除单位氮和磷所需的外碳源数量较8 d时要低,从而使反硝化除磷作用可真正地达到节省碳源和能源的目的.